三星的3nm芯片終于在今天掀開面紗。三星宣布，基于3nm全環(huán)繞柵極（Gate-All-AroundT，簡稱 “GAA”）制程工藝節(jié)點的芯片已經(jīng)在其位于韓國的華城工廠啟動大規(guī)模生產(chǎn)。此舉使三星成為全球首家量產(chǎn)3nm芯片的公司。然而，搶先一步量產(chǎn)3nm芯片，并不意味著三星在與臺積電的“雙雄”之戰(zhàn)中占據(jù)了先機。

三星3nm憑速度超越臺積電

一路走來，三星3nm量產(chǎn)之路并不順利。

今年4月，有消息傳出，三星基于GAA晶體管的3nm工藝良率才到10%~20%，遠(yuǎn)低于預(yù)期，這意味著公司需要付出更高的成本。今年5月，業(yè)界再次傳出消息，三星3nm良率問題已解決，3nm GAA制程將如期量產(chǎn)。6月初，有消息稱，三星的3nm制程已經(jīng)進(jìn)入了試驗性量產(chǎn)。然而就在幾天后的6月22日，市場卻又傳出三星因良率遠(yuǎn)低于目標(biāo)延遲3納米芯片量產(chǎn)的消息。

數(shù)據(jù)來源：The Information Network

盡管“跌跌撞撞”，但三星依舊全力推進(jìn)，終于搶在臺積電之前，成功量產(chǎn)了3nm。資料顯示，與其5nm工藝相比，三星第一代3nm工藝可以使功耗降低45%，性能提升23%，芯片面積減少16%；而未來第二代3nm工藝則使功耗降低50%，性能提升30%，芯片面積減少35%。三星在3nm工藝中開始引入GAA架構(gòu)。與當(dāng)前的FinFET（鰭式場效應(yīng)晶體管）工藝相比，GAA工藝可讓芯片面積減少45%的同時提升30%的性能，功耗降低50%。在這一層面，三星是大膽采用新技術(shù)的“革新者”。

GAA架構(gòu)是“大膽而危險”的嘗試

與三星的大膽和急迫相比，其業(yè)內(nèi)最大的競爭對手臺積電就顯得有些“不緊不慢”。在三星急于在3nm切入GAA架構(gòu)之時，臺積電宣布其3nm中仍將沿用FinFET架構(gòu)，在2nm時再切入GAA架構(gòu)。雖然，GAA是在更小尺寸下更加被普遍看好的工藝結(jié)構(gòu)，但在3nm技術(shù)節(jié)點中采用GAA架構(gòu)，仍是一個值得商榷的問題。

復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)院副院長周鵬表示，半導(dǎo)體技術(shù)隨著摩爾定律的發(fā)展的歷史，本身也是一部關(guān)于創(chuàng)新的歷史，里面凝聚了許許多多迭代創(chuàng)新技術(shù)，當(dāng)然也包括了很多試錯的過程。工藝不穩(wěn)定等問題在每一代節(jié)點中都會面臨，這需要時間和技術(shù)上的改進(jìn)迭代。

FinFET結(jié)構(gòu)2011年便開始商業(yè)化，從22納米就已經(jīng)開始采用，至今已經(jīng)經(jīng)歷了11年的發(fā)展，雖然在芯片進(jìn)入到5nm之后，采用FinFET結(jié)構(gòu)的芯片開始出現(xiàn)漏電等問題，但是相比較于嶄新的GAA結(jié)構(gòu)，仍是相對穩(wěn)定和成熟的技術(shù)。“GAA的工藝并不比FinFET簡單，它的發(fā)展也需要一個改進(jìn)的過程。”周鵬向《中國電子報》記者表示。

臺積電卻似乎并沒有被三星“拼命三郎”般的追趕打亂量產(chǎn)的節(jié)奏。有消息稱，臺積電將在今年下半年向蘋果批量交付3nm制程的M2 Pro芯片，這足以說明眼下臺積電的3nm工藝已經(jīng)具備量產(chǎn)條件，但臺積電卻在某論壇中不緊不慢地表示：3nm工藝試產(chǎn)順利，并預(yù)計在今年下半年才開始量產(chǎn)3nm。

“雙雄之戰(zhàn)”都是王者

除了3納米“撞檔”之外，三星與臺積電在2納米芯片量產(chǎn)時間上同樣你追我趕。三星計劃2025年量產(chǎn)采用GAA技術(shù)的2納米芯片，臺積電也將于2025年量產(chǎn)2納米芯片，并將以GAA工藝取代FinFET工藝。三星和臺積電在先進(jìn)制程方面的競爭，還將在2nm中延續(xù)。

三星電子晶體管結(jié)構(gòu)路線圖

圖片來源：三星電子

在3nm中搶先一步量產(chǎn)，是否意味著三星已經(jīng)趕超了臺積電？在這場“雙雄之戰(zhàn)”中，會有絕對的“王者”嗎？

“如果僅從0到1的角度來分析，三星是第一個量產(chǎn)3nm的廠商，相比較與臺積電而言，固然是成功的。但放眼未來，若想評判誰更成功，還需要看三星3nm芯片的性能是否比臺積電的強，客戶選擇用誰的芯片更多。”知名業(yè)內(nèi)專家莫大康向《中國電子報》記者表示。

在此之前，三星就有多次由于芯片性能出現(xiàn)問題，導(dǎo)致大客戶轉(zhuǎn)而尋求與臺積電合作的情況。例如，高通發(fā)布的搭載三星4nm工藝的驍龍8，陷入了功耗的滑鐵盧，因此，高通于今年5月發(fā)布的驍龍8的升級版驍龍8+，采用了臺積電4nm工藝。此外，NVIDIA的Ampere GPU也由于性能不佳，其下一代產(chǎn)品將轉(zhuǎn)而采用臺積電的芯片，這些GPU原本采用的是三星的8nm工藝制程。因此，此次三星的3nm制程，是否會再次陷入性能的“滑鐵盧”中，也難以預(yù)測。

實際上這場“代工雙雄”之間的競爭也沒有絕對的輸贏之分，因為絕大部分晶圓代工廠商已經(jīng)完全告別了先進(jìn)制程的競賽，使得諸多客戶只能在臺積電和三星之間進(jìn)行“非此即彼”的選擇，而臺積電一家的產(chǎn)能，也難以維持龐大的先進(jìn)制程市場。因此，哪怕三星的芯片有再次陷入性能“滑鐵盧”的風(fēng)險，也依舊會有大批量的廠商愿意去“嘗嘗螃蟹”。