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眾所周知，臺積電和三星電子現(xiàn)在的主力芯片產(chǎn)品都是采用的5nm制程工藝技術(shù)，當(dāng)然還有大量的使用的是7nm制程技術(shù)。而無論是蘋果公司還是三星電子的手機產(chǎn)品已經(jīng)大量使用了5nm制程的產(chǎn)品。三星電子和臺積電也開啟了4nm和3nm制程技術(shù)的產(chǎn)能計劃，不過，進展并不是很順利。
臺積電計劃2025年投產(chǎn)2nm芯片
在臺積電第一季度財報電話會議上表示，正全力以赴地開發(fā)下一代工藝節(jié)點。計劃在今年晚些時候?qū)⑼懂a(chǎn)首批 3nm工藝，并在2025年底前做好2nm工藝的準(zhǔn)備。其實對于3nm來說，早有部署。臺積電也表示，在2nm工藝時將首次使用 GAA FET(全環(huán)繞柵極晶體管)，逐漸取代 finFET (鰭式場效應(yīng)晶體管)。而三星早已經(jīng)開始使用他們版本的GAA，英特爾計劃在2024年實施他們的版本?？梢哉f，在GAA FET方面，臺積電已經(jīng)落后了一段時間。
三星電子是最新采用3nm GAA制程技術(shù)的廠商，GAA 晶體管結(jié)構(gòu)象征著制程技術(shù)進步的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點，對保持下一波超大規(guī)模創(chuàng)新所需的策略至關(guān)重要。GAA架構(gòu)是周邊環(huán)繞著Gate 的FinFET 架構(gòu)。GAA 架構(gòu)的晶體管提供比FinFET 更好的靜電特性，可滿足某些柵極寬度的需求。這主要表現(xiàn)在同等尺寸結(jié)構(gòu)下，GAA 的溝道控制能力強化，尺寸進一步微縮更有可能性。相較傳統(tǒng)FinFET 溝道僅3面被柵極包覆，GAA若以納米線溝道設(shè)計為例，溝道整個外輪廓都被柵極完全包裹，代表柵極對溝道的控制性更好。
3nm GAA制程技術(shù)有兩種架構(gòu)，包括3GAAE 和3GAAP。這是兩款以納米片的結(jié)構(gòu)設(shè)計，鰭中有多個橫向帶狀線。對臺積電而言，GAA FET還不是其當(dāng)下的策略。N3 技術(shù)節(jié)點保持原有的模式不變，到N2節(jié)點時才會使用GAA 架構(gòu)。
N3工藝的良品率會如何？
今年下半年，臺積電將把N3工藝投入生產(chǎn)。臺積電預(yù)測，HPC（高性能計算）將是其今年增長最快的領(lǐng)域。上一季度HPC產(chǎn)生了41%的收入，僅比智能手機產(chǎn)生的40%略高。物聯(lián)網(wǎng)和汽車排在第三和第四位，分別創(chuàng)造了8%和5%的收入。
臺積電多次強調(diào)3nm制程將于2022下半年正式量產(chǎn)。而作為競爭對手的韓國三星也在積極加快3nm量產(chǎn)進程。三星此前表示，采用GAA 架構(gòu)的3nm制程技術(shù)已正式流片（Tape Out）。三星3nm制程流片是與新思科技合作，加速為GAA 架構(gòu)的生產(chǎn)流程提供高度優(yōu)化參考方法。
三星3nm制程不同于臺積電或英特爾的FinFET架構(gòu)，而是GAA架構(gòu)，三星需要新設(shè)計和認(rèn)證工具，因此采用新思科技的Fusion DesignPlatform。制程技術(shù)的物理設(shè)計套件（PDK）已在2019年5 月發(fā)布，并2020 年通過制程技術(shù)認(rèn)證。為了穩(wěn)妥，臺積電繼續(xù)沿用FinFET晶體管技術(shù)，三星兵出險招，采用更先進的GAA晶體管技術(shù)，希望能夠在技術(shù)上超越臺積電，但是出品率有多高也非常關(guān)鍵。有意思的是，三星也表示，將在2025年開啟2nm制程技術(shù)。
目前三星的5nm芯片，已經(jīng)有高通、IBM、AMD、nvidia等客戶了，如果三星真的能夠領(lǐng)先臺積電，把GAA技術(shù)下的3nm芯片量產(chǎn)出來，當(dāng)然要保持著一定的良品率，預(yù)計還能夠再吸引到更多的客戶。不過，良品率問題是一個最大的門檻。
三星3nm工藝良品率仍遠(yuǎn)不及預(yù)期？
可以說，對于三星來說，要想超越臺積電，就要有更好的技術(shù)支持，雖然三星采取了更加積極的技術(shù)轉(zhuǎn)變，也希望借此能夠縮短和臺積電的距離。不過，在技術(shù)的真正量產(chǎn)方面也面臨著巨大的壓力。有外媒在2月份的報道中稱，臺積電的3nm工藝遇到良品率難題，可能影響到AMD、英偉達(dá)等部分客戶的產(chǎn)品路線圖，隨后，又爆出了三星電子的3nm工藝的良品率也遠(yuǎn)不及預(yù)期。韓國媒體的報道顯示，三星電子3nm制程工藝的良品率，才到10%-20%，遠(yuǎn)不及公司期望的目標(biāo)，在提升3nm工藝的良品率方面，無疑面臨著較大的壓力。
眾所周知，近兩年來，臺積電的收益是不斷攀升，一方面是得益于蘋果公司的鼎力支持，另一方面是智能汽車的快速崛起，需求量不斷被放大，芯片荒問題持續(xù)爆發(fā)，不能滿足市場需求。臺積電相對穩(wěn)定的工藝技術(shù)讓其獲得了大量的訂單，而三星電子受到疫情的沖擊比臺積電更大，因此受到的影響也更大。為了能夠扭轉(zhuǎn)頹勢，三星電子一直嘗試著在工藝技術(shù)上的積極進取來超越臺積電。因此，3nm制程工藝就被寄予厚望。在去年就曾有報道稱，三星電子的3nm工藝已成功流片，距離量產(chǎn)更近了一步，計劃在今年6月份開始量產(chǎn)。但是，成功流片之后距離真正量產(chǎn)還有差距，這不是可以簡單跨越的。
其中良品率就是關(guān)鍵，如今爆出三星電子3nm工藝的良品率遠(yuǎn)不及預(yù)期。如果消息屬實的話，那么，無疑會影響到最終的交付量，進而影響相關(guān)廠商的產(chǎn)品路線圖。這無疑是三星電子最不愿意看到的，而一旦保持著穩(wěn)妥策略的臺積電的3nm制程工藝可以保持著一定良品率的話，那么對三星的壓力會更大。其中已經(jīng)有消息稱，高通已經(jīng)“倒戈”，把部分產(chǎn)品交給臺積電代工，不再由三星獨家代工。
而原本因為和蘋果公司的競爭，高通是選擇三星電子代工，臺積電為蘋果公司代工。據(jù)悉，三星將針對低良品率問題展開調(diào)查。眾所周知，從7nm制程節(jié)點開始，三星在工藝研發(fā)上就一直不順利。在過去的兩年里，無論5nm還是4nm工藝生產(chǎn)的芯片，無論效能還是良品率都存在較大問題。雖然三星已投入了大量資金，但良品率始終沒有明顯的改善，嚴(yán)重影響了其晶圓代工業(yè)務(wù)的訂單交付，貨物交收時間不斷延后。三星展開調(diào)查，重點將鎖定在相關(guān)部門的現(xiàn)任和前任高管身上，內(nèi)容包括之前上交的制程良品率報告是否存在錯誤信息，以及用于提升先進工藝良品率的資金是否得到有效利用。
