據(jù)媒體報(bào)道，三星將在2024年下半年開始大規(guī)模量產(chǎn)3nm Exynos處理器，命名為Exynos 2500，由三星Galaxy S25系列首發(fā)搭載。

資料顯示，去年臺(tái)積電率先量產(chǎn)商用3nm制程，由蘋果A17 Pro、M4首批搭載。

時(shí)隔一年時(shí)間，高通、聯(lián)發(fā)科也將擁抱3nm制程，今年下半年，高通驍龍8 Gen4、聯(lián)發(fā)科天璣9400等都將切入臺(tái)積電3nm工藝。

現(xiàn)在三星即將推出3nm芯片Exynos 2500，在3nm制程上，三星率先應(yīng)用了全環(huán)繞柵極工藝（GAA，全稱Gate-All-AroundT），打破了FinFET技術(shù)的性能限制。具體而言，三星3nm GAA工藝通過降低工作電壓水平來提高能耗比，同時(shí)通過增加驅(qū)動(dòng)電流增強(qiáng)芯片性能。

與5nm制程相比，三星3nm GAA工藝可以使功耗降低45%，性能提升23%，芯片面積減少16%。


能否拿下英偉達(dá)訂單

繼HBM之后，三星電子2024年的首要任務(wù)就是在代工業(yè)務(wù)方面搶下GPU大廠英偉達(dá)(NVIDIA)的訂單。尤其是，隨著晶圓代工龍頭臺(tái)積電面臨地震等風(fēng)險(xiǎn)，三星電子迫切尋求機(jī)會(huì)，為英偉達(dá)打造第二代3納米制程的供應(yīng)鏈。

韓國(guó)媒體報(bào)導(dǎo)，根據(jù)市場(chǎng)人士20日的透露，三星電子的晶圓代工部門已經(jīng)在內(nèi)部制定「Nemo」計(jì)劃，也就是要贏得英偉達(dá)3納米制程的代工訂單，成為2024年的首要任務(wù)。市場(chǎng)人士透露，三星電子晶圓代工部門的各單位正在全力以赴，把對(duì)英偉達(dá)的相關(guān)接單工作列為優(yōu)先。不過，現(xiàn)階段三星代工部門內(nèi)并未成立專門的組織。

事實(shí)上，英偉達(dá)先前曾于2020年將消費(fèi)型GPU的GeForce RTX 30委托給三星的8納米制程技術(shù)來代工，而且至今仍在進(jìn)行生產(chǎn)當(dāng)中。不過，近期英偉達(dá)陸續(xù)堆出采用先進(jìn)制程的GPU訂單，大多數(shù)都由競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手臺(tái)積電所拿下。另外，目前英偉達(dá)的AI芯片，包括「H100」和「A100」也都是透過臺(tái)積電的4納米和7納米制程所制造的，導(dǎo)致三星晶圓代工業(yè)務(wù)陷入發(fā)展瓶頸。

業(yè)界認(rèn)為，三星電子將于2024年上半年量產(chǎn)第二代3納米GAA技術(shù)制程，而量產(chǎn)的關(guān)鍵就在于贏得英偉達(dá)產(chǎn)品的代工訂單，并縮小與臺(tái)積電之間的差距。為此，市場(chǎng)傳出三星晶圓代工部門開始不惜一切代價(jià)，進(jìn)一步確保第二代3納米GAA技術(shù)制程良率。有韓國(guó)市場(chǎng)分析師指出，2024年因?yàn)榈卣鸬炔环€(wěn)定的風(fēng)險(xiǎn)顯現(xiàn)，是縮小與臺(tái)積電差距的最佳時(shí)機(jī)。

臺(tái)積電與三星的3nm工藝之爭(zhēng)

臺(tái)積電作為全球晶圓代工龍頭，其3nm工藝營(yíng)收占比正在逐年攀升。根據(jù)最新財(cái)報(bào)，2023年第四季度3nm工藝營(yíng)收占比已達(dá)15%，預(yù)計(jì)2024年將超過20%，成為其主要收入來源。

蘋果、AMD等科技巨頭紛紛下單，成為臺(tái)積電3nm工藝的主要客戶。蘋果A17 Pro、M3系列芯片均采用臺(tái)積電3nm工藝制造，良率已達(dá)90%，全球領(lǐng)先。AMD今年也將推出基于Zen 5架構(gòu)的一系列3nm工藝制造的芯片，預(yù)計(jì)下半年到來。

而三星則是第一家開始大規(guī)模生產(chǎn)3nm工藝的企業(yè)，其3nm GAA工藝率先量產(chǎn)，但良率初期僅10-20%，遠(yuǎn)低于臺(tái)積電。三星并未放棄，第二代3nm工藝有望趕超臺(tái)積電。首款產(chǎn)品為加密貨幣礦機(jī)芯片，傳聞功耗、性能等指標(biāo)甚至能與臺(tái)積電3nm工藝相媲美。

兩家巨頭在3nm工藝上你來我往，誰更勝一籌還需視具體應(yīng)用場(chǎng)景評(píng)估。但可以肯定的是，無論最終勝者是誰，消費(fèi)者都將從中獲益。


3nm工藝面臨的挑戰(zhàn)

任何新技術(shù)的發(fā)展都不會(huì)一帆風(fēng)順。3nm工藝也面臨著一些棘手的挑戰(zhàn)，需要芯片制造商付出艱苦的努力。

工藝窗口較窄，不適合所有應(yīng)用。由于制程工藝的復(fù)雜性，3nm工藝的生產(chǎn)參數(shù)范圍很小，如果超出這個(gè)范圍就可能導(dǎo)致良率問題。3nm工藝可能只適用于對(duì)性能要求極高的產(chǎn)品線。

研發(fā)時(shí)間延長(zhǎng)，節(jié)點(diǎn)推進(jìn)放緩。由于工藝復(fù)雜程度的提高，3nm工藝的研發(fā)周期比以往更長(zhǎng)，未來新節(jié)點(diǎn)的推進(jìn)速度也將放緩。

良率問題是主要瓶頸。正如三星3nm工藝初期良率只有10-20%的狀況，良率的提升是3nm工藝量產(chǎn)的最大挑戰(zhàn)。只有良率達(dá)到一定水平，才能保證芯片的供給和可承受的成本。

這些挑戰(zhàn)都需要代工廠和芯片設(shè)計(jì)公司通力合作，共同攻克。只有這樣，3nm工藝才能真正釋放出它的巨大潛力。

未來

2nm工藝已經(jīng)蓄勢(shì)待發(fā)，三大巨頭臺(tái)積電、三星、英特爾正在為這個(gè)新的制高點(diǎn)而角逐。他們都希望能夠搶占先機(jī)，在這個(gè)新的戰(zhàn)場(chǎng)上占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位。

隨著先進(jìn)工藝的不斷推進(jìn)，人工智能、云計(jì)算、自動(dòng)駕駛等領(lǐng)域必將迎來新的創(chuàng)新浪潮。高性能、低功耗的芯片將為這些創(chuàng)新提供強(qiáng)有力的支撐，推動(dòng)科技的進(jìn)步。

中國(guó)大陸的芯片產(chǎn)業(yè)也在加速追趕。雖然與國(guó)際巨頭仍有一定差距，但憑借著堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)和不懈的努力，未來幾年內(nèi)有望縮小這一鴻溝。