3纳米芯片之争：三星走到哪一步？

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三星3nm工艺的代工价格没有相关的信息，如果按照台积电与三星之间在4nm工艺上2倍良率的差距来计算，那么三星3纳米芯片成本将翻倍，达到4万美元！这如此高成本压力之下，三星3纳米芯片将毫无竞争力。

www.esmchina.com, Nov. 28, 2022 – 

在3纳米芯片工艺上，台积电和三星是唯二的"种子选手"。

由于在4/5nm工艺上糟糕的良品率和表现，三星失去了高通这样的大客户的旗舰SoC订单，为此力图在3纳米芯片上拔得头筹。今年6月，三星率先宣布量产3纳米芯片，不过一直被传良率偏低。除了一家做矿机芯片的中国公司试水之外，大型半导体厂商中还在观望。

近日，有媒体援引知情人士透露，三星正在与5-6家无晶圆厂供应商客户联合开发先进芯片，最早将从2024年开始大量供应。据悉，三星将为英伟达、高通、IBM和百度等客户量产3纳米芯片。不过，相比台积电2023年大概率将利用3纳米工艺为苹果iPhone 15系列所搭载的A17芯片代工，三星3纳米芯片似乎仍相对落后。那么，三星3纳米芯片真正良率如何？成本如何？

3纳米芯片进展到底如何？

从一些公开的信息来看，三星看似在3nm制程节点上先行一步，但实际生产良率也难尽人意。

据悉，三星电子3纳米芯片首家客户是来自中国的半导体企业PanSemi（磐矽半导体），后者据称是一家专门生产比特币挖矿机芯片的公司。

三星电子量产3纳米芯片将使用GAA先进工艺和制程，是首家将GAA工艺落地的晶圆代工企业。GAA先进工艺相比现在主流的FinFET工艺，可实现更小的尺寸和更低的功耗。不过，一直有消息称，三星3纳米先进工艺，其良率不足以达到"大规模制造"的要求，更像是试运营，而不是全面的生产运行。除了PanSemi，很长时间都没有其他明确的企业订单。

而此次三星将利用3纳米技术为英伟达生产图形处理器（GPU），为IBM生产中央处理器（CPU），为高通生产智能手机应用处理器，为百度生产云数据中心使用的人工智能芯片。

而在未来的技术路线发展上，三星电子计划在2024年推出第二代3nm工艺技术的半导体芯片（SF3）。三星电子表示，其第二代3nm芯片的晶体管将比第一代3nm芯片小20%，这将为智能手机、个人电脑、云服务器和可穿戴设备带来更小、更节能的芯片。

由此可见，尽管三星率先宣布3纳米技术"量产"，但其代工计划显然要滞后于台积电。

值得一提的是，三星还计划积极争取美国境内晶圆代工市场。除了在德州奥斯汀的工厂，目前还计划在邻近泰勒市兴建全新工厂，为最新3nm制程技术提供代工量产资源，预计在2024年开始运作。这也是三星在2027年将产能提高两倍以上的目标计划的一部分。

同时，三星也有意通过新建工厂以获取美国超过520亿美元补贴的"芯片法案"的政策补贴，同时也在一定程度上就近配套美国本土客户芯片代工以及满足供应来源地分散化的供应链安全的需求。

三星3纳米 GAA 制程良率仅20%！

三星方面表示，与最初使用FinFET的5nm工艺相比，第一代3nm GAA工艺节点在功耗、性能和面积(PPA)方面都有不同程度的改善，面积减少16%，性能提高23%，功耗降低45%。到第二代3nm芯片时，面积减小了35%，性能提高了30%，功耗降低了50%。

不过，根据ctee的报告，与之前的4/5nm工艺一样，三星在3nm GAA工艺的生产中也遇到了挫折，良率只有20%！

如果3纳米技术良率低的问题一直不能得到解决的话，那么三星将在劲敌台积电失去竞争力，或将再一次坐视台积电在3纳米上形成垄断地位。

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