新一輪芯片紛爭！3nm工藝大廠都有何種優(yōu)勢？
最終，這場持續(xù)兩代的「發(fā)燒」以高通轉(zhuǎn)投臺積電代工驍龍 8+ Gen 1 收尾。背后是 5nm（含 4nm）先進(jìn)工藝芯片戰(zhàn)爭基本結(jié)束了，臺積電在過去兩年以無可爭議的技術(shù)和客戶優(yōu)勢再次將三星打落馬下。
但 3nm 節(jié)點(diǎn)的戰(zhàn)爭也開始了。
臺積電：3納米制程需求非常強(qiáng)勁
臺積電3納米采鰭式場效電晶體（Fin Field-Effect Transistor，F(xiàn)inFET）架構(gòu)去年第4季底如期量產(chǎn)后，后續(xù)3納米陣容將持續(xù)擴(kuò)大。臺積電3納米家族包含N3、N3E、N3P與N3X等，并無外界原本預(yù)測的N3B。
臺積電去年12月29日在南科舉辦3納米量產(chǎn)暨擴(kuò)廠典禮，董事長劉德音致詞時(shí)提到，3納米制程的良率已經(jīng)和5納米量產(chǎn)同期的良率相當(dāng)，3納米技術(shù)將被大量應(yīng)用在推動未來的頂尖科技產(chǎn)品中，其中包括超級電腦、云端資料中心、高速的網(wǎng)際網(wǎng)路及行動裝置等，包含未來的AR／VR。在5G及高速運(yùn)算相關(guān)應(yīng)用的大趨勢驅(qū)動下，臺積電3納米制程市場需求非常強(qiáng)勁。
臺積電雖未直接提供3納米良率數(shù)據(jù)，仍是全球首家喊出3納米量產(chǎn)初期良率已和5納米同期相當(dāng)，明顯有別競爭對手閉口不談良率。
臺積電預(yù)定N3E作為3納米家族的延伸，將為智慧手機(jī)和高速運(yùn)算相關(guān)應(yīng)用提供完整的支持平臺。臺積電指出，N3E技術(shù)預(yù)計(jì)2023年下半年量產(chǎn)。
盡管庫存調(diào)整仍在持續(xù)，但公司觀察到N3和N3E皆有許多客戶參與，量產(chǎn)第一年和第二年的產(chǎn)品設(shè)計(jì)定案數(shù)量將是N5的兩倍以上。
臺積電3納米2022年內(nèi)率先在臺灣南科量產(chǎn)，以南科晶圓十八廠作為3納米主要生產(chǎn)基地，并無外傳于竹科生產(chǎn)3納米的狀況，后續(xù)2納米規(guī)劃在竹科與中科先后量產(chǎn)，規(guī)劃共計(jì)六期工程。另外，臺積電全球研發(fā)中心將于2023年第2季在竹科開幕，將可進(jìn)駐8,000位研發(fā)人員。
臺積電3納米在臺灣量產(chǎn)成熟后，也將導(dǎo)入美國新廠。臺積電指出，該公司除了在臺灣持續(xù)擴(kuò)建3納米產(chǎn)能，在美國的第二期建廠亦同步展開，預(yù)計(jì)亞利桑那州晶圓廠2026年開始生產(chǎn)3納米制程技術(shù)。
臺積電預(yù)估，3納米制程技術(shù)量產(chǎn)第一年帶來的收入將優(yōu)于5納米在2020年量產(chǎn)時(shí)的收益，預(yù)計(jì)3納米制程技術(shù)將在量產(chǎn)五年內(nèi)釋放全世界約1.5兆美元終端產(chǎn)品的價(jià)值。
三星：拼成為美國最先進(jìn)晶圓廠
三星于2022年在6月30日透過新聞稿宣布，采用環(huán)繞式閘極（GAA）架構(gòu)的3納米量產(chǎn)，該制程首次應(yīng)用于高效能、低功耗的運(yùn)算領(lǐng)域，并計(jì)畫拓展至行動處理器。
三星規(guī)劃，下世代3納米3GAP預(yù)定2023年量產(chǎn)，更先進(jìn)的2納米制程2025年量產(chǎn)，2027年量產(chǎn)1.4納米制程。
三星是在南韓華城廠區(qū)生產(chǎn)首代3納米制程，后續(xù)并規(guī)劃于平澤廠擴(kuò)充該制程產(chǎn)能。三星預(yù)期，平澤P3新廠整合記憶體以及邏輯IC代工，并于去年5月設(shè)備進(jìn)廠、去年7月到位，按照計(jì)畫將先開出NAND芯片產(chǎn)能，后續(xù)才會開出3納米晶圓代工產(chǎn)能。
三星擴(kuò)充晶圓代工先進(jìn)制程集中南韓本地，后續(xù)計(jì)畫在3納米量產(chǎn)成熟后導(dǎo)入美國德州廠。三星先前也在2022北美論壇上釋出，最快2026年3納米環(huán)繞閘極技術(shù)（GAA）制程將在美國生產(chǎn)，未來目標(biāo)成為美國最先進(jìn)晶圓廠，這也代表3納米美國制造競爭趨于白熱化。
招募資料顯示，三星泰勒新廠是三星繼奧斯汀之后，第二個位于美國的生產(chǎn)據(jù)點(diǎn)，預(yù)定投資170億美元、2024年下半年投產(chǎn)。由于去年還沒有泰勒晶圓代工的組織單位，因此新聘用的人力將先掛在三星奧斯汀公司法人下，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和運(yùn)營管理職位剛起步。
三星和臺積電在晶圓代工領(lǐng)域的競爭主要在臺灣、南韓兩地。三星晶圓代工部門官方資訊顯示，在美國僅有德州設(shè)有12吋廠生產(chǎn)65納米乃至14納米制程，若未來擴(kuò)充順利，將有美國第二個廠，在南韓本地?cái)U(kuò)充也相當(dāng)積極。
三星已在2022年5月在南韓平澤啟動建設(shè)5納米極紫外光（EUV）工廠，先前華城廠區(qū)量產(chǎn)5納米后又率先量產(chǎn)3納米，合計(jì)南韓本地已有至少六大生產(chǎn)基地（包含一個封裝測試廠、一個8吋廠與四個12吋廠）。
三星規(guī)劃未來20年內(nèi)投資1,921億美元，在美國德州建造11個新工廠。11個工廠中有九個位于泰勒，其余兩個位于奧斯汀市的莊園獨(dú)立學(xué)區(qū)。三星去年12月已獲得泰勒九個減稅申請核準(zhǔn)，并正在等待莊園剩余兩個的批準(zhǔn)。
英特爾：四年內(nèi)大跨步推展制程
英特爾提及Intel 4制程導(dǎo)入EUV技術(shù)，帶來每瓦效能約提升20％，更先進(jìn)的Intel 3制程將于今年下半推出，將應(yīng)用于后續(xù)推出的Xeon處理器，在每瓦效能將改善18％。
英特爾近期甫推出第四代Intel Xeon可擴(kuò)充處理器（代號為Sapphire Rapids），在單一封裝結(jié)合最高四個采用Intel 7制程打造的芯片塊，供應(yīng)資料中心、AI運(yùn)算等應(yīng)用。
英特爾先前就已展現(xiàn)在制程技術(shù)方面的強(qiáng)烈企圖心與進(jìn)展計(jì)畫，要在四年內(nèi)大跨步發(fā)展五個制程節(jié)點(diǎn)，除了已經(jīng)推出的Intel 7制程外，Intel 4制程產(chǎn)品規(guī)畫于今年開始出貨，Intel 3制程將于2023年下半年準(zhǔn)備生產(chǎn)。后續(xù)Intel 20A制程（相當(dāng)于2納米）預(yù)計(jì)將于2024年上半準(zhǔn)備量產(chǎn)，而Intel 18A制程原預(yù)計(jì)2025年初問世，但相關(guān)時(shí)程已提早到2024年下半可以量產(chǎn)。
結(jié)語
如今，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)進(jìn)入到高速發(fā)展階段，先進(jìn)工藝必然是最關(guān)鍵的技術(shù)儲備。但說句實(shí)話，真正需要用到5nm、3nm工藝制程的芯片產(chǎn)品其實(shí)少之又少，每年也就只在手機(jī)芯片上看到。英特爾12代酷睿用的還是10nm工藝，AMD即將推出的銳龍7000系列，也才剛剛用上5nm工藝。而這樣的水平，芯片性能已完全滿足消費(fèi)者的日常使用需求，大家對3nm乃至更先進(jìn)工藝其實(shí)沒有想象中的那么迫切。
3nm工藝確實(shí)能顯著提升手機(jī)芯片的性能及能耗，但目前的手機(jī)處理器的性能早已嚴(yán)重過剩，堆砌更多的性能也難以發(fā)揮利用。一味地追求工藝制程的進(jìn)步，其實(shí)只是讓紙面數(shù)據(jù)看起來更華麗一些，并不能為用戶的實(shí)際體驗(yàn)帶來多大的提升。并且，處理器使用更先進(jìn)的工藝制程，也意味著其制造成本更高，手機(jī)的價(jià)格也就更貴，這部分代價(jià)都需要消費(fèi)者去承擔(dān)。
