芯片的發(fā)展越來越迅速，先進(jìn)制程芯片量產(chǎn)的速度也是越來越快，從28納米，就這么幾年的時(shí)間，如今已經(jīng)成功挺進(jìn)到4納米。這意味著什么?意味著芯片先進(jìn)制程已經(jīng)即將就要接觸到摩爾定律的極限了。

芯片的發(fā)展越來越迅速，先進(jìn)制程芯片量產(chǎn)的速度也是越來越快，從28納米，就這么幾年的時(shí)間，如今已經(jīng)成功挺進(jìn)到4納米。這意味著什么?意味著芯片先進(jìn)制程已經(jīng)即將就要接觸到摩爾定律的極限了。

根據(jù)韓國(guó)媒體報(bào)道，三星今年準(zhǔn)備在韓國(guó)平澤市開工建設(shè)3納米晶圓廠，目前預(yù)計(jì)可能會(huì)在6月份還7月份動(dòng)工，并且還準(zhǔn)備一并將相應(yīng)的設(shè)備落實(shí)到位。在3納米芯片的制程工藝上，三星大有破釜沉舟的樣子。

我國(guó)的臺(tái)積電也確實(shí)有向3納米芯片進(jìn)軍，但是，目前臺(tái)積電使用的可是比較傳統(tǒng)的FinFET工藝。而三星偏不，三星這次準(zhǔn)備用什么呢?準(zhǔn)備使用新工藝，準(zhǔn)備成為第一個(gè)吃螃蟹的人。這個(gè)新工藝就是GAA晶體管工藝。

據(jù)報(bào)道，三星本周將向美國(guó)總統(tǒng)拜登展示其下一代3納米芯片技術(shù)，這種3納米GAA工藝有望很快開始量產(chǎn)。美國(guó)總統(tǒng)拜登將在本周向訪問三星平澤園區(qū)。

三星可能旨在說服拜登，讓美國(guó)公司向其3納米GAA工藝下訂單。據(jù)報(bào)道，美國(guó)總統(tǒng)拜登將抵達(dá)首爾進(jìn)行為期三天的訪問，據(jù)韓聯(lián)社報(bào)道，這次訪問將包括參觀三星的平澤工廠，該工廠也是世界上最大的芯片代工工廠，位于首爾以南約70公里處。除拜登外，據(jù)說三星副董事長(zhǎng)李在镕也將陪同他參觀，以展示下一代大規(guī)模生產(chǎn)過程。

成為拜登韓國(guó)訪問首站的三星平澤工廠，是世界上最大的半導(dǎo)體工廠群。整個(gè)平澤園區(qū)面積298萬平方米，相當(dāng)于400個(gè)足球場(chǎng)大小。其中平澤2號(hào)半導(dǎo)體工廠總建筑面積12.89萬平方米，相當(dāng)于16個(gè)足球場(chǎng)大小。

而三星正在建設(shè)的平澤3號(hào)工廠，占地70萬平方米，是2號(hào)工廠的 1.7 倍，建成后將成為全球單體最大的晶圓廠，單單這間工廠的投資額在240-400億美元。

據(jù)韓聯(lián)社報(bào)道，在訪問三星平澤工廠期間，三星副會(huì)長(zhǎng)李在镕親自率隊(duì)陪同。三星電子將會(huì)向拜登展示其尖端的半導(dǎo)體制造技術(shù)——商用環(huán)繞式柵極(Gate-All-Around，GAA)技術(shù)。

此技術(shù)號(hào)稱可在5納米節(jié)點(diǎn)提供超越現(xiàn)有FinFET工藝的晶體管密度，而FinFET是臺(tái)積電在3納米工藝上采用的技術(shù)。三星公司此前預(yù)計(jì)，基于GAA技術(shù)下設(shè)計(jì)的新一代3納米半導(dǎo)體將在未來幾個(gè)月后大規(guī)模量產(chǎn)。

此外，以GAA技術(shù)為基礎(chǔ)，三星還將開發(fā)出第二代GAA技術(shù)，即3GAP(Gate-All-Around Plus)，預(yù)計(jì)于2023年開始量產(chǎn)。

代工能力之爭(zhēng)

據(jù)三星電子的一位相關(guān)人員表示，“三星向拜登展示3nm芯片的舉動(dòng)，意在強(qiáng)調(diào)其代工能力可以超過臺(tái)積電(TSMC)”。

臺(tái)積電是中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)的一家全球知名半導(dǎo)體芯片制造商，業(yè)內(nèi)稱之全球芯片“代工之王”。作為全球第二大芯片代工廠的三星與臺(tái)積電一直處于激烈競(jìng)爭(zhēng)中，雙方都希望能通過率先將3納米芯片推向大眾市場(chǎng)，從而戰(zhàn)勝對(duì)手。

據(jù)三星此前介紹，與現(xiàn)階段市場(chǎng)上使用的5納米芯片制程相比，GAA技術(shù)允許芯片的尺寸縮小35%，同時(shí)性能提高30%、能耗降低50%。

三星還補(bǔ)充道，其2納米的制程節(jié)點(diǎn)尚處于開發(fā)的早期階段，計(jì)劃將于2025年大規(guī)模生產(chǎn)。

行業(yè)跟蹤機(jī)構(gòu)TrendForce的數(shù)據(jù)顯示，去年第四季度，臺(tái)積電占據(jù)了全球代工市場(chǎng)的52.1%，三星以18.3%緊隨其后。

幾個(gè)月來，據(jù)報(bào)道，三星將開始大規(guī)模生產(chǎn)其3納米Gate-All-Around(GAA)技術(shù)，超過其4納米節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)用于大規(guī)模生產(chǎn)高通的驍龍8代。 三星將向拜登展示一款3納米的芯片，以強(qiáng)調(diào)其代工能力超過臺(tái)灣的臺(tái)積電。

與三星的5納米工藝相比，3納米GAA的優(yōu)勢(shì)是巨大的，該公司表示，它可以使尺寸減少多達(dá)35%，同時(shí)提供30%的性能和50%的功率節(jié)省。這種3納米GAA工藝很可能是為了對(duì)付臺(tái)積電的3納米節(jié)點(diǎn)，長(zhǎng)期以來，這家臺(tái)灣制造商一直是全球代工市場(chǎng)上的主導(dǎo)廠商。

根據(jù)TrendForce提出的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，臺(tái)積電在2021年第四季度占據(jù)了全球代工市場(chǎng)的52.1%，而排在第二位的三星在同一時(shí)期僅有18.3%的市場(chǎng)份額，嚴(yán)重落后。此前的一份報(bào)告提到，這家韓國(guó)制造商在其3納米GAA工藝上陷入困境，因?yàn)閾?jù)說良品率比其4納米技術(shù)更差。

如果三星無法提高這些良率，同時(shí)也無法證明其3納米GAA工藝可以與臺(tái)積電的3納米晶圓相媲美，它可能無法獲得高通等公司的訂單。預(yù)計(jì)三星將很快讓其先進(jìn)的芯片技術(shù)大規(guī)模投產(chǎn)，因此我們將看到它在與臺(tái)積電的競(jìng)爭(zhēng)中的表現(xiàn)。

臺(tái)積電沒想到，張忠謀最擔(dān)心的情況還是發(fā)生了!在芯片制造領(lǐng)域臺(tái)積電一直以來都憑借著先進(jìn)的技術(shù)工藝，遙遙領(lǐng)先于同行，但臺(tái)積電沒想到的是，全球首個(gè)3納米芯片竟然會(huì)出自他家之手，并且還采用了3GAE工藝技術(shù)，三星的這一工藝的出世，或?qū)⒋蚱婆_(tái)積電的優(yōu)勢(shì)。

據(jù)外媒Tom‘s hardware機(jī)構(gòu)消息顯示，三星有望在本季度(未來幾周)開始制造并量產(chǎn)全新的3GAE工藝芯片，這也意味著三星或?qū)⒊蔀槿蚴讉€(gè)采用晶體管的半導(dǎo)體芯片企業(yè)。

三星還表示，3GAE工藝技術(shù)生產(chǎn)的芯片將有效降低50%的功耗，同時(shí)提升30%的性能，晶體管的密度也提高了80%，不過這些參數(shù)聽聽就行，3GAE工藝生產(chǎn)的芯片實(shí)力究竟如何讓，最終還是消費(fèi)者和數(shù)據(jù)說了算。

讓臺(tái)積電更加郁悶的是，由臺(tái)積電4納米工藝生產(chǎn)的天璣9000芯片也被指出發(fā)熱量大、功耗過高的問題，因?yàn)槟壳芭_(tái)積電采用了FinFET架構(gòu)，這類型的架構(gòu)在制造高制程工藝時(shí)，本身就要面臨較多的問題，比如之前提到的發(fā)熱亮大，功耗高問題，這也是因?yàn)镕inFET晶體管架構(gòu)的影響，因?yàn)?，隨著芯片面積的縮小，芯片內(nèi)部的溝道長(zhǎng)度也隨之變窄，使得柵極對(duì)溝道的控制力變差。然而三星則采用了GAA結(jié)構(gòu)，三星在這一方面也存在足夠的優(yōu)勢(shì)。

此外，還有業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，GAA結(jié)構(gòu)晶體管工藝，有望使得芯片尺寸在原有的基礎(chǔ)上，再次降低25%，目前，臺(tái)積電還長(zhǎng)時(shí)間停留在FinFET結(jié)構(gòu)上，除此之外，臺(tái)積電為了應(yīng)對(duì)FinFET結(jié)構(gòu)的劣勢(shì)，也只能退而求次。

三星周四表示，它有望在本季度(即未來幾周)開始使用其3GAE(早期3nm級(jí)柵極全能)制造工藝進(jìn)行大批量生產(chǎn)。這一宣布不僅標(biāo)志著業(yè)界首個(gè)3納米級(jí)的制造技術(shù)開始量產(chǎn)，而且也是第一個(gè)使用柵極全包圍場(chǎng)效應(yīng)晶體管(GAAFET)的節(jié)點(diǎn)。

三星大約在三年前正式推出其3GAE和3GAP節(jié)點(diǎn)。當(dāng)該公司描述其使用3GAE技術(shù)生產(chǎn)的256Mb GAAFET SRAM芯片時(shí)，三星表示，該工藝將使性能提高30%，功耗降低50%，晶體管密度提高80%。不過，對(duì)三星來說，性能和功耗的實(shí)際組合將如何發(fā)揮，還有待觀察。

「這是世界上首次大規(guī)模生產(chǎn)的GAA3納米工藝，將以此提高技術(shù)領(lǐng)先地位?！?a href="/tags/三星" target="_blank">三星在一份聲明中寫道。