三星與臺(tái)積電關(guān)于3納米半導(dǎo)體制造工藝之爭(zhēng)愈演愈烈，本著“是騾是馬看誰(shuí)先拉出來(lái)遛遛”的競(jìng)爭(zhēng)法則，在此前舉行的IEEE國(guó)際固態(tài)電路大會(huì)（ISSCC）上，三星首次展示了采用3nm工藝制造的芯片，并稱預(yù)計(jì)明年投入量產(chǎn)，但尚未公布任何客戶。

按照介紹，這是一顆256Gb容量的SRAM存儲(chǔ)芯片，采用MBCFET技術(shù)，面積56平方毫米，寫(xiě)入電流只需要區(qū)區(qū)0.23V。三星稱，三星3GAE工藝相比其7LPP工藝，可將晶體管密度增加最多80％，性能提升最多30％，或者功耗降低最多50％。

除了拿出樣品，在這次ISSCC會(huì)議上，三星還公布了3nm制造技術(shù)的一些細(xì)節(jié)。三星3納米工藝中使用類似全柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管（GAAFET）結(jié)構(gòu)電子芯片，據(jù)介紹，目前有兩種類型的GAAFET：一種是典型的GAAFET，被稱為具有“薄”鰭的納米線。另一種是MBCFET，被稱為具有“厚”鰭的納米片。在兩種情況下，柵極材料在所有側(cè)面上都圍繞溝道區(qū)。納米線和納米片的實(shí)際實(shí)現(xiàn)方式在很大程度上取決于設(shè)計(jì)。許多行業(yè)觀察家用術(shù)語(yǔ)GAAFET來(lái)描述兩者。

1988年，全球首次展示了GAAFET，這種晶體管的結(jié)構(gòu)使得設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)調(diào)節(jié)晶體管通道的寬度（也稱為有效寬度或Weff）來(lái)精確地對(duì)其進(jìn)行調(diào)諧，以實(shí)現(xiàn)高性能或低功耗。GAA被稱為當(dāng)前FinFET技術(shù)的升級(jí)版，該技術(shù)能夠使芯片制造商將微芯片的制造工藝進(jìn)一步提升。

據(jù)了解，在3納米工藝方面，臺(tái)積電仍是堅(jiān)持使用FinFET技術(shù)，三星選擇了向納米片晶體管過(guò)渡。3納米被稱為三星芯片十年計(jì)劃的關(guān)鍵一步。2019年三星公布了一項(xiàng)133兆韓元的十年投資計(jì)劃，目標(biāo)是到2030年成為全球最大的芯片系統(tǒng)制造商，而不僅僅是成為存儲(chǔ)領(lǐng)域的頂級(jí)芯片制造商。

在這場(chǎng)比賽中，臺(tái)積電當(dāng)然不可能站在路邊等三星快馬揚(yáng)鞭趕來(lái)而不作為。3月2日，有媒體報(bào)道，臺(tái)積電有望在今年下半年開(kāi)始3納米工藝芯片的風(fēng)險(xiǎn)生產(chǎn)，屆時(shí)該公司將能夠生產(chǎn)3萬(wàn)塊采用更先進(jìn)技術(shù)的芯片。

不僅僅是在能力層面，在訂單方面，臺(tái)積電同樣已經(jīng)有了非常踏實(shí)的“定心丸”——蘋(píng)果。臺(tái)積電計(jì)劃在2022年將3納米工藝的月產(chǎn)能提升到5.5萬(wàn)塊，在2023年將產(chǎn)能進(jìn)一步擴(kuò)大到10.5萬(wàn)塊。三星尚未公布客戶，而臺(tái)積電已經(jīng)有蘋(píng)果追著下單。有媒體稱，2022年款的iPhone中，蘋(píng)果將使用A16芯片，該芯片很可能將基于臺(tái)積電未來(lái)的4納米工藝制造，也就意味著最新的3納米技術(shù)有可能被用在蘋(píng)果未來(lái)的A17芯片上。按照蘋(píng)果公司以往的做法，未來(lái)其Mac產(chǎn)品中的芯片，也有可能會(huì)使用3納米技術(shù)。

蘋(píng)果這個(gè)大客戶對(duì)于代工企業(yè)有多重要，看看這份代工預(yù)測(cè)分配表就可理解。Counterpoint Research不久前發(fā)布的報(bào)告顯示，臺(tái)積電的增速會(huì)高于整個(gè)行業(yè)，為13%，其中蘋(píng)果是臺(tái)積電的最大客戶，其5納米全部訂單都給了臺(tái)積電，占其總量的53%。

不僅如此，還有消息爆出，臺(tái)積電的2納米工藝將采用GAA架構(gòu)，關(guān)鍵工藝將聯(lián)手蘋(píng)果一起研發(fā)，這意味著蘋(píng)果2納米的芯片訂單也會(huì)交給臺(tái)積電。按照規(guī)劃，臺(tái)積電的2納米制程會(huì)在2023年到2024年間推出。

有分析稱，3納米將有可能是三星與臺(tái)積電在制程競(jìng)賽中最為接近的一次，幾乎與臺(tái)積電同步。在此前的工藝制程上，臺(tái)積電大約領(lǐng)先三星兩年，自從三星規(guī)劃投入133兆韓元，全力發(fā)展晶圓代工業(yè)務(wù)后，3納米就成為其采用新技術(shù)架構(gòu)的關(guān)鍵一戰(zhàn)。業(yè)界認(rèn)為，若三星發(fā)展3納米進(jìn)程順利并提升良率，與臺(tái)積電的搶單大戰(zhàn)也將隨之引爆。

報(bào)告指出，2020年全球晶圓代工行業(yè)收入達(dá)820億美元電子芯片，同比增長(zhǎng)23%。2021年該行業(yè)將繼續(xù)保持兩位數(shù)增速，預(yù)計(jì)增速12% ，總收入達(dá)920億美元。

今年英特爾有可能將更多制造進(jìn)行外包，代工領(lǐng)域依然保持增長(zhǎng)，如果三星3納米比臺(tái)積電更早實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，那么三星是否能夠搶到部分英特爾訂單或更多其他客戶呢？這或許是三星搶先在臺(tái)積電之前拿出樣片遛一遛、公布關(guān)鍵細(xì)節(jié)的關(guān)鍵原因吧。

文章由啟和科技編輯