最强AI芯片首次实现「美国本土造」

全球AI竞争的核心在于芯片制造，芯片制造的背后则是工厂。英伟达与台积电在美国亚利桑那工厂，历史性地亮相了首片用于AI的Blackwell芯片晶圆。标志着最强AI芯片首次实现「美国本土造」，是足以改变行业格局的里程碑，也象征着美国尖端制造业的回归。

在庆祝活动上，英伟达创始人兼首席执行官黄仁勋与台积电运营副总裁王永利共同登台，在这片Blackwell晶圆上签名，以纪念这一里程碑。“这是一个历史性时刻，原因有几个。这是美国近代历史上第一次由最先进的晶圆厂台积电在美国制造最重要的芯片，“黄仁勋在活动中说。“这是特朗普总统对再工业化的愿景 —— 当然，将制造业带回美国，创造就业机会，而且，这是世界上最重要的制造业和最重要的技术行业。”

台积电亚利桑那州工厂将生产包括2nm、3nm和4nm芯片以及A16芯片在内的先进技术，这些对于AI、电信和高性能计算等应用都至关重要。对于美国来说，其意义早已超越了科技本身，它展示了驱动全球AI基础设施的引擎正开始在美国本土制造，这或许是半导体产业在美国迎来的最重要的转折点。

Blackwell架构第一次是在2024年3月18日的GTC大会上正式由黄仁勋在主旨演讲中首次对外公布的，是英伟达新一代AI超级芯片。之后在GTC 2025上，黄仁勋提到Blackwell目前已处于“全面量产/全面投入”状态，这次终于首片晶圆由美国本土生产下线，而Balckwell之后的系列都有望在美国生产。

Blackwell架构GPU拥有约2080亿个晶体管，采用与台积电合作定制的4NP工艺。另外，为了突破单片硅片（reticle）面积限制，Blackwell GPU由两个子芯片组成，通过一种新的高带宽接口互联（NV-HBI）连接速度可达10TB/s，两个子芯片可以在逻辑上看作一个统一的GPU，从而实现全性能链接。

Blackwell Ultra作为Blackwell架构的下一步演进版，用于应对更大模型推理、更高性能/带宽需求的AI推理与训练场景；Blackwell的下一代则是由Rubin GPU + Vera CPU组成的「Vera Rubin」超芯片/平台。

英伟达计划Rubin架构芯片在2026年下半年上市，Feynman标为Rubin的后继架构，时间窗口指向2028年。

AI芯片制造迁到美国本土

台积电近日发布了一段罕见的视频，展示其位于美国亚利桑那州凤凰城附近的Fab 21工厂内部运作，这段视频提供了对其N4/N5制程技术的深入了解。 在视频中可以看到数百台高科技设备有序地制造芯片，特别是ASML的极紫外光（EUV）光刻机，这些设备负责生产如英伟达的Blackwell B300处理器等最复杂芯片。

这片作为半导体基础材料的晶圆，将经过分层、光刻（patterning）、蚀刻和切割等一系列复杂工艺，最终成型为英伟达Blackwell架构所提供的超高性能、加速计算AI芯片。

值得注意的是，视频的开场展示了所谓的“银色高速公路”，这是台积电的自动化物料处理系统（AMHS），由悬空轨道组成，运输着装有300mm（12吋）晶圆的前开式晶圆传送盒（Front Opening Unified Pod，FOUP）。这些FOUP在工厂内的运行展示了在高产量制造环境中维持生产周期时间的关键物流。

早在2020年，台积电就宣布了在美国亚利桑那州投资120亿美元建厂计划，并于2021年4月开始在该地区建造首个晶圆制造厂；随后，台积电宣布将对美投资扩大至650亿美元，除了最初的一座晶圆厂之外，还将建立两座晶圆厂；今年3月，台积电又宣布对美国追加1000亿美元投资，包含再建设三座新晶圆厂、两座先进封装设施，以及一个主要研发中心。

目前，台积电亚利桑那州第一座4nm制程晶圆厂已经开始量产；第二座3nm制程晶圆厂，目前正在建设当中，此前原定于2026年开始量产推迟到了2028年。这两座晶圆厂完工后，合计将年产超过60万片晶圆，换算至终端产品市场价值预估超过400亿美元。最近，第三座晶圆厂已经开始破土动工，将生产2nm或更先进的A16制程技术，预计将在2029～2030年间量产。

最终目标：超大型晶圆厂集群

台积电正以超出预期的速度将其最先进的芯片技术推向市场，已确认其N2工艺节点将在2025年底前实现量产，同时加快了在台湾本土的部署，并同步推进其在亚利桑那州工厂部署该技术。

这一转变正值美国决策者重新努力确保国内芯片生产能力并减少对亚洲代工厂的依赖之际，魏哲家将亚利桑那州的扩张描述为朝着在美国打造“独立、尖端的半导体制造集群”迈出的一步：Fab 21的第一个模块开始使用其N4工艺生产芯片，接下来将上线N3工艺，N2及其继任者A16的新模块预计将于今年晚些时候开始建造。竣工后，台积电2nm及更先进节点的产量中约有30%将在美国生产。

对海外厂的布建进度，台积电新任董事长魏哲家在台积电第三季法说会上表示，目前在美国各级政府以及客户的协助支持下，都开始陆续在台积电亚利桑那州晶圆厂投片，台积电也将持续加速亚利桑那州的产能扩张，并按计划进行。不过，“鉴于客户对人工智能相关技术的强劲需求，将加快在亚利桑那州把我们的技术升级到N2及更先进的工艺。”在财报电话会议上魏哲家说到。

他还指出，台积电即将获亚利桑那州现有晶圆厂邻近的第二块地，以支持现有扩张计划，这将使台积电在亚利桑那州建立独立的「gigabyte cluster」，每月可生产约10万片晶圆，并与封装、测试和本地供应商网络完全整合。魏哲家透露正与一家具规模的大型专业外包封测厂（OSAT）伙伴合作，且对方已在亚利桑那动工，时程早于台积电规划建设的两座先进封装厂。业界分析，台积电以自建与委外双轨策略，扩张美国先进封装产能，后续台积电两座先进封装厂接棒，与先进制程构成在地AI供应链，配合长期市场强劲需求。

目前台积电在亚利桑那州还没有先进封装厂，同样在亚利桑那州的Amkor的先进封装厂还在建设当中 —— 投资规模达70亿美元，首座厂房预计2027年中完工、2028年初量产。因此台积电为英伟达制造的Blackwell晶圆还需要运输到中国台湾进行后段的先进封装，最终才能够成为可用的Blackwell GPU芯片。

N2节点引入了基于纳米片的环栅晶体管GAA，取代了自16nm时代以来使用的FinFET架构。透过持续强化制程的策略，台积电也将持续推出N2P作为2nm制程的延伸，N2P具备在2nm制程基础上进一步提升性能和功耗效益的特点，并计划在2026年下半年量产。至于A16采用了背面供电（Backside Power Rail, BSPR）技术，更适合用于具有复杂讯号路径和密集供电网路的特定HPC产品，并将在2027年下半年量产，预期N2、N2P、A16及其衍生技术将成为台积电另一个大规模且长寿的制程节点。

市场最关注的2nm和A16制程的进度，魏哲家强调，2nm将按计划在第4季量产，并预计在2026年将会有更快的产能成长。2nm制程的里程碑与台积电第三季度创纪录的财务业绩同步。受人工智能加速器和高端智能手机芯片需求的推动，台积电营收同比增长逾40%，达到331亿美元。

涵盖N3、N5和N7系列的先进制程技术贡献了近四分之三的销售额。公司领导表示，今年的资本支出将保持强劲，总额将高达420亿美元，其中近四分之三将用于扩大尖端制造能力。