台积电与三星的3nm制程争夺激烈

＂2015到2016年，三星Foundry先进制程能力的逐步成熟，从台积电那里夺得了不少大客户订单。2016到2017年，台积电先进制程的进一步成熟，并凭借InFO技术独揽苹果大单。2017年，三星又宣布将晶圆代工部分独立，扩大纯晶圆代工业务份额，直接对标台积电。三星与台积电之间的竞争越发激烈。＂

力争3nm进程的原因

3nm制程工艺会给芯片带来哪些具体的变化，根据现在的信息，我们还无法做出精确的判断。但从以往的经验来看，性能提升和功耗降低应该会是更先进制程带来的最直观的提升。

台积电和三星都已经透露了一些关于3nm工艺节点上的进展。5nm、3nm节点主要面向FPGA等高性能计算领域，智能处理器和5G芯片。而2019年被视为是5G商用元年，在接下来的两三年中，5G将会被大规模使用。或许，这也是两大晶圆代工龙头纷纷选择透露3nm进程的诱因之一。

台积电的推进情况

除了7nm、6nm和5nm制程技术，台积电也公布了3nm制程工艺计划，目前位于台湾台南园区3nm晶圆工厂已经通过了环评初审，台积电计划投资约200亿美元建厂，可能在2022年底，2023年初实现批量。

三星与台积电除了在3nm制程上争夺激烈，在其他先进制程方面的碰撞也不少。自2019年以来，台积电接连发布了6nm、5nm、5nm＋的发展路线。

台积电的3nm晶圆厂方案已经获得台湾主管部门批准，选址台湾南部科技园区。据悉，台积电3nm工厂建设预计会花费超过200亿美元，同时有望带动相关供应商跟进建厂。

依照台积电规划蓝图，3nm应可在2021年试产、2022年量产，成为全球第一家提供晶圆代工服务，同时解决很多AI人工智能芯片功效更强大的晶圆代工厂。

台积电3nm制程技术已进入实验阶段，3nm制程在＂Gate All Around（GAA） ＂、环绕式闸极技术上已有新突破。台积电已经做出环绕式闸极的结构，外型就像类圆形般，但因为尺寸比前一代缩小30％，也必须导入新材料InAsGe nanowire and Silicon nanowire，因此制程技术上相当困难，尤其是在蚀刻部分是大挑战，不过以优势来说，环绕式闸极的结构将可以改善ESD静电放电，环绕式闸极的结构得以继续微缩栅长尺寸。

在半导体工艺上，台积电去年量产了7nm工艺（N7＋），今年是量产第二代7nm工艺（N7＋），而且会用上EUV光刻工艺，2020年则会转向5nm节点，目前已经开始在Fab 18工厂上进行了风险试产，2020年第二季度正式商业化量产。

明年的5nm工艺是第一代5nm，之后还会有升级版的5nm Plus（5nm＋）工艺，预计在2020年第一季度风险试产，2021年正式量产。

对于台积电的3nm计划，目前最紧急的难题就是人才难题，台积电也在积极挖人，在园区发布了高薪招聘计划，3nm制程很难，台积电还有很多事情要做。

三星的推进情况

前不久，三星也公布了未来的制程工艺路线图，公司计划2020年则会推出3nm EUV工艺，同时晶体管类型也会从FinFET转向GAA结构。

据悉，三星3GAE工艺中还在开发当中，不过在jinu发布了3GAE工艺的PDK 1．0工艺设计套件，旨在帮助客户尽早开始设计工作，提高设计竞争力，同时缩短周转时间（TAT）。

基于GAA的工艺节点有望在下一代应用中广泛采用，例如移动、网络通讯、汽车电子、人工智能（AI）和IoT物联网等。

通过使用全新的晶体管结构可使性能提升35％、功耗降低50％，芯片面积缩小45％。不过，三星官方没有明确3GAE工艺量产时间，但根据市场猜测，三星3nm在2021年实现量产是大概率事件。

预计三星将早于台积电一年推出3nm工艺。谁能更快地推出可靠的新工艺，谁就有可能掌握在该制程上的最大话语权。

三星的3nm工艺时代不再使用FinFET晶体管，而是使用全新的晶体管结构——GAA（Gate－All－Around环绕栅极）晶体管，通过使用纳米片设备制造出了MBCFET（Multi－Bridge－Channel FET，多桥－通道场效应管），该技术可以显著增强晶体管性能，主要取代FinFET晶体管技术。

在晶圆代工市场上，三星公司在14nm节点上多少还领先台积电一点时间，10nm节点开始落伍，7nm节点上则是台积电大获全胜，赢得了几乎所有7nm订单，三星只有自家Exynos及IBM的7nm订单，台积电也因此宣传自己在7nm节点上领先友商1年时间。

根据三星的路线图，2021年就要量产3GAE工艺了，这时候台积电也差，而三星则希望借助GAA工艺开发2nm工艺，未来甚至要实现1nm工艺。

给我国的启示

台积电和三星的规划，给大陆芯片制造企业带来了极大的压力。可以作为大陆芯片制造代表的是中芯国际，但是就是这样的代表也才到2019年才开始实现14nm制程的生产，差距在5年以上甚至更多。即使是中芯国际获得ASML的光刻机可以生产7nm芯片，但从设备订购到真正量产，还得花费几年的时间。在芯片制造技术领域里，中芯国际离三星、台积电这样的企业还很远，台积电仅在2017年就获得了2425项，高居全球企业第九位。

台积电毕竟在芯片代工领域占据了半壁江山，其制造技术不但要领先竞争者，同时其制程技术也必须要保持领先，否则要保持芯片代工的龙头位置可不是一件容易的事情。而本就在此领域相对滞后的大陆芯片制造，无疑又加大了追赶的难度。

结尾

这两年，三星电子、台积电在半导体工艺上一路狂奔，虽然有技术之争但把曾经的领导者Intel远远甩在身后已经是不争的事实。

面对市场红利，台积电和三星这样的龙头自然不敢掉以轻心，只有加快进度实现3nm制程的生产，抢占制高点。