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3nm量産,三星真的赢了嗎?

作者:雷科技

日前三星已官宣,3nm制程工藝正式量産,且首次用上了全環繞栅極半導體技術(簡稱“GAA”)。三星宣稱,與5nm工藝相比,第一代3nm性能提升23%,功耗下降45%,同樣半導體密度的前提下,面積減少16%。第二代3nm工藝性能提升30%,功耗下降50%,且同樣半導體密度 的前提下,面積減少35%。

3nm量産,三星真的赢了嗎?

圖源:pixabay

對于全球首個量産的3nm工藝,南韓媒體一緻表示看好,中國台灣方面專家卻持不同态度。台灣工研院産科國際研究所總監楊瑞臨表示,GAA工藝根本沒有成熟,相關的測量、蝕刻、材料、化學品等方面,都存在問題,三星完全是趕鴨子上架。

考慮到台灣晶元代工廠台積電與三星是競争關系,台灣專家的言論未必沒有主觀情緒在。那麼三星3nm工藝究竟如何,表現會比5nm工藝強多少呢?

制程工藝之争,已到白熱化階段

最初制程工藝的競争主要在手機領域,2016年台積電與三星10nm工藝正式投産,距今不過6年時間,3nm工藝竟然進入了量産階段,平均每年制程工藝都要更新1nm左右。

很快,制程工藝從手機領域卷到了PC領域,蘋果M系列自研處理器直接用上了當時台積電最先進的5nm工藝。AMD雖然有些落後,但銳龍CPU也用上了台積電6nm工藝,這樣一來Intel就難受了,仍守着14nm工藝,10nm工藝剛剛投産。于是,Intel指責台積電、三星玩文字遊戲,并把自家的10nm工藝強行命名為“Intel 7”。

誠然,從半導體密度方面來看,Intel 10nm制程工藝與台積電、三星的7nm工藝差不多。隻是Intel的行為可以明顯看出晶圓代工方面競争過于激烈,導緻廠商都出現了焦慮感。三星與台積電是全球最大的兩家晶圓代工廠,明争暗鬥自然更加激烈。

制程工藝越來越小,想要進步就越難越難。我們原本期望今年秋季台積電3nm工藝可以投産,由蘋果A16仿生處理器首發,結果卻讓我們很失望,A16用的是台積電4nm,台積電的3nm制程工藝,明年才能正式投産。

更令人失望的地方在于,台積電第一代3nm工藝用的仍是鳍式場效應半導體技術(簡稱“FinFET”)。按照這個速度,台積電第二代3nm工藝大概會在2024年投産,2nm工藝2025年投産,就算進展順利,1nm工藝可能要在2026年或2027年才能投産了。

3nm量産,三星真的赢了嗎?

圖源:台積電

可三星不會給台積電反擊的時間,采用GAA半導體技術的3nm工藝已投産,如果進展順利,1nm工藝會在2025年或2026年投産。目前,三星是唯一3nm工藝投産的晶圓代工廠,也是唯一使用GAA半導體技術的廠商。可晶片工藝如何,不能隻看一個數字,Intel的10nm工藝半導體密度可達1.088億個/平方毫米,是三星10nm工藝的兩倍,持平三星7nm工藝。

一年投入22萬億韓元(約合人民币1444億元)的三星,費時費力研發出的3nm工藝,表現究竟會怎樣呢?

這一次,三星會讓我們失望嗎?

楊瑞臨不看好三星,一方面是因為認為三星操之過急,另一方面則是因為三星5nm、4nm工藝表現不算太好。近兩年的高通旗艦芯骁龍888和骁龍8 Gen 1用的就是三星工藝,但表現并不算出色,甚至讓骁龍865/骁龍870被封為一代神U。

今年5月,高通釋出了骁龍8+ Gen 1,改用台積電4nm制程工藝。從極客灣釋出的工程機評測來看,功耗和發熱表現非常出色,能耗比僅次于蘋果A系列仿生處理器,Android處理器中唯有天玑8100能夠與之抗衡。這還是在工程機上,如果經過廠商的優化,再加上旗艦級散熱,表現可能會更出色。

3nm量産,三星真的赢了嗎?

圖源:極客灣

對于三星來說,這并不是一個好消息,高通改用台積電4nm後,SoC表現立刻就好了一大截,而且三星還失去了高通這個大客戶。在手機CPU行業,高通、蘋果、聯發科是出貨量最大的三家,之前蘋果和聯發科都是台積電的客戶,如今高通也倒向了台積電,三星的大客戶嚴重流失。

然而三星的3nm工藝表現究竟如何,沒人能妄下斷論。之前的制程工藝表現不好,不代表3nm工藝表現也不好,尤其是GAA半導體技術的應用,很可能讓三星制程工藝發生翻天覆地的變化。不過楊瑞臨所說的,新技術不夠成熟,情況也确實存在,否則長期處于領先地位的台積電,也不會第一代3nm工藝仍堅持FinFET半導體技術。

目前還沒有基于三星3nm工藝的晶片釋出,我們也無從得知這款晶片的具體表現。與其讨論三星3nm工藝如何,倒不如想想哪家廠商會選擇三星3nm工藝,這才是三星面臨的最嚴峻的問題。

三星3nm,客戶究竟是誰?

三星現在最頭疼的問題,應該就是3nm工藝的産能,究竟要給誰用了。對于制程工藝需求比較高的,一般都是手機SoC,因為手機需要握在手裡,大多時間不會插電使用,是以對晶片功耗和發熱的要求比較高。

可是現在蘋果、聯發科、三星都倒向了台積電,南韓數位部落客@GaryeonHan又爆料稱,三星要放棄自研Exynos晶片。這麼一來,三星似乎隻有一個選擇了——紫光展銳。紫光展銳不是沒推出過旗艦芯,隻是因為品牌知名度不夠,消費者和廠商對其沒有充分信任,是以網友們對紫光展銳的虎贲系列處理器不夠了解。

3nm量産,三星真的赢了嗎?

圖源:Twitter截圖

現在紫光展銳就可以用三星獨家3nm工藝做噱頭,狠狠營銷一波,再與手機廠商合作,讓他們推出一些試水的虎贲旗艦,或許能夠吸引一些熱度和想要嘗鮮的消費者。

其次,AMD和NVIDIA也是三星的潛在客戶。先說AMD,這些年一直在用台積電工藝,但是台積電的先進工藝價格通常比較昂貴,且産能有限,根本沒有AMD的份。是以,AMD所用的工藝,基本都比蘋果、聯發科落後一代。三星可以用産能和價格優勢,吸引AMD。

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圖源:pixabay

NVIDIA的RTX 30系列顯示卡,用的就是三星8nm工藝。有傳言稱,RTX 40系列顯示卡會用台積電5nm工藝,但未能确定。三星可以趁着與NVIDIA仍有合作,近水樓台先得月,與其商談後續合作,隻要三星3nm價格比台積電便宜,不怕NVIDIA不繼續貪便宜。

PC不需要與使用者直接接觸,而且一般都是插電使用,對于制程工藝的要求其實沒有那麼高,隻是這幾年各行各業太卷了,使用者對于電腦CPU、顯示卡的功耗和發熱量要求越來越高,是以Intel、NVIDIA、AMD才不得不卷起來。

失之東隅收之桑榆,失去了高通的三星,看似損失了一個大客戶,但誰又能肯定,沒有其它企業與三星建立新合作呢?一切都要靠實力說話,隻要三星3nm工藝表現出色,還怕蘋果、高通不回到三星的懷抱嗎?