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【文/觀察者網(wǎng) 呂棟】

趕在2022年上半年最后一天，三星“壓哨”實(shí)現(xiàn)了自己對3nm量產(chǎn)時間的承諾。

今天（6月30日）上午，三星電子發(fā)布公告，稱該公司已開始量產(chǎn)基于GAA晶體管（Gate-All-Around FET，全環(huán)繞柵極）結(jié)構(gòu)的3nm芯片。

這也意味著三星領(lǐng)先臺積電，正式成為全球第一家實(shí)現(xiàn)3nm制程量產(chǎn)的廠商。

目前，全球有意愿且有條件發(fā)展3nm芯片制造的廠商僅剩臺積電、三星、英特爾三家，因?yàn)樗麄冊谫徺I極紫外光刻機(jī)時并不像中國大陸公司一樣受到限制。

按計劃，臺積電的3nm制程將在2022年下半年量產(chǎn)，而英特爾7nm制程改名后的Intel 4也計劃在2022年下半年量產(chǎn)。

三星代工業(yè)務(wù)和半導(dǎo)體研發(fā)中心的員工舉起三根手指作為3nm的象征，慶祝該公司首次生產(chǎn)采用GAA架構(gòu)的3nm工藝

根據(jù)三星公布的數(shù)據(jù)，與5nm制程相比，3nm制程可以降低45%的功耗、提升23%的性能和縮小16%的芯片面積。

而三星之前曾透露，其5nm相較7nm制程，性能提升10%，功耗降低20%。

可見，三星3nm制程在參數(shù)上的進(jìn)步比上一代要大。

而且，三星同時透露，第二代3nm制程將有進(jìn)一步的優(yōu)化，將降低50%的功耗，提升30%的性能，縮小35%的面積。

值得關(guān)注的是，三星在量產(chǎn)3nm制程時首次采用全環(huán)繞柵極（GAA）晶體管結(jié)構(gòu)，而量產(chǎn)5nm制程時采用的則是鰭式場效應(yīng)晶體管（FinFET）結(jié)構(gòu)。

三星透露，該公司選擇了多橋通道FET（MBCFET）技術(shù)來制造首批GAA晶體管芯片，該技術(shù)可以打破FinFET的性能限制，通過降低電源電壓水平來提高能源效率，同時通過增加驅(qū)動電流的能力來提高性能。

圖源：三星官網(wǎng)

有行業(yè)媒體曾撰文指出，采用GAA結(jié)構(gòu)制造芯片，性能有望提升25%，功耗降低50%，而使用FinFET結(jié)構(gòu)，性能和功耗提升大致都在15%到20%的范圍內(nèi)。

美國芯片設(shè)計軟件EDA巨頭新思科技的高管也曾指出，GAA晶體管結(jié)構(gòu)象征著制程技術(shù)進(jìn)步的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)，對保持下一波超大規(guī)模創(chuàng)新所需的策略至關(guān)重要。

不過，臺積電已經(jīng)宣布，該公司3nm制程仍將采用FinFET結(jié)構(gòu)，最早到2nm制程時才會使用GAA結(jié)構(gòu)。

2021年9月，臺積電方面曾表示，相信FinFET結(jié)構(gòu)將能給客戶提供最成熟的技術(shù)、最好的性能及最佳的成本，預(yù)計3nm性能可較5nm提升10%至15%，功耗減少25%至30%。

三星今天透露，該公司正在位于首爾南部華城市的晶圓廠生產(chǎn)3nm芯片，其GAA晶體管芯片將應(yīng)用于高性能、低功耗計算領(lǐng)域，并計劃擴(kuò)展到移動處理器。

今年5月，美國總統(tǒng)拜登參觀三星電子的3nm工廠

不過，三星并未透露哪些客戶將采用其3nm制程。

6月28日，韓國媒體TheElec援引消息人士的話報道稱，三星3nm制程的首個客戶是中國比特幣挖礦用半導(dǎo)體廠商——上海磐矽半導(dǎo)體有限公司（PanSemi）。

觀察者網(wǎng)查詢天眼查發(fā)現(xiàn)，上海磐矽半導(dǎo)體有限公司成立于2016年3月，注冊資本為4500萬元，法定代表人為陳建兵，經(jīng)營范圍包括從事電子元器件的研發(fā)、銷售，集成電路的研發(fā)、銷售，芯片的設(shè)計、研發(fā)、銷售以及系統(tǒng)集成等。

股權(quán)穿透后，上海磐硅半導(dǎo)體有限公司的實(shí)控人為香港注冊公司研極科技（香港）有限公司。

目前，上海磐矽半導(dǎo)體有限公司官網(wǎng)僅有一個展示頁面，稱該公司總部位于上海，是一家芯片設(shè)計能力為28nm、16nm和10nm的高科技初創(chuàng)公司，專注于數(shù)字加密貨幣和Al應(yīng)用的專用芯片設(shè)計。企查查顯示，該公司核心團(tuán)隊(duì)只有陳建兵1人，參保人數(shù)也僅有3人。

圖源：上海磐矽半導(dǎo)體有限公司官網(wǎng)

三星方面對此并沒有披露任何信息。

過去兩年，美國手機(jī)芯片巨頭高通一直是三星晶圓代工業(yè)務(wù)的大客戶。TheElec援引的消息人士稱，高通已經(jīng)預(yù)約了三星3nm制程的產(chǎn)能，但具體訂單會視情況而定。

對三星來說，當(dāng)務(wù)之急是提高3nm制程的良率。今年2月，三星的4nm、3nm制程被曝出“良率造假”。隨后，韓國媒體Business Post在4月份爆料，今年年初三星4nm工藝良率僅35%，3nm制程的良率更是只有10%-20%。相比之下，臺積電4nm制程良率則高達(dá)約70%。

盡管三星方面否認(rèn)了良率問題，但該公司在原計劃的最后一天才開始量產(chǎn)3nm，也顯示出一些吃力。

過去一段時間，三星5nm制程的表現(xiàn)飽受質(zhì)疑，采用三星5nm制程的高通驍龍888由于發(fā)熱問題嚴(yán)重，被網(wǎng)友戲稱為“火龍”。

到底是三星生產(chǎn)工藝存在問題，還是高通芯片設(shè)計方面的缺陷，一直未有定論。

隨后，高通將轉(zhuǎn)單臺積電的傳言不絕于耳。

今年5月20日，高通發(fā)布的新品驍龍7 Gen1繼續(xù)采用三星的4nm工藝，而更高端的驍龍8+ Gen1則采用的是臺積電4nm工藝。這也直接證實(shí)了高通轉(zhuǎn)單的傳聞。

在前文所述的報道中，TheElec援引消息人士稱，高通首先把3nm的“任務(wù)”交給了臺積電，因?yàn)槿堑牧悸薀o法滿足要求。如果臺積電的3nm也出現(xiàn)問題，高通才會考慮三星。

韓媒報道截圖

除自身的良率問題之外，三星3nm制程量產(chǎn)的時間點(diǎn)也并不算好。進(jìn)入2022年，俄烏沖突、全球通脹疊加疫情反復(fù)，全球消費(fèi)電子行業(yè)持續(xù)低迷，而手機(jī)正是使用先進(jìn)制程較大的領(lǐng)域。

市場調(diào)研機(jī)構(gòu)CINNO Research發(fā)布的報告指出，2022年前四個月，國內(nèi)疫情影響下手機(jī)市場需求疲軟，消費(fèi)意愿降低，國內(nèi)手機(jī)銷量同比下降超三成。進(jìn)入5月，整體下行趨勢沒有停止，各大手機(jī)廠商庫存水位處于歷史高位，供應(yīng)鏈方面也傳出手機(jī)廠商下調(diào)預(yù)期與砍單。

CINNO Research數(shù)據(jù)顯示，5月中國大陸市場智能手機(jī)銷量約為1912萬臺，較4月銷量環(huán)比增加8.6%，規(guī)模上有所恢復(fù)，但與去年同期相比，同比降幅依然高達(dá)19.7%，創(chuàng)下2015年以來最差的5月單月銷量。

圖源：CINNO Research

更重要的是，隨著先進(jìn)制程的研發(fā)成本越來越高，如果下游應(yīng)用規(guī)模萎縮，將無法攤薄先進(jìn)制程的研發(fā)費(fèi)用，甚至造成企業(yè)虧損。

美國喬治敦大學(xué)沃爾什外交學(xué)院安全與新興技術(shù)中心（CSET）發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，臺積電一片采用3nm制程的12英寸晶圓，代工制造費(fèi)用約為3萬美元，大約是5nm的1.75倍。

在裸片（die）面積不變、良率不變的情況下，未來蘋果A17處理器如果采用3nm制程，成本將上漲到154美元/顆，成為iPhone成本最高的部件，而5nm的A15處理器只是iPhone 13的第三大成本零部件（低于顯示屏和攝像頭模組）。

成本上升，需求下滑，對三星來說并不是好事。

不過目前的晶圓代工市場，也并非沒有機(jī)會。頭豹（上海）研究院TMT行業(yè)首席分析師劉頎在接受觀察者網(wǎng)采訪時指出，半導(dǎo)體行業(yè)正處于“結(jié)構(gòu)性成長”階段，盡管消費(fèi)電子出現(xiàn)下滑，但車載、物聯(lián)網(wǎng)、服務(wù)器等領(lǐng)域的需求仍然處于高位。以車載芯片為例，目前“缺芯”現(xiàn)象短期內(nèi)還無法得到緩解，高景氣度依舊。

他提到，以臺積電等代工廠為例，除消費(fèi)電子這一大的下游應(yīng)用領(lǐng)域需求有下滑外，車載、物聯(lián)網(wǎng)、服務(wù)器等細(xì)分領(lǐng)域的需求增長仍處于高位，臺積電則通過已有產(chǎn)能規(guī)劃的調(diào)整、新增產(chǎn)線擴(kuò)充產(chǎn)能等方式，直接把握來自于這些領(lǐng)域的下游強(qiáng)勁需求，獲得增長動能。

在此背景下，臺積電近期接連傳出要在中國大陸、中國臺灣和日本擴(kuò)產(chǎn)及繼續(xù)漲價的信息，該公司高管更表態(tài)稱今年?duì)I收增速將高于去年5個百分點(diǎn)，達(dá)到30%。

盡管三星罕見比臺積電率先量產(chǎn)了3nm，但在晶圓代工市場份額上，三星與臺積電仍不可同日而語。

TrendForce集邦咨詢的數(shù)據(jù)稱，2022年第一季度的全球晶圓代工市場，臺積電以53.6%的占有率位居榜首，三星以16.3%位居次席。值得注意的是，三星由于電視，智能手機(jī)等需求萎靡，及4nm擴(kuò)產(chǎn)與良率改善速度不如預(yù)期等因素，成為唯一營收負(fù)增長的晶圓代工廠，環(huán)比減少3.9%，市占率也環(huán)比下滑了兩個百分點(diǎn)。

本文系觀察者網(wǎng)獨(dú)家稿件，未經(jīng)授權(quán)，不得轉(zhuǎn)載。