3nm不尽人意！三星上半年转向量产第三代 4nm 芯片
来源:电子工程专辑发布时间:2023-03-141442浏览
询问 AI当前，在尖端芯片工艺上，三星与台积电可算得上“第一阵营”。然而，就先进芯片工艺良率上，三星与台积电还是存在一些差距。以3纳米芯片为例，尽管三星采用了GAA工艺，但良率仍然不敌台积电。
为此，三星似乎将目光重点转向提升芯片良率上。3月12 日，三星电子公布了《三星电子事业报告书》。报告书显示，三星将于今年上半年开始量产基于4nm 工艺的2.3代芯片。这是三星电子首次提及4纳米后续版本的具体量产时间。或许，这也意味着三星正从冒进的先进芯片工艺策略务实转向提升良率。
三星抢跑“量产”3nm芯片
2022年6月，三星“压哨”实现了自己对3nm量产时间的承诺，即量产基于GAA晶体管(Gate-All-Around FET，全环绕栅极)结构的3nm芯片。尽管三星宣称与最初使用FinFET的5nm工艺相比，第一代3nm GAA工艺节点在功耗、性能和面积(PPA)方面都有不同程度的改善，但其良率非常低。
实际上，根据ctee的报告，与之前的4/5nm工艺一样，三星在3nm GAA工艺的生产中也遇到了挫折，良率只有20%。为了克服生产过程中遇到的诸多障碍，三星还选择与美国Silicon Frontline Technology公司合作，协助其提高3nm GAA工艺的良率。尽管此后三星宣称已经通过整合其合作伙伴使用的技术获得了积极成果，但实际良率还不得而知，也没有明显市场表现。
实际上，三星电子先进制程良率非常低，自5纳米工艺开始一直存在良率问题，在4纳米和3纳米工艺上情况变得更加糟糕。2022年2月，三星因4nm工艺良率低的问题，导致高通不得不将骁龙8 Gen 1 Plus交给台积电来代工，同时可能将下一代处理器也交给台积电3nm工艺代工。
除了3nm芯片代工成本太高之外，以往比较拉跨的良率仍将继续阻碍三星拿到订单。相比较而言，台积电则拿到了苹果的3纳米代工订单。因此，三星全力提升先进芯片工艺的良品率是重中之重。
或务实提升芯片良率
除了3纳米芯片，三星4nm弱于台积电4nm也属意料之中。韩媒The Elec曾报道，三星的Exynos处理器目前采用4、5纳米制程生产。不过由于三星4纳米良率极低，又有过热问题，三星次代Exynos芯片“Exynos 2300”，预计全数改采5纳米。
与此同时，高通处理器Snapdragon 8 Gen 2，委请台积电以4纳米制程代工，整体效能将优于5纳米的Exynos 2300。有鉴于此，三星2023年的新旗舰机S23，主要将搭载高通的Snapdragon 8 Gen 2处理器，Exynos芯片改用于中端机种。这对三星自身芯片代工而言，也是自打自脸。
此前，有消息人士透露，三星认为4纳米是3纳米和5纳米之间的过渡制程，投入的资源极少。不过，三星似乎也在改变此前的做法。
业内人士估计，三星电子目前4纳米工艺良率可达到60%，而台积电同类型良率可达到70-80%。专家们认为，三星电子良品率正在迅速提高，后续产品的量产也在加快。随着三星电子在先进工艺上不断突破，在性能提高的前提下保证产能，预计可在5nm级以上的工艺量产方面与台积电进一步进行竞争。
据悉，与4纳米芯片的早期版本SF4E相比，第二代和第三代产品表现出了更好的性能，而且还带来了更低的功耗和更小的面积。
当然，三星致力于提升4纳米芯片也有提升市占比的考量。根据市场研究公司CounterpointResearch的数据，截至2022年第三季度，4纳米和5纳米工艺占销售额占比最高，达到了22%，超过了6纳米和7纳米工艺的16%和16、14和12纳米工艺的11%。因此，三星将4纳米芯片作为优先级，也有利益的考虑。
作者：张河勋 产业分析师
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