2030半導(dǎo)體之王夢碎？三星5nm工藝已量產(chǎn)多時，但良品率不到50%

半導(dǎo)體制造不是一件容易的事，特別到了尖端的先進(jìn)工藝，每一個工藝節(jié)點(diǎn)的遞進(jìn)都相當(dāng)不容易，即便英特爾或三星這種業(yè)界巨頭已經(jīng)過多年的技術(shù)打磨和市場考驗(yàn)，依然可以感受到晶圓制造方面的艱辛?？梢韵胂笈_積電(TSMC)今天在工藝技術(shù)上的穩(wěn)步推進(jìn)，背后付出了多少努力。

《BusinessKorea》報(bào)道，三星在5nm工藝節(jié)點(diǎn)再次陷入了困境，正在為提高產(chǎn)能而努力。雖然三星5nm工藝已量產(chǎn)多時，但良品率不到50%，這意味著單個硅晶圓上制造的芯片只有不到一半能用，這絕對不是好事情。通常情況下，一個工藝節(jié)點(diǎn)進(jìn)入大批量制造階段，良品率需要達(dá)到95%左右，低于這個水平也就代表生產(chǎn)效率不高，利潤也難以保證。

目前三星負(fù)責(zé)5nm工藝生產(chǎn)的是韓國京畿道華城晶圓廠V1生產(chǎn)線，是三星最先進(jìn)的晶圓生產(chǎn)線，也是世界上第一條用于7nm以下的專用極紫外(EUV)生產(chǎn)線。具體哪些產(chǎn)品受到大的影響，問題出在哪里，這些細(xì)節(jié)暫時也不清楚。三星是在2020年2月開始建立5nm工藝的生產(chǎn)線，然后花了幾個月的時間完成制造相關(guān)的準(zhǔn)備工作。正常來說，生產(chǎn)上在某個時間點(diǎn)應(yīng)該會超過閾值，最好是為客戶大規(guī)模生產(chǎn)第一批芯片的時候，然后經(jīng)過細(xì)微的調(diào)整以確保良品率在90%以上。

2021年半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)迎來大好行情，其中，韓國科技大廠三星電子在2021年第二季度擠下英特爾成為半導(dǎo)體營收冠軍后，繼續(xù)坐穩(wěn)寶座。不過，從三星電子的營收項(xiàng)目來看，最大部分還是來自于存儲的銷售，想力拼2030年成為半導(dǎo)體龍頭，還有很大一段差距。

三星電子去年合并營收達(dá)279兆韓元、年增17.83%，創(chuàng)下歷史新高。其中，半導(dǎo)體部門營收達(dá)94.16兆韓元、年增29%。不過，財(cái)報(bào)也揭露，三星雖然沒有公布晶圓代工業(yè)務(wù)的營收與獲利，但提及資本支出擴(kuò)張下，可能拖累整個半導(dǎo)體部門獲利表現(xiàn)，也就是說，雖然三星在存儲業(yè)務(wù)的銷售與獲利能力仍無人比擬，但也是利用這部分的獲利大力支持晶圓代工業(yè)務(wù)發(fā)展。

電動車大廠特斯拉預(yù)計(jì)新一代供應(yīng)自動駕駛系統(tǒng)處理器HW4.0，在生產(chǎn)成本、長期合作等多方考量下，最終仍選擇與三星合作，臺積電依舊無緣。三星透過一站式芯片服務(wù)陸續(xù)取得歐美客戶青睞，包括Google今年發(fā)布的Pixel 6 / 6 Pro手機(jī)所搭載的自研處理器芯片Tensor，就是以三星處理器Exynos 9855為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，三星因此在晶圓代工業(yè)務(wù)獲得一部分客戶的長期青睞。

調(diào)研機(jī)構(gòu)集邦科技報(bào)告顯示，2021年第三季晶圓代工領(lǐng)域仍由臺積電以53.1%市占率穩(wěn)坐第一，并較上季上升0.2個百分點(diǎn)，三星則是以17.1%市占率居次。據(jù)《BusinessKorea》，臺積電抓住了芯片荒機(jī)遇，反攻車用半導(dǎo)體市場，三星則是專注在智能手機(jī)芯片代工，導(dǎo)致雙方差距拉大，業(yè)界人士強(qiáng)調(diào)，三星應(yīng)該更專注在車用芯片領(lǐng)域的投資，縮小雙方差距。

三星則是搶先在2022年上半年量產(chǎn)3nm GAA技術(shù)，臺積電預(yù)計(jì)要等到今年下半年才會開始量產(chǎn)3nm制程，甚至是延續(xù)使用FinFET架構(gòu)，但在今年智能手機(jī)市場以4nm制程做為5G旗艦機(jī)主流制程節(jié)點(diǎn)，聯(lián)發(fā)科去年底推出天璣9000、采用臺積電4nm制程。高通則是發(fā)表Snapdragon 8 Gen 1、采用三星4nm制程，而前期有產(chǎn)業(yè)鏈消息指出，由于三星的4nm工藝良品率極低，已經(jīng)引發(fā)了高通的不滿，后續(xù)高通可能會將部分高端處理器的代工訂單轉(zhuǎn)向其他廠商，將訂單多元化。

目前流出的跑分?jǐn)?shù)據(jù)來看，聯(lián)發(fā)科似乎也在5G市場扳回一城，拼上手機(jī)AP市場龍頭在5G的最后一塊拼圖。至于三星最新發(fā)表的三星4nm制程的Exynos 2200，GPU采用AMD的RDNA 2 架構(gòu)，在圖形運(yùn)算有更強(qiáng)大的效能表現(xiàn)，但這塊處理器發(fā)表卻一波三折，先是去年的宣傳影片三星沒有公布發(fā)表時間，之后宣布將在1月11日發(fā)布卻延期，終于Exynos 2200在近期正式發(fā)布。但這已經(jīng)讓市場懷疑三星在4nm制程良率表現(xiàn)問題，加上先前三星聲稱3nm制程的良率正在追上4nm制程，3nm制程的量產(chǎn)狀況恐怕也得面對更多的質(zhì)疑。

高通新一代高端芯片驍龍898將繼續(xù)由三星代工，將由三星以4nm工藝生產(chǎn)，4nm工藝屬于5nm工藝的改進(jìn)版，業(yè)界憂慮驍龍898在性能再次大幅提升之下，而三星的4nm工藝可能無法達(dá)到預(yù)期的性能導(dǎo)致驍龍898芯片再成火龍。

驍龍898芯片將采用ARM的第二代超大核心X2，在X2的加持下，可望將性能大幅提升20%;GPU性能方面也將進(jìn)一步提升，然而如此大的性能提升就需要足夠強(qiáng)的芯片制造工藝支持。據(jù)悉驍龍898芯片將繼續(xù)由三星代工，芯片制造工藝為4nm工藝，這也是業(yè)界對驍龍898存在擔(dān)憂的因素。

三星的芯片制造工藝雖然在名字上基本與臺積電同步，不過此前臺媒digitimes指出三星的5nm工藝其實(shí)落后于臺積電的5nm工藝，只是比臺積電7nmEUV工藝稍好一些。正是因?yàn)槿堑?nm工藝未能達(dá)到預(yù)期的性能，導(dǎo)致了高通的驍龍888芯片出現(xiàn)發(fā)熱問題，自然業(yè)界擔(dān)憂三星的4nm工藝很可能也無法達(dá)到預(yù)期的性能。

高通卻悍然采用了ARM性能更強(qiáng)的X2核心，在性能進(jìn)一步提升之下，三星的4nm工藝如果無法有效降低X2核心的功耗，很可能會再次上演火龍的前例。

高通此前推出的兩款芯片都被嘲諷為火龍，2015年推出的驍龍810可謂是最失敗的版本。驍龍810采用了ARM首次推出的高性能核心A57，由于ARM的技術(shù)實(shí)力不夠，導(dǎo)致A57的功耗過高，驍龍810由此出現(xiàn)發(fā)熱問題，嚴(yán)重到手機(jī)都無法正常運(yùn)行，最終全球手機(jī)芯片企業(yè)除高通之外都放棄了A57核心，而高通的高端芯片銷量也由此大跌六成。

高通今年推出的高端芯片驍龍888采用的X1超大核心也是ARM首次推出的超大核心，也出現(xiàn)了功耗過高的問題，再加上三星的5nm工藝性能不達(dá)標(biāo)，驍龍888也出現(xiàn)了發(fā)熱問題，市場上采用驍龍888芯片的手機(jī)普遍采用了大散熱片同時降低它的頻率來減少發(fā)熱，當(dāng)然驍龍888的表現(xiàn)比驍龍810好許多，至少驍龍888在日常使用中問題不大，在運(yùn)行游戲等大型應(yīng)用中就無法承受。