晶片巨頭奮起直追，3nm晶片成功流片，效能比臺積電3nm更優秀

2021-06-30 16:12:32

晶片製程的不斷萎縮，令全球積體電路產業進入後摩爾時代。

隨著工藝精度的演進，理論上來講會面臨物理極限，但為了滿足市場需求，一眾專業晶圓代工巨頭以及相關裝置供應商都在想方設法延續摩爾定律。

值得一提的是，在研究新工藝的同時，晶圓代工廠們也不忘展開高精度工藝節點上的競爭。

晶片巨頭奮起直追

例如全球前二的臺積電和三星電子，從2020年開始就在針對3nm工藝的研發和量產進度互相追逐。

一直以來，臺積電都掌握著全球50%以上的晶圓代工市場，無論是在市場佔有率還是技術實力上都領先於三星電子。

筆者原以為，掌握更多EUV光刻機以及技術優勢的臺積電，會先於三星實現3nm工藝的量產。但就目前雙方的進展來看，三星恐怕要拔得頭籌。

新浪科技6月29日訊息，三星電子宣佈，3nm製程技術已經成功流片。按照三星電子目前的進度，預計最快能夠在2022年上半年進入規模量產階段。

反觀臺積電，根據6月初官方在2021技術研討大會上透露的訊息可知，該公司的3nm工藝預計在2022年下半年實現量產。

由此可見，如果進展順利的話，三星電子將會實現對臺積電的反超。需要注意的是，據外媒透露，三星電子還聲稱，因為該公司採用了GAA架構，所以3nm工藝效能優於臺積電。

效能比臺積電更優秀

的確，臺積電在3nm工藝上保守採用了傳統的FinFET工藝。但三星電子為了追趕臺積電，則在3nm技術上冒險採用了全新的GAA架構。

據筆者瞭解，相比傳統的FinFET架構，GAA結構能夠更為精準地控制跨通道電流。

這一特點可以滿足一定的柵極寬度要求，從而起到縮小芯片面積的作用。而且，GAA結構還可以在一定程度上降低晶片功耗。

從理論上來講，三星電子的GAA 3nm工藝在效能上確實比臺積電的FinFET 3nm工藝更優秀。

不過臺積電的3nm工藝升級幅度也不小。在技術研討大會中，臺積電高管曾表示，該公司的3nm相較於上一代工藝，會在實現15%效能提升的同時，在功耗上降低30%。

再者，現階段雙方都沒有拿出3nm處理器成品，也沒有相關的實驗資料。所以三星電子的3nm和臺積電的3nm到底誰更出色，還有待市場的檢驗。

此外，儘管三星似乎領先臺積電一步，但在後續的產能提升上三星並沒有太多優勢。

產能爬坡成三星難題

在後摩爾時代晶片工藝精度越來越高，對製造裝置精度以及數量的要求也不斷提升。

所以，目前生產7nm及以下高精度晶圓必須要用到年產量極其有限的EUV光刻機。精度越高的工藝，需要的EUV光刻機數量越多。

尤其是在3nm等高精度工藝節點上採用全新架構的情況下，更需要足夠數量的EUV光刻機來保證量產的順利。

對此，英哈大學材料科學與工程學教授崔瑞諾也曾表示：如果三星在初始階段不能夠快速提升高階節點的產量，則可能會虧損。

但荷蘭阿斯麥生產的EUV裝置中，大多數都被臺積電收入囊中。

而三星電子的EUV光刻機保有量並不高，這也是在2020年10月份三星電子李在鎔副會長緊急訪問阿斯麥，與CEO、CTO進行會談的原因。

儘管媒體沒有報道會談內容，但筆者猜測，無非是三星電子希望阿斯麥可以提供更多的EUV裝置，並協助三星電子熟練使用EUV裝置。

在筆者看來，如果三星能夠順利量產並實現產能爬坡的話，其追趕臺積電的計劃將實現階段性勝利。

你認為，三星能成功嗎？

文/諦林稽核/子揚校正/知秋