2022年上半年最后一天,三星“壓哨”實(shí)現(xiàn)了自己對(duì)3nm量產(chǎn)時(shí)間的承諾。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(tái)積電,正式成為全球第一家實(shí)現(xiàn)3nm制程量產(chǎn)的廠商。根據(jù)行業(yè)跟蹤機(jī)構(gòu)TrendForce的數(shù)據(jù),今年第一季度,臺(tái)積電占據(jù)了全球代工市場(chǎng)的53.5%,其次是三星,占16.3%。
目前,全球有意愿且有條件發(fā)展3nm芯片制造的廠商有臺(tái)積電、三星、英特爾三家。按計(jì)劃,臺(tái)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(jì)劃在2022年下半年量產(chǎn)。
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。而且,三星同時(shí)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。
一路走來,三星3nm量產(chǎn)之路并不順利。今年4月,有消息傳出,三星基于GAA晶體管的3nm工藝良率才到10%-20%,遠(yuǎn)低于預(yù)期,這意味著公司需要付出更高的成本。今年5月,業(yè)界再次傳出消息,三星3nm良率問題已解決,3nm GAA制程將如期量產(chǎn)。
6月初,又有消息稱,三星的3nm制程已經(jīng)進(jìn)入了試驗(yàn)性量產(chǎn)。然而就在幾天后的6月22日,市場(chǎng)卻又傳出三星因良率遠(yuǎn)低于目標(biāo)延遲3nm芯片量產(chǎn)的消息。直到6月30日三星才宣布成功。
HMC投資和證券公司技術(shù)研究部負(fù)責(zé)人格雷格·盧預(yù)期,三星電子晶圓代工業(yè)務(wù)今年將同比增加大約40%,“三星電子接到的晶圓代工訂單數(shù)量超過其生產(chǎn)能力?,F(xiàn)在的問題是,這家公司能否通過長(zhǎng)期計(jì)劃和充足投資,良好、迅速滿足需求”。
三星電子公司上月曾表示,今后5年間將在半導(dǎo)體和生物技術(shù)領(lǐng)域投資450萬億韓元(約合2.32萬億元人民幣)。這一投資規(guī)模比過去5年增加120萬億韓元(6192億元人民幣),增幅達(dá)36%。
與三星的大膽和急迫相比,其業(yè)內(nèi)最大的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手臺(tái)積電就顯得有些“不緊不慢”。此前,臺(tái)積電CEO魏哲家曾透露公司同樣在按計(jì)劃推進(jìn)3nm工藝制程的項(xiàng)目,計(jì)劃于2022年大規(guī)模量產(chǎn);到2025年,實(shí)現(xiàn)2nm制程芯片的批量生產(chǎn)。不過,目前相關(guān)工藝制程芯片的項(xiàng)目進(jìn)度如何,臺(tái)積電方面仍然沒有透露消息。
而在三星急于在3nm切入GAA架構(gòu)之時(shí),臺(tái)積電宣布其3nm中仍將沿用FinFET架構(gòu),在2nm時(shí)再切入GAA架構(gòu)。雖然GAA是在更小尺寸下更加被普遍看好的工藝結(jié)構(gòu),但在3nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)中采用GAA架構(gòu),仍是一個(gè)值得商榷的問題。
不過,這并不代表三星在芯片代工市場(chǎng)上就能夠一帆風(fēng)順。一方面,臺(tái)積電正在計(jì)劃于2025年實(shí)現(xiàn)2nm芯片的量產(chǎn),這意味著三星方面需要加緊新技術(shù)的研發(fā)工作,以防在下一代新技術(shù)上被臺(tái)積電反超。
另一方面,由于4nm制程芯片的功耗問題,高通等重要客戶對(duì)三星的3nm制程工藝目前都保持觀望態(tài)度,不敢隨意進(jìn)行嘗試。
在此之前,三星就有多次由于芯片性能出現(xiàn)問題,導(dǎo)致大客戶轉(zhuǎn)而尋求與臺(tái)積電合作的情況。例如,高通發(fā)布的搭載三星4nm工藝的驍龍8,陷入了功耗的滑鐵盧,因此,高通于今年5月發(fā)布的驍龍8的升級(jí)版驍龍8+,采用了臺(tái)積電4nm工藝。
此外,NVIDIA的AmpereGPU也由于性能不佳,其下一代產(chǎn)品將轉(zhuǎn)而采用臺(tái)積電的芯片,這些GPU原本采用的是三星的8nm工藝制程。因此,此次三星的3nm制程,是否會(huì)再次陷入性能的“滑鐵盧”中,也難以預(yù)測(cè)。
Daol投資證券的分析師Kim Yang-jae表示,“目前只有兩種存儲(chǔ)芯片——DRAM和NAND閃存,然而非存儲(chǔ)芯片的種類太多了。你可以專注于提高存儲(chǔ)芯片的效率這一件事,但這在一千種不同的非存儲(chǔ)芯片領(lǐng)域,是行不通的”。
香港未來資產(chǎn)證券(Mirae Asset Securities)的數(shù)據(jù)顯示,2017-2023年,三星資本支出的復(fù)合年均增長(zhǎng)率(CAGR)估計(jì)為7.9%,而臺(tái)積電估計(jì)為30.4%。