3nm芯片為何這么強(qiáng)？3nm系列的創(chuàng)新主要在于這種工藝使用FINFLEX技術(shù)

19日訊，IC設(shè)計(jì)公司的消息人士透露，盡管三星電子積極爭(zhēng)奪3nm芯片訂單，但臺(tái)積電繼續(xù)從蘋果和英特爾等供應(yīng)商那里獲得3nm芯片訂單承諾。消息人士表示，三星正在努力擴(kuò)大其3nm客戶組合，但尚未取得重大進(jìn)展。對(duì)于臺(tái)積電的3nm客戶而言，從臺(tái)積電轉(zhuǎn)移訂單可能會(huì)帶來(lái)高昂的成本。

臺(tái)積電、三星是全球唯二能生產(chǎn) 3nm 工藝芯片的公司，其中三星在 3nm 量產(chǎn)上還搶先了一些，6 月底就號(hào)稱量產(chǎn)，7 月出貨了一些礦機(jī)芯片，臺(tái)積電則是最近才開始量產(chǎn)。

在技術(shù)上兩家的選擇也不同，三星在 3nm 節(jié)點(diǎn)就上了 GAA 環(huán)繞柵極晶體管技術(shù)，理論上更先進(jìn)，臺(tái)積電則要到 2024 年的 2nm 節(jié)點(diǎn)才會(huì)使用 GAA 晶體管，3nm 還是 FinFET 晶體管技術(shù)的。

三星目前量產(chǎn)的是 3nm GAE 工藝，夠降低 45% 的功耗，減少 16% 的面積，并同時(shí)提升 23% 的性能。

第二代的 3nm GAP 工藝可以降低 50% 的功耗，提升 30% 的性能，同時(shí)面積減少 35%，效果更好，不過(guò)要到 2024 年才能量產(chǎn)，還有 2 年時(shí)間。

至于臺(tái)積電的 3nm 工藝，他們?yōu)榭蛻籼峁┝硕噙_(dá)五種不同版本，是歷代工藝中最豐富的，包括 N3、N3P、N3S、N3X、N3E 等等，每種 3nm 工藝的技術(shù)優(yōu)勢(shì)也不同。

現(xiàn)在三星與臺(tái)積電的 3nm 依然不好直接比較，但是決定雙方勝負(fù)的并不是技術(shù)水平，而是誰(shuí)能拉攏到更多的客戶。

在這方面，臺(tái)積電的優(yōu)勢(shì)還是比三星強(qiáng)多了，蘋果首發(fā) 3nm 是沒(méi)跑了，Intel 本來(lái)今年也要首發(fā)，但情況有變，延期到了明年，依然是臺(tái)積電 3nm 首批客戶之一。

再往后，AMD、高通、NVIDIA、聯(lián)發(fā)科、博通等傳統(tǒng)客戶幾乎也會(huì)選擇臺(tái)積電 3nm，這些公司的訂單將是臺(tái)積電 3nm 最大的保證。

相比之下，三星目前可信的 3nm 客戶也就 2 家，一個(gè)是礦機(jī)芯片廠商，一個(gè)是手機(jī)芯片廠商，但具體是誰(shuí)沒(méi)公布。

不過(guò)三星也不是完全沒(méi)機(jī)會(huì)，臺(tái)積電能拿到這么多客戶跟穩(wěn)定的產(chǎn)能輸出有關(guān)，良率控制得很好，三星如果在 3nm 節(jié)點(diǎn)做到了技術(shù)及產(chǎn)能都沒(méi)問(wèn)題，AMD、高通、NVIDIA 之類的廠商依然有可能增加三星作為二供的，未來(lái)幾年里一切都有可能。

現(xiàn)階段，能夠掌握5nm乃至3nm工藝、更高生產(chǎn)良率的晶圓廠商，無(wú)疑就是臺(tái)積電!

在晶圓制造芯片代工領(lǐng)域，三星如何“上躥下跳”的叫陣，也難以掩蓋一點(diǎn)：訂單紛紛流向了臺(tái)積電……

包括了蘋果、英偉達(dá)、AMD在內(nèi)，以及剛從三星陣營(yíng)“叛變”的高通，乃至于“老牌”半導(dǎo)體科技巨頭——英特爾，也在尋求臺(tái)積電3nm芯片代工。

援引臺(tái)積電方面公布的相關(guān)數(shù)據(jù)：

位于中國(guó)臺(tái)灣省的“最先進(jìn)”生產(chǎn)線，暫時(shí)華為海思麒麟在內(nèi)的多款芯片訂單之后，上述“北美客戶”已經(jīng)占據(jù)芯片代工業(yè)務(wù)近64%產(chǎn)能!

擁有眾多重量級(jí)“大客戶”代工訂單，臺(tái)積電確實(shí)有“傲慢”起來(lái)的底氣……

相關(guān)科技資訊援引 英國(guó)路透社 相關(guān)內(nèi)容披露：

臺(tái)積電現(xiàn)任CEO魏哲家，一度頗為不屑的“教訓(xùn)”某個(gè)智能電車企業(yè)的高管，嘲諷一些“小訂單”客戶的需求完全不切實(shí)際!(乃至于，都懶得溝通?)

據(jù)稱，在智能電車行業(yè)出現(xiàn)“缺芯”局面之際，一些原本與 魏哲家 沒(méi)有任何聯(lián)系的人，突然表現(xiàn)得“像是最好的朋友”那般、要求 魏哲家“緊急安排”臺(tái)積電生產(chǎn)25片晶圓……

魏哲家 直接以“難怪你得不到支持”回應(yīng)“小客戶”，原因很簡(jiǎn)單：臺(tái)積電“接單”晶圓制造安排，至少需要25000片晶圓規(guī)模!

“小客戶”的區(qū)區(qū)25片晶圓，還不夠臺(tái)積電“塞牙縫”的?

時(shí)間進(jìn)入2022年8月，不屑于搭理“小客戶”的臺(tái)積電，遭到了“大客戶”的當(dāng)頭一棒：2024年之前，英特爾GPU核顯3nm芯片，幾乎取消了全部生產(chǎn)計(jì)劃(臺(tái)積電代工)~

據(jù)了解，英特爾14代Intel酷睿Meteor Lake處理器，采用 多顆芯片 堆疊 設(shè)計(jì)，CPU計(jì)算核心單元，由Intel 4工藝自主制造;另外的GPU核顯芯片，則交給臺(tái)積電代工!

按照臺(tái)積電“大客戶”之一英特爾的原計(jì)劃，2022年下半年的臺(tái)積電3nm產(chǎn)線“開工”，英特爾就會(huì)提供“核顯”芯片代工的訂單。

然而，英特爾 卻出了各種“亂子：酷似 當(dāng)年給 蘋果研發(fā)5G芯片、卻無(wú)休止“拖拉”延期那般，原本交給臺(tái)積電代工的3nm核顯芯片，反復(fù)出現(xiàn) 產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝驗(yàn)證問(wèn)題……

一開始的時(shí)候，要求臺(tái)積電 將原先2022年下半年的訂單，延期到2023年的上半年。

作為臺(tái)積電3nm芯片“首批”客戶之一，英特爾延期了原先預(yù)定的代工產(chǎn)能，無(wú)疑給臺(tái)積電造成了不必要麻煩，另一個(gè)“首批”產(chǎn)能客戶——蘋果，赫然成了一根3nm獨(dú)苗~

臺(tái)積電(中國(guó))有限公司副總監(jiān)陳芳在2022年世界半導(dǎo)體大會(huì)上表示，N3(又稱3nm)芯片將在今年下半年量產(chǎn)，已經(jīng)對(duì)部分移動(dòng)和HPC(高性能計(jì)算)領(lǐng)域的客戶交付，如果有手機(jī)的客戶當(dāng)下采用3nm芯片，明年產(chǎn)品就能問(wèn)世。

臺(tái)積電已經(jīng)占據(jù)了全球一半以上的芯片產(chǎn)能，尤其在14nm及以下的先進(jìn)芯片領(lǐng)域。目前唯一能與臺(tái)積電在先進(jìn)技術(shù)上競(jìng)爭(zhēng)的是三星電子。根據(jù)彭博社報(bào)道，三星電子也表示在今年下半年量產(chǎn)3nm芯片，但尚未有客戶交付的消息。

3nm技術(shù)已經(jīng)是全球半導(dǎo)體的“無(wú)人區(qū)”。按照臺(tái)積電技術(shù)路線圖，3nm芯片的上一代是5nm芯片，臺(tái)積電5nm芯片已在2020年量產(chǎn)。相較于5nm，3nm芯片的晶圓密度高出1.3倍，在相同速度下功耗降低30-35%，在相同功耗下速度提升15-20%。由于3nm具有顯著的速度和功耗提升，該公司發(fā)現(xiàn)很多來(lái)自移動(dòng)和HPC的客戶都在積極采用，該公司預(yù)計(jì)3nm的NTO(New Tape Out，指新產(chǎn)品流片)是同一時(shí)期5nm的兩倍。

根據(jù)臺(tái)積電提供的技術(shù)路線圖，在N3之后，該公司會(huì)繼續(xù)推出N3E、N3P、N3X三個(gè)版本，例如：N3E是N3芯片的加強(qiáng)版，也將為智能手機(jī)和HPC應(yīng)用提供完整的平臺(tái)支持。臺(tái)積電在今年二季度財(cái)報(bào)會(huì)上表示，N3E的客戶參與度很高，批量生產(chǎn)計(jì)劃將在N3之后的1年左右進(jìn)行，預(yù)計(jì)這三個(gè)版本會(huì)陸續(xù)在2025年之前進(jìn)入量產(chǎn)。

陳芳表示，3nm系列的創(chuàng)新主要在于這種工藝使用了FINFLEX技術(shù)，可以在提升密度的情況下維持速度和功耗的平衡。

臺(tái)積電2nm芯片也在規(guī)劃中，陳芳表示，相較于N3E，2nm元件在相同功耗下會(huì)有10%-15%速度提升，在相同速度下會(huì)有25%-30%的功耗降低，晶元密度高出1.1倍，2nm芯片預(yù)計(jì)在2025年進(jìn)入量產(chǎn)。

臺(tái)積電(中國(guó))有限公司技術(shù)總監(jiān)陳敏在會(huì)上表示，臺(tái)積電依然在加大全球化的生產(chǎn)布局。根據(jù)公開資料，3nm、2nm的生產(chǎn)位于中國(guó)臺(tái)灣的新竹和臺(tái)南地區(qū)?？傮w上看，臺(tái)積電7nm及以下的先進(jìn)制程芯片產(chǎn)能分布于中國(guó)臺(tái)灣和美國(guó)地區(qū)，相對(duì)成熟的芯片制程分布在中國(guó)臺(tái)灣、中國(guó)南京和日本地區(qū)。

產(chǎn)能擴(kuò)張的速度在加快，臺(tái)積電(南京)有限公司經(jīng)理蘇華表示，自2020年起臺(tái)積電每年新建工廠數(shù)量從2座增加為6座，其中不僅是先進(jìn)芯片，臺(tái)積電如今也在大力擴(kuò)充成熟芯片的產(chǎn)能。

半導(dǎo)體技術(shù)沿著摩爾定律向前演進(jìn)，臺(tái)積電正在投入的2nm代表著全球走在最前沿的芯片技術(shù)，但這并不意味著成熟芯片將會(huì)被淘汰。陳敏表示，在AI和5G的加持下，半導(dǎo)體被汽車、工業(yè)等更多行業(yè)海量使用，這些行業(yè)不只采用先進(jìn)芯片，對(duì)成熟芯片的需求也在增加。所以臺(tái)積電的策略是，持續(xù)研發(fā)最先進(jìn)的工藝，為客戶提供最先進(jìn)的芯片，同時(shí)也增加成熟制程芯片的投資。

陳敏表示，由于疫情、地緣政治影響，供應(yīng)鏈管理變得愈加重要，更多客戶通過(guò)調(diào)整庫(kù)存方式增加供應(yīng)鏈靈活度，但也需要在增加供應(yīng)鏈靈活度和增加成本之間取得一個(gè)平衡。而與供應(yīng)鏈齊心合作，也是臺(tái)積電一直以來(lái)成功的秘訣，臺(tái)積電的態(tài)度依然是和客戶建立長(zhǎng)期合作伙伴關(guān)系，這一點(diǎn)不會(huì)發(fā)生變化。