赶在2022年上半年末了一天,三星“压哨”实现了自己对3nm量产韶光的承诺。
本日(6月30日)上午,三星电子发布公告,称该公司已开始量产基于GAA晶体管(Gate-All-Around FET,全环抱栅极)构造的3nm芯片。
这也意味着三星抢先台积电,正式成为环球第一家实现3nm制程量产的厂商。不过,二者在环球晶圆代工市场的份额仍差距悬殊,台积电占比过半且是三星的3倍还多。而且,三星的良率问题一贯饱受质疑,就连韩媒也认为客户会优先考虑台积电。
目前,环球故意愿且有条件发展3nm芯片制造的厂商仅剩台积电、三星、英特尔三家,由于他们在购买极紫外光刻机时并不像中国大陆公司一样受到限定。
按台积电表露的操持,该公司的3nm制程将在2022年下半年量产。而英特尔7nm制程改名后的Intel 4也操持在2022年下半年量产。
三星代工业务和半导体研发中央的员工举起三根手指作为3nm的象征,庆祝该公司首次生产采取GAA架构的3nm制程芯片
根据三星公布的数据,与5nm制程比较,3nm制程可以降落45%的功耗、提升23%的性能和缩小16%的芯片面积。而三星之前曾透露,其5nm相较7nm制程,性能提升10%,功耗降落20%。
可见,三星3nm制程在参数上的进步比上一代要大。而且,三星同时透露,第二代3nm制程将有进一步的优化,将降落50%的功耗,提升30%的性能,缩小35%的面积。
值得关注的是,三星在量产3nm制程时首次采取全环抱栅极(GAA)晶体管构造,而量产5nm制程时采取的则是鳍式场效应晶体管(FinFET)构造。
三星透露,该公司选择多桥通道FET(MBCFET)技能来制造首批GAA晶体管芯片,该技能可以冲破FinFET的性能限定,通过降落电源电压水平来提高能源效率,同时通过增加驱动电流的能力来提高性能。
图源:三星官网
有半导体行业媒体曾撰文指出,采取GAA晶体管构造制造的芯片,性能有望提升25%,功耗降落50%,而利用FinFET构造,性能和功耗的改进大致都在15%到20%的范围内。
美国芯片设计软件EDA巨子新思科技(Synopsys)的高管也曾指出,GAA晶体管构造象征着制程技能进步的关键迁移转变点,对保持下一轮超大规模创新所需的策略至关主要。
不过,台积电已经宣告,该公司3nm制程仍将采取FinFET晶体管构造,最早到2nm制程时才会利用GAA构造。
2021年9月,台积电方面曾表示,相信FinFET晶体管构造将能给客户供应最成熟的技能、最好的性能及最佳的本钱,估量3nm性能可较5nm提升10%至15%,功耗减少25%至30%。
三星本日透露,该公司正在位于首尔南部华城市的晶圆厂生产3nm芯片,其GAA晶体管芯片将运用于高性能、低功耗打算领域,并操持扩展到移动处理器。
今年5月,美国总统拜登参不雅观三星电子的3nm工厂
不过,三星并未透露哪些客户将采取其3nm制程。
6月28日,韩国媒体TheElec援惹人士的话宣布称,三星3nm制程的首个客户是中国比特币挖矿用半导体厂商——上海磐矽半导体有限公司(PanSemi)。
不雅观察者网查询天眼查创造,上海磐矽半导体有限公司成立于2016年3月,注书籍钱为4500万元,法定代表人为陈建兵,经营范围包括从事电子元器件的研发、发卖,集成电路的研发、发卖,芯片的设计、研发、发卖以及系统集成等。
股权穿透后,上海磐硅半导体有限公司的实控人为喷鼻香港注册公司研极科技(喷鼻香港)有限公司。
目前,上海磐矽半导体有限公司官网仅有一个展示页面,称该公司总部位于上海,是一家芯片设计能力为28nm、16nm和10nm的高科技初创公司,专注于数字加密货币和Al运用的专用芯片设计。企查查显示,该公司核心团队只有陈建兵1人,参保人数也仅有3人。
图源:上海磐矽半导体有限公司官网
三星方面对此并没有表露任何信息。
过去两年,美国手机芯片巨子高通一贯是三星晶圆代工业务的大客户。TheElec援引的人士称,高通已经预约了三星3nm制程的产能,但详细订单会视情形而定。
对三星来说,当务之急是提高3nm制程的良率。今年2月,三星的4nm、3nm制程被曝出“良率造假”。随后,韩国媒体Business Post在4月份爆料,今年年初三星4nm工艺良率仅35%,3nm制程的良率更是只有10%-20%。比较之下,台积电4nm制程良率则高达约70%。
只管三星方面否认了良率问题,但该公司在原操持的末了一天才开始量产3nm,也显示出一些吃力。
过去一段韶光,三星5nm制程的表现饱受质疑,采取三星5nm制程的高通骁龙888由于发热问题严重,被网友戏称为“火龙”。
到底是三星生产工艺存在问题,还是高通芯片设计方面的毛病,一贯未有定论。
随后,高通将转单台积电的传言不绝于耳。
今年5月20日,高通发布的新品骁龙7 Gen1连续采取三星的4nm工艺,而更高真个骁龙8+ Gen1则采取的是台积电4nm工艺。这也直接证明了高通转单的传闻。
在前文所述的宣布中,TheElec援惹人士称,高通首先把3nm的“任务”交给了台积电,由于三星的良率无法知足哀求。如果台积电的3nm也涌现问题,高通才会考虑三星。
韩媒宣布截图
除自身的良率问题之外,三星3nm制程量产的韶光点也并不算好。进入2022年,俄乌冲突、环球通胀叠加疫情反复,环球消费电子行业持续低迷,而手机正是利用前辈制程较大的领域。
市场调研机构CINNO Research发布的报告指出,2022年前四个月,海内疫情影响下手机市场需求疲软,消费意愿降落,海内手机销量同比低落超三成。进入5月,整体下行趋势没有停滞,各大手机厂商库存水位处于历史高位,供应链方面也传脱手机厂商下调预期与砍单。
CINNO Research数据显示,5月中国大陆市场智好手机销量约为1912万台,较4月销量环比增加8.6%,规模上有所规复,但与去年同期比较,同比降幅依然高达19.7%,创下2015年以来最差的5月单月销量。
图源:CINNO Research
更主要的是,随着前辈制程的研发本钱越来越高,如果下贱运用规模萎缩,将无法摊薄前辈制程的研发用度,乃至造成企业亏损。
美国乔治敦大学沃尔什外交学院安全与新兴技能中央(CSET)发布的数据显示,台积电一片采取3nm制程的12英寸晶圆,代工制造用度约为3万美元,大约是5nm的1.75倍。
在裸片(die)面积不变、良率不变的情形下,未来苹果A17处理器如果采取3nm制程,本钱将上涨到154美元/颗,成为iPhone本钱最高的部件,而5nm的A15处理器只是iPhone 13的第三大本钱零部件(低于显示屏和摄像头模组)。
本钱上升,需求下滑,对三星来说并不是好事。
不过,目前的晶圆代工市场也并非没有机会。头豹(上海)研究院TMT行业首席剖析师刘颀在接管不雅观察者网采访时指出,半导体行业正处于“构造性发展”阶段,只管消费电子涌现下滑,但车载、物联网、做事器等领域的需求仍旧处于高位。以车载芯片为例,目前“缺芯”征象短期内还无法得到缓解,高景气度依旧。
他提到,以台积电等代工厂为例,除消费电子这一大的下贱运用领域需求有下滑外,车载、物联网、做事器等细分领域的需求增长仍处于高位,台积电则通过已有产能方案的调度、新增产线扩充产能等办法,直接把握来自于这些领域的下贱强劲需求,得到增长动能。
在此背景下,台积电近期接连传出要在中国大陆、中国台湾和日本扩产及连续涨价的信息,该公司高管更表态称今年营收增速将高于去年5个百分点,达到30%。
只管三星罕见比台积电率先量产了3nm,但在晶圆代工市场份额上,三星与台积电仍不可同日而语。
TrendForce集邦咨询发布的数据显示,在2022年一季度的环球晶圆代工市场中,台积电以53.6%的份额位居榜首,三星以16.3%位居次席。值得把稳的是,三星由于电视,智好手机等需求萎靡,及4nm扩产与良率改进速率不如预期等成分,成为唯一营收负增长的晶圆代工厂,环比减少3.9%,市占率也环比下滑了两个百分点。
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