对抗竞争升级 芯片争夺战进入3nm

shuszhao

当前，芯片工艺节点已经进入到3nm，以台积电、三星为代表的芯片代工厂商一直在先进芯片工艺上展开竞争角逐。
7月25日，三星电子宣布在韩国京畿道华城园区量产基于GAA晶圆架构的3nm芯片，应用于HPC、移动SoC等领域。据韩国媒体TheElec报道，三星3nm客户包括上海磐矽半导体有限公司（PanSemi）、高通等。
8月18日，在2022年世界半导体大会上，台积电（中国）有限公司副总监陈芳表示，台积电N3（又称3nm）芯片将在今年下半年进入量产；3nm加强版N3E将会在2023年下半年（年底）量产，应用于移动手机芯片、HPC（高性能计算）等领域。

                               
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而据中国台湾《工商时报》报道，业界人士表示，今年底苹果将成为第一家采用台积电 3nm 流片的客户，首款产品可能是 M2 Pro 芯片（或将用于 Mac Pro 等新品），而明年包括新款 iPhone 15 Pro 专用 A17 应用芯片，以及 M2 及 M3 系列芯片，都会导入台积电 3nm。

台积电公布技术计划


本次世界半导体大会台积论坛上，台积电团队详细公布了先进工艺、特殊工艺、先进封装技术、扩建产能等最新进展和未来规划。
其中在先进工艺方面，2020年量产的N6（6nm），是台积电第一代利用EUV（极紫外光刻）技术的先进工艺平台，包括7nm和N6在内，产品组合包括手机、CPU/GPU/XPU处理器领域，以及RF射频和消费类应用，预计今年底产品NTO（New Tape Out，指新产品流片）将超过400个；台积电5nm芯片已在2020年量产，预计年底，5nm N5/N5P及4nm N4P/N4X产品NTO将超过150个，基于N4P的V0.9 IP已经在今年二季度完成，高端接口预计今年第三季度得以完成。
N3/N3E（3nm）芯片是目前台积电最先进的逻辑制程，相较于5nm，基于N3E工艺的芯片密度高出1.3倍，逻辑密度门增加1.6倍，在相同功耗下速度提升15-20%，或在相同速度下功耗降低30-35%。3nm系列的创新主要在于使用FINFLEX技术，可以在提升密度的情况下维持速度和功耗的平衡。基于N3经验，N3E将会在明年底量产，相关逻辑测试芯片及3nm 256Mb SRAM（静态随机存取存储器）良率达到80%左右。
2025年批量制造生产的N2（2nm）芯片，采用纳米片晶体管架构，支持Chiplet（小芯片）技术。相较于N3E，2nm在相同功耗下会有10％-15%速度提升，或在相同速度下功耗降低25％-30%，晶圆密度高出1.1倍。预计2nm将主要应用于手机SoC、HPC等领域，以实现最佳能效和性能。

三星“另辟蹊径”扩张4nm产能


目前采用GAA（Gate-All-Around）架构晶体管技术的3nm代工产品已经发货了，对过去两三年晶圆代工陷入困局的三星来说，多少可以恢复一些信心。据报道，竞争对手台积电（TSMC）的3nm工艺会在9月份正式进入量产阶段，传闻初期良品率比当时5nm工艺还要好，继续对三星形成压力。
据UDN报道，三星希望借助3nm GAA芯片出货的机会，增加4nm产能并挽回失去的客户。此次投资的金额为5万亿韩元（约合37.66亿美元/人民币258.58亿元），尝试从台积电手上抢夺高通等厂商的订单。
三星的目标是到今年第四季度，将晶圆产量提高到每月2万片，此前由于良品率问题，已造成不小的损失，比如高通在Snapdragon 8 Plus Gen1和即将推出的Snapdragon 8 Gen2上都坚持使用台积电的工艺。传闻三星打算提供更优惠的价格抢夺未来的订单，提高市场份额，但鉴于高通过往的遭遇，以及改用台积电以后显示出积极的结果，这样的做法不一定能凑效。
谷歌似乎仍然坚持站在三星这边，下一代Tensor SoC将采用三星的4nm工艺。不过谷歌的订单规模明显少于高通，因此不能给三星带来多少优势。有研究机构表示，三星的先进工艺产能严重落后于台积电，仅为对方的五分之一。虽然三星已宣布大规模投资计划，从技术和产能上追赶台积电，但至少未来几年内仍然难以企及。

传苹果M2 Pro芯片首发采用台积电3nm工艺


最新的消息显示，苹果采用3nm制程工艺的芯片，在今年下半年就将投片，首款可能是自研M2 Pro芯片。
据外媒报道，苹果的M2 Pro芯片，计划用于下一代的14英寸和16英寸MacBook Pro及一款高端的Mac mini，有望在今年年底或明年上半年推出。
苹果自研Mac芯片的计划，是在2020年6月份的全球开发者大会上公布的，首款产品M1在当年10月11日凌晨推出。在2021年的10月19日，苹果又推出了M1 Pro和M1 Max，一并推出了新一代的MacBook Pro。而在今年3月9日的春季新品发布会上，苹果又推出了M1阵营的终极成员M1 Ultra。
在推出M1 Ultra之后不到3个月，苹果开始推出M2系列芯片，首款M2在6月7日凌晨1点开始的全球开发者大会上推出，采用第二代5纳米制程工艺打造，集成超过200亿个晶体管。
苹果M1系列中的M1 Pro和M1 Max，是同时推出的，但消息人士最新的透露中，只提到了M2 Pro率先采用3nm制程工艺，并未提及M2 Max是否会一并推出，这也就意味着苹果可能进行调整，在不同的发布会上分别推出。
报告称，英特尔明年下半年将扩大采用 3nm 生产处理器内晶片块（tiles），AMD、英伟达、高通、联发科、博通等会在 2023-2024 年陆续完成 3nm 芯片设
尽管三星电子积极争夺3nm芯片订单，但台积电(TSM.N)继续从苹果(AAPL.O)和英特尔(INTC.O)等供应商那里获得3nm芯片订单承诺。消息人士表示，三星正在努力扩大其3nm客户组合，但尚未取得重大进展。对于台积电的3nm客户而言，从台积电转移订单可能会带来高昂的成本。

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