三星3nm制程力圖彎道超車，正式引爆今年臺(tái)積電與三星最先進(jìn)的制程競(jìng)爭(zhēng)激戰(zhàn)

據(jù)臺(tái)媒《經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)》5月2日轉(zhuǎn)引外媒披露，三星在對(duì)投資人釋出的最新簡(jiǎn)報(bào)中透露，旗下3nm制程將在未來幾周內(nèi)開始投產(chǎn)，進(jìn)度比臺(tái)積電更快，力圖彎道超車，正式引爆今年臺(tái)積電與三星最先進(jìn)的制程競(jìng)爭(zhēng)激戰(zhàn)。臺(tái)積電向來不對(duì)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手置評(píng)。臺(tái)積電先前于法說會(huì)上指出，采用FinFET架構(gòu)的3nm依原規(guī)畫在下半年量產(chǎn)，將是“下個(gè)大成長(zhǎng)節(jié)點(diǎn)”。

業(yè)界人士分析，三星雖然宣稱3nm邁入量產(chǎn)倒數(shù)計(jì)時(shí)，但從晶體管密度、效能等層面分析，三星的3nm與應(yīng)與臺(tái)積電5nm家族的4nm，以及英特爾的Intel 4制程相當(dāng)。據(jù)臺(tái)媒《經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)》分析，三星以“3nm”為最新制程進(jìn)度命名，表面上贏了面子，但在晶體管密度、效能等都還是落后臺(tái)積電，“實(shí)際上還是輸了里子”。TechSpot等外媒報(bào)導(dǎo)，三星向投資人簡(jiǎn)報(bào)表示，正全力準(zhǔn)備讓GAA架構(gòu)的3nm制程在今年上半年進(jìn)入投產(chǎn)階段，也就是在未來八周內(nèi)啟動(dòng)量產(chǎn)程序，意味3nm量產(chǎn)倒數(shù)計(jì)時(shí)。

三星表示，相較于目前旗下7nm FinFET架構(gòu)制程，新的3nm制程所生產(chǎn)的芯片，可以在0.75伏特以下的低電壓環(huán)境工作，使整體耗電量降低50%，效能提升30%，芯片體積減少45%。分析師指出，三星的3nm制程所能達(dá)到的晶體管密度，最終可能與英特爾的制程4或者臺(tái)積電的nm米家族當(dāng)中的4nm相當(dāng)，但是頻寬與漏電控制表現(xiàn)會(huì)更好，帶來更優(yōu)異的效能。

但目前無法得知的最大變量，是三星的3nm制程良率能有多好。三星先前全力發(fā)展的4nm制程就因良率太低，導(dǎo)致主要客戶大幅轉(zhuǎn)單臺(tái)積電。業(yè)界傳出，目前三星3nm良率僅約10%出頭，但未獲三星證實(shí)。另一方面，三星也未透露采用其3nm制程的客戶。相較之下，臺(tái)積電總裁魏哲家先前已于法說會(huì)上透露，旗下3nm應(yīng)用有諸多客戶參與，預(yù)計(jì)首年相較5nm與7nm，會(huì)有更多新的產(chǎn)品設(shè)計(jì)定案。

業(yè)界認(rèn)為，蘋果、AMD、英偉達(dá)、高通、英特爾、聯(lián)發(fā)科等大廠，都會(huì)是臺(tái)積電3nm量產(chǎn)初期的主要客戶，應(yīng)用范圍涵蓋高速運(yùn)算、智慧手機(jī)等領(lǐng)域。臺(tái)積電強(qiáng)調(diào)，3nm今年下半年量產(chǎn)之后，在PPA(效能、功耗及面積)及晶體管技術(shù)都將領(lǐng)先，且有良好的良率，有信心3nm會(huì)持續(xù)贏得客戶信賴。另外，臺(tái)積電也已著手進(jìn)行更先進(jìn)的2nm布局，預(yù)期2024年風(fēng)險(xiǎn)試產(chǎn)，目標(biāo)2025年量產(chǎn)，看好2nm將是業(yè)界最領(lǐng)先，且是支持客戶成長(zhǎng)最適合的技術(shù)。

三星在向投資者發(fā)布的最新簡(jiǎn)報(bào)中透露，其3nm工藝將在未來幾周內(nèi)投產(chǎn)。如果取得成果，它的進(jìn)展將比臺(tái)積電更快。然而，臺(tái)積電從來不評(píng)論競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。臺(tái)積電表示，采用FinFET架構(gòu)的3nm芯片將于今年下半年量產(chǎn)。業(yè)內(nèi)分析人士認(rèn)為，雖然三星電子聲稱3nm工藝已進(jìn)入量產(chǎn)倒計(jì)時(shí)，但從晶體管密度和性能來看，三星的3nm工藝將與臺(tái)積電的5nm工藝和英特爾的英特爾4nm工藝相媲美。三星電子的“3nm”工藝在理論上是最新的，但在實(shí)踐中仍落后于臺(tái)積電。三星電子向投資者介紹說，正在為今年上半年(1 ~ 6月)以GAA為基礎(chǔ)的3nm工藝投入生產(chǎn)做充分準(zhǔn)備。也就是說，將在8周內(nèi)開始批量生產(chǎn)。

三星聲稱，相對(duì)于目前的7nm FinFET架構(gòu)工藝，新的3nm工藝芯片可以在低于0.75V的低電壓環(huán)境下工作。這將減少50%的整體電力消耗。它還將提高30%的性能，減少45%的芯片尺寸。雖然三星電子的3nm制程可以與臺(tái)積電的4nm制程相媲美，但前者的帶寬和泄漏控制性能會(huì)更好。這很可能會(huì)帶來更好的性能。但是，目前還不能確定的最大變數(shù)是三星電子的3nm制程產(chǎn)率到底有多高。三星的4nm工藝的成品率非常低，這導(dǎo)致主要客戶轉(zhuǎn)向臺(tái)積電。

據(jù)業(yè)界報(bào)道，三星的3nm產(chǎn)率僅為10%左右，但尚未得到三星的證實(shí)。該行業(yè)認(rèn)為,蘋果、AMD、NVIDIA、高通、英特爾和MediaTek等主要制造商將在3nm批量生產(chǎn)的早期階段成為TSMC的主要客戶,應(yīng)用程序覆蓋高速計(jì)算、智能手機(jī)和其他領(lǐng)域。臺(tái)積電聲稱,在今年下半年大規(guī)模生產(chǎn)3nm后,它將在PPA(性能、功耗和面積)和晶體管技術(shù)中領(lǐng)先，相信3nm將繼續(xù)贏得客戶的信任。

芯片的發(fā)展越來越迅速，先進(jìn)制程芯片量產(chǎn)的速度也是越來越快，從28納米，就這么幾年的時(shí)間，如今已經(jīng)成功挺進(jìn)到4納米。這意味著什么?意味著芯片先進(jìn)制程已經(jīng)即將就要接觸到摩爾定律的極限了。

當(dāng)然，如今全球企業(yè)在芯片先進(jìn)制程上依舊還在不斷努力中，三星，這個(gè)國(guó)際性的全能企業(yè)，在3納米芯片方面也傳來了新進(jìn)展，據(jù)說三星準(zhǔn)備在3納米方面采用新工藝。那么，這次三星是否真能實(shí)現(xiàn)3納米的量產(chǎn)嗎?畢竟三星叫嚷3納米也已經(jīng)有很多年了，但是連影子都沒見到。

三星如今研發(fā)出這樣一個(gè)更加先進(jìn)的3納米制程工藝，那么究竟有沒有希望能挽回有點(diǎn)要跑掉的高通呢?

根據(jù)韓國(guó)媒體報(bào)道，三星今年準(zhǔn)備在韓國(guó)平澤市開工建設(shè)3納米晶圓廠，目前預(yù)計(jì)可能會(huì)在6月份還7月份動(dòng)工，并且還準(zhǔn)備一并將相應(yīng)的設(shè)備落實(shí)到位。在3納米芯片的制程工藝上，三星大有破釜沉舟的樣子。

我國(guó)的臺(tái)積電也確實(shí)有向3納米芯片進(jìn)軍，但是，目前臺(tái)積電使用的可是比較傳統(tǒng)的FinFET工藝。而三星偏不，三星這次準(zhǔn)備用什么呢?準(zhǔn)備使用新工藝，準(zhǔn)備成為第一個(gè)吃螃蟹的人。這個(gè)新工藝就是GAA晶體管工藝。

根據(jù)韓國(guó)媒體報(bào)道，三星今年準(zhǔn)備在韓國(guó)平澤市開工建設(shè)3納米晶圓廠，目前預(yù)計(jì)可能會(huì)在6月份還7月份動(dòng)工，并且還準(zhǔn)備一并將相應(yīng)的設(shè)備落實(shí)到位。在3納米芯片的制程工藝上，三星大有破釜沉舟的樣子。

我國(guó)的臺(tái)積電也確實(shí)有向3納米芯片進(jìn)軍，但是，目前臺(tái)積電使用的可是比較傳統(tǒng)的FinFET工藝。而三星偏不，三星這次準(zhǔn)備用什么呢?準(zhǔn)備使用新工藝，準(zhǔn)備成為第一個(gè)吃螃蟹的人。這個(gè)新工藝就是GAA晶體管工藝。

使用GAA新工藝生產(chǎn)出來的芯片，功耗據(jù)說大約能降低50%，性能可以提高35%，至少還是從理論上來說，因?yàn)槟壳斑€沒有人試過，三星用這種新工藝生產(chǎn)的芯片，確實(shí)會(huì)優(yōu)于臺(tái)積電的傳統(tǒng)功能工藝。

但是，三星的3納米新工藝芯片要想實(shí)現(xiàn)超越臺(tái)積電傳統(tǒng)工藝的3納米芯片，那么，首先就要一個(gè)大變數(shù)。那就是三星在3納米芯片方面已經(jīng)喊了幾年了，但是目前也僅僅看見三星動(dòng)動(dòng)嘴皮子，那么，這次三星傳出準(zhǔn)備采用新工藝，準(zhǔn)備建廠，這次真有希望能實(shí)現(xiàn)3納米芯片的量產(chǎn)嗎?

其實(shí)，三星這次還是很有希望能實(shí)現(xiàn)自身這種使用更先進(jìn)新技術(shù)，3納米芯片的量產(chǎn)的。在2020年11月9日，三星就定下了在2022年，也就是今年實(shí)現(xiàn)3納米芯片量產(chǎn)的遠(yuǎn)大目標(biāo)，當(dāng)時(shí)，根據(jù)相關(guān)三星高管透露，三星不僅僅定下了目標(biāo)，甚至還制定了行動(dòng)計(jì)劃，預(yù)計(jì)想要投入1160億美元發(fā)展芯片。

這樣的資金投入無疑也是非常巨大的，在這樣巨大的資金投入下，加上如今在3納米芯片方面，三星已經(jīng)研究了整整差不多有兩年的時(shí)間了，在時(shí)間也不短，投入也不少的情況下，想要在今年實(shí)現(xiàn)3納米芯片的量產(chǎn)，其實(shí)也不是不可能。

三星電子代工部門最近深陷負(fù)面?zhèn)髀勚?。先是有消息稱涉嫌偽造并虛報(bào) 5nm、4nm 和 3nm 工藝良率，讓高通等 VIP 客戶不得不另投臺(tái)積電，近日又被黑客竊走 200GB 數(shù)據(jù)。

不過從技術(shù)上來看，三星依然是唯一一家能夠緊跟臺(tái)積電的晶圓代工廠，而且三星在接下來的 3nm 節(jié)點(diǎn)上將更加激進(jìn)，并想要在全球首次推出 GAA 晶體管工藝，放棄 FinFET 晶體管工藝(臺(tái)積電 3nm 工藝仍將基于 FinFET 工藝)。

三星正計(jì)劃在 2022 年上半年完成其 3nm GAA 工藝的質(zhì)量評(píng)估。據(jù)韓國(guó)媒體報(bào)道，三星已經(jīng)準(zhǔn)備好在韓國(guó)平澤市的 P3 工廠開工建設(shè) 3nm 晶圓廠，計(jì)劃于 6、7 月份動(dòng)工，并及時(shí)導(dǎo)入設(shè)備。

根據(jù)三星的說法，與 7nm 制造工藝相比，3nm GAA 技術(shù)的邏輯面積效率提高了 45% 以上，功耗降低了 50%，性能提高了約 35%，紙面參數(shù)上來說卻是要優(yōu)于臺(tái)積電 3nm FinFET 工藝。

三星代工是三星的代工芯片制造業(yè)務(wù)部門，此前有消息稱其目前正在與客戶一起進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)和批量生產(chǎn)的質(zhì)量測(cè)試。該業(yè)務(wù)部門的目標(biāo)是擊敗競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手臺(tái)積電，在 3nm GAA 領(lǐng)域獲得“世界第一”的稱號(hào)。然而三星能否在 3nm 的性能和產(chǎn)能上滿足客戶的要求還有待觀察。

韓國(guó)遠(yuǎn)大證券的數(shù)據(jù)顯示，截至 2020 年，三星 Foundry 擁有的專利僅為 7000- 10000 項(xiàng)，而其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手臺(tái)積電已獲得約 3.5 萬至 3.7 萬項(xiàng)專利。因此，業(yè)界認(rèn)為三星認(rèn)為缺乏 3nm 相關(guān)專利，這可能是個(gè)問題。

IT之家了解到，三星旗下 Galaxy 設(shè)備被黑客攻破，近 200GB 數(shù)據(jù)信息泄露，涉及合作伙伴高通機(jī)密數(shù)據(jù)，數(shù)億名 Galaxy 設(shè)備用戶正在面臨著新的潛在安全風(fēng)險(xiǎn)，引起業(yè)界關(guān)注。

除此之外，韓國(guó)媒體此前還報(bào)道稱，三星高管可能在試產(chǎn)階段捏造了其 5nm 以下工藝的芯片良率，以抬高三星代工業(yè)務(wù)的競(jìng)爭(zhēng)力。隨后，三星啟動(dòng)了對(duì)原本計(jì)劃擴(kuò)大產(chǎn)能和保證良率的資金下落的調(diào)查，進(jìn)一步了解半導(dǎo)體代工廠產(chǎn)量和良率情況。