5nm芯片接连翻车，三星高通无一例外，台积电斥资1600亿“救场”

3nm制程工艺真的可以实现吗？近期5nm芯片接连翻车的消息成为了大家关注的热点。在一颗指甲盖大小的芯片上刻画出上百亿根晶体管。每根晶体管之间的距离达到纳米级别，这样的工艺不论谁看了，都会不禁为之赞叹。但是面对已经实现的5nm工艺，却不断传出翻车的消息。这是怎么回事儿呢？对此，台积电等晶圆代工厂商又拿出了什么应对办法呢？我今天就带大家来详细了解一下。

不要小看这颗小小的芯片。它的制作需要经过上百道工序的参与，连其中一台制造设备都能卖到十几亿人民币的价格。以华为的麒麟9000为例，其中的晶体管数量达到了153亿根。有的朋友可能会疑惑，数量如此庞大的晶体管怎么保证不会出现错误呢？错误率是需要设备来加持的，而芯片生产出来之后要经过测试合格才能正式进入市场。用来衡量企业实力的标准，除了制成工艺的水平，还有良品率的高低。

显然，在当前领先的晶圆代工厂中，台积电的制程工艺水平已经领先于三星。率先实现了5nm芯片的量产，良品率最高超过了90%，而量产时间落后于台积电的三星却连续传出良品率低下的消息。虽然三星方面予以否认。但是从近期由三星代工的5nm芯片骁龙888表现来看，这个消息被侧面印证。

在2020年的下半年，华为、苹果和高通等芯片厂商。先后发布了自家设计的5nm芯片，率先将其装备到手机中的华为，手机性能等表现受到了消费者的好评。但是随后苹果的A14芯片发布，通过研究A14芯片中的晶体管有大幅度缩水的情况，原本每平方毫米中应当铺设的1.73亿根晶体管，只完成了1.34亿根的铺设。缩水幅度达到了20%，对于这样的效果，很多人开始质疑是台积电5nm制程工艺的翻车，但是苹果方面并没有提出相关的疑问，可见这样的结果苹果是知情的。

经过判断，这样的做法只是苹果在产品功耗上做出的妥协。不过在芯片上出现问题的不只是苹果的A14芯片，还有在12月初发布的骁龙888芯片。高通作为全球最大的芯片厂商，此前推出的芯片性能和功耗情况都表现十分优异。这次出现了什么问题呢？小米11实现了骁龙888芯片的首发。在其发布后，却出现了功耗过高的情况。根据测试骁龙888的功耗达到了骁龙865的1.32倍，这就会直接导致手机的耗电量过快和手机发热等情况的发生。而功耗问题追究到芯片本身就是晶体管漏电的问题。三星的5nm工艺在2020年开始实现量产，此后多次传出良品率低，质量翻车的消息。这次高通的骁龙888就是运用三星的5nm制程工艺，表现的确不如人意，开始在静态公路上翻车。

此前，高通面对着最大对手联发科抢占终端市场的情况，开始打起了价格战。为了获得价格优势，高通选择了良品率并不高，但是代工价格低的三星作为代工方，也成功因此拿下了国内数十家手机厂商的订单。但是以目前的情况来看，虽然获得了订单的胜利。是在芯片的后续表现中，高通却吃了大亏。

对于芯片功耗增大的问题，早在5nm芯片出现之前，各大厂商就已经有所预料，苹果为此减少了晶体管的数量。就是行之有效的处理手段。虽然在性能和功耗上的优化程度较小，但是不至于发生翻车的情况。如今高通运用三星的5nm制程工艺发生了翻车情况，那三星自家的芯片也不可避免地会出现类似的问题。所以对于5nm技术功耗的问题，三星会格外地加以重视。不过，对于同样实现五纳米量产的台积电来说，三星这次出现的状况也引起了他的重视。据台积电近期公布的2021年预计资本支出中显示，数额最高,可以达到280亿美元，其中有1600亿人民币会用来进行5nm和3nm的研发。

很多朋友可能会疑惑，为什么5nm已经实现量产了，还要继续研发呢？台积电以往的制程工艺实现规模化量产之后，都会利用finFET工艺进行进一步的性能和工艺优化，推出更优的量产方案，再加上这次三星5nm制程工艺上出现的状况，台积电更加要在5nm的制程上多下点功夫。因为目前最先进的制程工艺只是运用在手机终端上。如果无法解决功耗问题，将会极大限制工艺在其他终端上的运用。

为了更好地实现制程工艺的进步，台积电还预计在2021年年底之前，共计完成50台极紫外光刻机的装机工作。为3nm的制程工艺量产做准备。目前各大厂商三纳米的制程工艺还未进行风险试产，所以具体情况还未可知。不过目前5nm工艺的表现让各界对于3nm制程工艺的表现更加担忧。3nm工艺能否最终实现，还要看台积电在2021年年底的市场情况。