前言：

在很多時(shí)候，顯露于歷史書中的，不是最優(yōu)秀的、最有智慧的，而只是幸存的……半導(dǎo)體工藝節(jié)點(diǎn)歷史也是如此嗎？

盡管面對(duì)未來(lái)，摩爾定律結(jié)束可能是個(gè)偽命題，半導(dǎo)體業(yè)仍將持續(xù)向前，但僅僅尺寸縮小越來(lái)越困難，只能另辟蹊徑，而新封裝、新材料和新架構(gòu)將扮演［接力棒］角色。

3nm的高成本需要抹平

①建立一條先進(jìn)的芯片制程生產(chǎn)線需要不僅需要大量的前期投入，生產(chǎn)過程中的維護(hù)成本也是極高的。因此需要保證產(chǎn)品線的滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)才會(huì)盡可能保障先進(jìn)芯片制程的盈利。

②3nm制程面臨芯片設(shè)計(jì)復(fù)雜度以及晶圓代工成本飆升等問題，還有EUV光刻機(jī)采購(gòu)成本創(chuàng)新高，產(chǎn)出吞吐量提升速度放緩，推升3nm晶圓代工報(bào)價(jià)恐達(dá)3萬(wàn)美元。

③3nm芯片封裝技術(shù)將全面導(dǎo)入量產(chǎn)，同時(shí)隨著3nm制程技術(shù)和成本的增加，Chiplet堆疊和封裝技術(shù)也將大面積鋪開，成本和精力需要雙重投入。

④因?yàn)橄冗M(jìn)封裝是微米等級(jí)，但目前制程早已進(jìn)入納米，制程設(shè)備成本就是一個(gè)挑戰(zhàn)，導(dǎo)線寬度大小、時(shí)間消耗都較多是成本問題。

臺(tái)積電：蘋果仍是核心，用投入減少成本

蘋果與臺(tái)積電和合作已經(jīng)長(zhǎng)達(dá)十年，截止目前蘋果仍然是臺(tái)積電最大的客戶，占臺(tái)積電2020年480．8億美元總營(yíng)收的四分之一。

據(jù)臺(tái)積電的一份客戶訂單數(shù)據(jù)顯示，2020年蘋果獲得了臺(tái)積電產(chǎn)能的24．2％，2021年這一數(shù)字已達(dá)到25．4％。

今年預(yù)計(jì)蘋果仍占臺(tái)積電5nm產(chǎn)能的50％以上，未來(lái)臺(tái)積電正式向客戶提供3nm節(jié)點(diǎn)工藝時(shí)，情況似乎也不會(huì)改變。

在蘋果最新發(fā)布的芯片線路圖中，蘋果預(yù)期在2023年發(fā)布基于3nm的第三代M系列芯片，并且依舊選擇了臺(tái)積電代工3nm制程。

臺(tái)積電今年百億美元投資的20％主要用于先進(jìn)封裝及特殊制程，它在InFO、CoWoS等技術(shù)上的巨大成功，推動(dòng)制造業(yè)、封測(cè)業(yè)以及基板企業(yè)投入了大量人力物力開展三維扇出技術(shù)的創(chuàng)新研發(fā)。

臺(tái)積電3nm制程仍延用FinFET晶體管架構(gòu)，其主要優(yōu)勢(shì)在于可充分發(fā)揮EUV技術(shù)優(yōu)異的光學(xué)能力，以及符合預(yù)期的良率表現(xiàn)，減少光罩缺陷及制程堆棧誤差，并降低整體成本。

為了改善成本，臺(tái)積電專門制定了EUV改善計(jì)劃，并改良EUV光刻機(jī)設(shè)計(jì)，以及導(dǎo)入先進(jìn)封裝，以求更多客戶愿意采用3nm制程。

另外，臺(tái)積電有望啟動(dòng)EUV持續(xù)改善計(jì)劃（CIP），目的是增加芯片尺寸的同時(shí)，減少EUV光罩使用道數(shù)。

三星：追趕臺(tái)積電從量產(chǎn)時(shí)間開始

三星在3nm芯片制程上的布局規(guī)劃早于臺(tái)積電，制程工藝完善程度也高于臺(tái)積電。

三星很有可能是首家批量生產(chǎn)3nm制程的芯片代工廠，從而在與臺(tái)積電的競(jìng)爭(zhēng)中處于上風(fēng)。

因臺(tái)積電與蘋果關(guān)系密切，預(yù)估蘋果新iPhone與筆記本電腦處理器都會(huì)優(yōu)先采用臺(tái)積電3nm制程，可能造成AMD對(duì)臺(tái)積電不滿，轉(zhuǎn)向三星3nm制程。

三星將斥資170億美元在德州泰勒市修建晶圓廠，用以生產(chǎn)移動(dòng)設(shè)備 、5G、高性能運(yùn)算、人工智能等先進(jìn)制程芯片，預(yù)計(jì)2022年上半年動(dòng)工，2024年下半年量產(chǎn)。

三星電子也在近期宣布赴美設(shè)廠，主要是希望由美方化解日韓貿(mào)易戰(zhàn)，美國(guó)廠商也樂見三星赴美設(shè)廠，等于是多一個(gè)備用方案。

臺(tái)積電與三星在先進(jìn)制程與海外布局方面競(jìng)爭(zhēng)激烈，三星目前在美國(guó)新廠投資規(guī)模暫時(shí)領(lǐng)先，意在3nm量產(chǎn)日程方面超過臺(tái)積電，消息稱高通、AMD等臺(tái)積電重量級(jí)客戶都有意導(dǎo)入三星3nm制程。

三星看似強(qiáng)勁的出擊其實(shí)暗藏危機(jī)，在海外興建晶圓廠也是拓展客源的無(wú)奈之舉。

而今，由于3nm制程技術(shù)難度非常大，三星美國(guó)工廠也就是德州奧斯汀的晶圓工廠，在2023年前恐怕還難以正式量產(chǎn)。這對(duì)于力求趕超臺(tái)積電的三星來(lái)說(shuō)，壓力依然不小。

不過，以三星3nm GAA的目標(biāo)規(guī)劃來(lái)看，在時(shí)間及產(chǎn)品效能上相較于臺(tái)積電都有一定的領(lǐng)先，這對(duì)于其在市場(chǎng)中吸引更多的客戶以及更加長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展都有不小的優(yōu)勢(shì)。

三星的GAA盡管性能具有優(yōu)勢(shì)，但作為新的架構(gòu)需要開發(fā)相應(yīng)的EDA工具及新的IP，此前也爆出存在漏電等關(guān)鍵技術(shù)問題，最終仍要看量產(chǎn)后的效能與良率。

在近期的的三星先進(jìn)代工系統(tǒng)論壇會(huì)上，三星官方宣布已有12家合作伙伴深入合作。當(dāng)傳出高通與AMD有意合作的消息后，更像是在三星3nm的布局上添上的一把火。

在三星的最新計(jì)劃中，將在韓國(guó)擴(kuò)建紫外光（EUV）光刻技術(shù)生產(chǎn)線，該技術(shù)使用波長(zhǎng)13．5nm的極紫外光，能夠制造出更精細(xì)、更清晰的電路，從而讓芯片搭載更多元件，大幅度提升運(yùn)算能力與效率。

AMD：轉(zhuǎn)單傳聞越來(lái)越像真的

近年來(lái)，在7nm和5nm方面，AMD已經(jīng)成為臺(tái)積電的第二大客戶。

不出意外的話，該公司的下一代Zen 5架構(gòu)霄龍（EPYC）Turin 處理器，也將采用臺(tái)積電的3nm制程。

然而，自從三星宣布了3nm制程工藝計(jì)劃后，市場(chǎng)不斷傳出高通和AMD愿意采用，除了三星可以提供從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的全套服務(wù)配合外，其代工報(bào)價(jià)相對(duì)低廉絕對(duì)是讓高通和AMD心動(dòng)的原因。

雖然AMD一直將臺(tái)積電作為主要代工廠，但一直希望有第二家晶圓代工廠能有所分擔(dān)，特別是英特爾現(xiàn)在也選擇了臺(tái)積電進(jìn)行代工。

基于近些年良好的合作關(guān)系，以及3nm制程難度和風(fēng)險(xiǎn)水平的提升，AMD有一家芯片代工備選廠商，也是合理的。

結(jié)尾：

3nm制程有望使工藝技術(shù)、芯片架構(gòu)、封裝和產(chǎn)業(yè)鏈上各環(huán)節(jié)廠商之間的關(guān)系發(fā)生明顯變化，從而帶動(dòng)芯片業(yè)進(jìn)入一個(gè)前所未有的發(fā)展階段。

然而不論是3nm還是2nm，工藝終將走向宿命般的終局。

3nm的對(duì)抗賽還在繼續(xù)，不到市場(chǎng)正式出現(xiàn)3nm制程芯片，一切都只是暗潮洶涌。

部分資料參考：半導(dǎo)體行業(yè)觀察：《先進(jìn)制程的“3岔口”》，超能網(wǎng)：《分析指三星先進(jìn)工藝將面臨諸多困難，AMD對(duì)其3nm工藝心動(dòng)事出有因》，愛集微APP：《先進(jìn)制程上的“魷魚游戲”：三星“殺瘋了”？》，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫：《決戰(zhàn)！3nm制程 —— 三星和臺(tái)積電誰(shuí)會(huì)最先沖過終點(diǎn)線？》