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经济观察报记者沈怡然一场关于3nm先进工艺芯片的比赛敞开，台积电依然抢先一步。

8月30日，台积电总裁魏哲家在2022年台积电技能论坛上表明，3nm行将量产，时刻就在2022年下半年。

遭到疫情影响，台积电技能论坛已经有两年未曾举行，时隔两年从头举行的论坛带来了台积电3nm芯片的最新开展。

“假如有手机的客户当下选用3nm芯片，下一年产品就能面世。”台积电副总监陈芳在本年8月18日2022南京世界半导体大会的间歇上对经济观察报表明。

9月1日，三星电子对经济观察报表明，期待在2024年完结大规模量产，现在该方案正照旧推动。

3nm是现在芯片的一种工艺制程，指芯片中一根晶体管源极和漏极之间的间隔，电子像水流相同从源流到漏，中心仅有纳米级的距离，而一块先进工艺芯片内，一般有数亿个的晶体管且排布杂乱，越先进的工艺出产，芯片越微缩、晶体管越密布，芯片的功能也越强。

由于在22nm节点上引证FinFET技能，将晶体管以3D方法排步，芯片的工艺无法只用纳米来衡量，但业界仍保留了这个称号。

量产结尾迫临，环绕3nm节点，全球巨子们的比赛正在剧烈进行。

台积电垄断了全球75%以上的晶圆代工先进工艺商场，在先进制程上，客户无法找到台积电的替代品，这也赋予了台积电更强的议价才能，现在在3nm上，三星电子是最有期望做出台积电竞品的公司，这让客户有了第二个挑选。三星电子背面的韩国政府，正在对半导体制造业给予更多资金和技能的支撑。

在上述两家巨子外，英特尔也方案重返3nm战场，英特尔在本年4月表明，Intel3将于2023年下半年量产。该公司的新任首席执行官基辛格就任后，启动了IDM2.0方案，企图重返半导体代工事务。

台积电在财报会中称3nm是一个巨大而耐久的节点。

在摩尔定律的主导下，芯片制程延着14nm-7nm-5nm-3nm的途径不断迭代，在适当长的时刻中，这似乎是一个牢不可破的工业规则。

但3nm这一节点呈现了不同的特征，这个节点的研制和出产的本钱极高，这也添加了供货商和客户的危险，一切的玩家竭力地在先进技能与本钱之间寻求平衡。而其所在的半导体职业则处于周期拐点之上，消费电子下行，智能手机对先进芯片的牵引力呈现缺少。

在这场巨子竞赛的背面，真实的客户商场又在何处？

保存VS急进巨子的技能不合

巨子们坚强连续摩尔定律，在3nm节点上选用不同的途径：三星电子选用GAA晶体管架构，台积电持续沿袭鳍式场效电晶体架构。

GAA和FinFET被认作是连续摩尔定律的两种技能方向，曩昔的先进工艺遍及选用FinFET。三星电子对记者表明，这一次三星初次选用GAA技能，挑选了一种运用通道更宽的纳米片的方法，比较通道较窄的纳米线方法来说，可完结更高功能和更高能效。

三星电子对经济观察报表明，三星选用了GAA工艺的第一代3nm，比5nm可下降高达45%功耗，提高23%功能，削减16%的面积，至第二代则下降高达50%功耗，提高30%功能，削减35%的面积。

三星电子方面对经济观察报表明，在3nm节点，GAA工艺能够战胜Fin－FET工艺的约束，“它将成为游戏规则的改动者”。

比较之下，台积电挑选持续沿袭FinFET工艺，台积电总裁魏哲家的理由是，“挑选沿袭FinFET，是经过考虑好久，制程技能推出不是美观，是要有用，要帮忙客户让产品持续推动。”

此刻，台积电清晰了第一代3nm相较于5nm，其晶圆密度高出1.3倍，在相同速度下功耗下降30-35%，在相同功耗下速度提高15-20%。魏哲家在2022年台积电技能论坛暗指竞赛对手，“对手的3nm比台积电的4nm还有些距离”。

一位国产芯片代工业人士对记者表明，在晶圆出产方面，三星电子的战略偏急进，台积电偏保存，这体现在器材功能工艺方向的挑选上。GAA堆叠纳米片架构更新，技能现在的稳定性、是否适合于3nm节点，还没有一个结论。

台积电虽保存选用FinFet工艺，但也运用FinFlex技能做出必定立异。台积电有限公司副总监陈芳表明，依照FinFet工艺道路走下去，从N16开展到N5，逻辑单元FIN的数目从3FIN削减到了2FIN，5NM便是2FIN，可是在3nm节点，持续把逻辑单元的FIN数目持续削减到1FIN，就会碰到速度严峻下降的问题。

为了平衡FIN的数目以及速度的需求，台积电开发了一套全新的规范逻辑单元：即在一个逻辑区域内，把2FIN的逻辑单元和1FIN的逻辑单元进行交织组合，从而在密度得以提高的形状状态下，一起到达功耗和速度的一种平衡。

出资与良率

2016年9月，台积电一起CEO刘德音初次透露了3nm制程的开展，他表明，现在组织了300-400人的团队研制中。2018年，台积电发表公司董事会已同意了一项约45亿美元的本钱预算，未来将会运用该预算来建筑新的晶圆厂。

2018年，三星电子在坐落美国的2018年三星半导体代工论坛上，发布其全面的芯片制程技能道路图，其间包含5nm、4nm、3nm三个先进制程。

与此前的制程比较，3nm由于迫临物理极限，关于技能和本钱提出了更高的要求。

曩昔三年，台积电的本钱开销添加了超越一倍，从2019年低于150亿美元，添加至2021年的300亿美元，2022年的本钱开销方案到达了400-440亿美金。

三星半导体的本钱开销也坚持了微弱的添加，2018年的开销到达216亿美元，2019年到达193亿美元，据《韩国先驱报》报导，三星电子在半导体范畴的本钱开销在2020年和2021年的本钱开销别离到达了277亿美元和337亿美元。

巨子的本钱开销远远超越了此前5nm、7nm量产前的起伏。

联华电子事务开展副总裁WalterNg说：“在前沿节点，晶圆本钱是天文数字，因而很少有客户和少量使用能够负担得起使用贵重的工艺技能。该公司参加代工工业多年，在进入10nm节点前抛弃了先进工艺，现以老练工艺为主。”

摩尔定律发挥的经济效益正在衰减。依据IBS的猜测，对制造厂而言，从7nm到3nm节点，本钱上涨了67%，均匀的晶圆价格添加了55%。

依据IBS数据，仅仅是芯片规划的环节，5nm的本钱约5.422亿美元，3nm会从5亿美元到15亿美元不等。

巨大的投入需求得到终究需求在商场中得到报答，而从研制走向商场，巨子们行将迈出最要害的一步——量产。

台积电将3nm的出产设备置于我国台湾的新竹区域，整个7nm及以下的产能都则散布于我国台湾和美国区域。依据台积电2022年技能论坛，2018-2022年，台积电先进制程产能的年复合成长率为70%。三星电子将3nm出产设备放在韩国首尔南部的华城。

关于先进工艺，良率至关重要，良率的凹凸也将与其收益、赢利直接挂钩。

海外数码科技(300079)媒体Wccftech在2022年4月报导，三星电子的3nm工艺良率仅在10%-20%之间，远低于预期。现在台积电没发布良率状况。

芯片职业分析师姚嘉洋对经济观察报表明，3nm技能杂乱度更高，初期的良率会相对5nm同期更低一些。

在姚嘉洋看来，良率的状况也会成为第一批3nm客户的忧虑，一些手机客户会张望至良率提高，产品老练时再进行收购。

第一批客户

手机商场是芯片工艺研制不断前进的重要的牵引力，手机厂商往往是先进制程的第一批收购商。

依照7nm、6nm芯片的途径，从刚开端的智能手机、CPU/GPU、FPGA，扩展到IOT、车用、消费电子、RF射频上。可是，本钱越高，意味着高危险，手机厂商也会更多考量先进技能与本钱之间的平衡。

姚嘉洋预估，第一批手机芯片客户要到2023年下半年才会选用3nm，在2024年搭载至手机上市。

姚嘉洋表明，估计苹果阵营选用3nm芯片比安卓阵营要早，安卓阵营的高通的旗舰级芯片一般是在年度第四季发布，11、12月左右，相应的晶圆量产在当年三季度完结，而高通的第一波客户一般都是小米为主。3nm的安卓手机很或许比及2024年第一季，最快也是要到2023年末才会上市，最有或许首发的是小米手机。“关于高通来和联发科来说，并非一个很好的机遇点。苹果相对好些，由于具有芯片到终端的全工业布局，本钱操控上相对简略，”姚嘉洋说。

StrategyAnalytics芯片分析师SravanKundojjala以为苹果将在2023年首先选用3nm，Android厂商将在2024年跃升到3nm。

8月22日，来自我国台湾的媒体Digitimes报导称，首个选用台积电3nm的客户依然是苹果，但不同的是，或许用于苹果的M2Pro芯片，终究搭载到MacBook?Air和MacBook?Pro。依据揭露信息，这一代电脑产品将于2022年第四季度进入量产阶段。

新的商场博弈

与此前制程芯片产出布景不同的是，包含手机在内的消费电子职业正在阅历隆冬。IDC、StrategyAnalytic等咨询组织均做出了2022年全年智能手机出货量将会下降的判别，下降起伏从6%-7%。

在这一状况下，下流客户会有多大志愿为先进制程买单成了问题。

一家坐落下流的国内大型封测企业人士对经济观察报表明，3nm作为一次技能晋级，上下流是有联动的，但能带来多大优点，更取决于下流商场的销量。假如芯片需求没有添加，仅仅是技能节点的切换，并不意味着带来更多订单。现在看到消费电子的需求仍是比较低迷，比较之下，仍是下流反弹的利好更大。

姚嘉洋以为，3nm的高壁垒，使有才能买单的客户会比5nm同期更少。Sra－van以为，3nm的退出本钱十分高，约束了能够出资和选用3nm公司的数量。

在这一状况下，巨子开端寻觅新的客户集体。

三星电子方面对经济观察报表明，正与多个高功能核算和移动设备客户评论订单。

关于3nm的商场需求，三星坚持了活跃的情绪，三星电子方面对经济观察报表明，晶圆代工商场将坚持对先进节点的微弱需求，三星电子有才能经过调整纳米片的沟道宽度，以改进功耗和功能，满意客户的各种需求，这特别体现在第二代3纳米GAA工艺对芯片尺寸、功能和能效的提高上。

台积电抢先一步，已经有了第一批客户，且正在活跃选用，它们来自移动和HPC，估计3nm的NTO是同一时期5nm的两倍。

姚嘉洋以为，与前几代不同的是，3nm客户将不再以手机为主。

“更为特别的一点是，3nm将与核算公司高度相关”，Sravan表明。

台积电在3nm的产品战略发生了改变：在推出3nm的一起，还规划了4个加强版别离是N3E、N3P、N3S和N3X。现在N3E已经有客户参加。

回忆台积电技能道路，进入7nm以来，公司将只针对7nm、5nm、4nm推出了1个加强版。一起推出5个产品组合，这在台积电的前史是很少见的。

不止于此，台积电初次选用上述FINFLEX立异技能，一方面是为了提高功能，另一方面，陈芳称，简略来说，这种技能为芯片规划师的规划供给了更多的灵活性。一般在一个逻辑区域内，不同组合能够构成不同的功能偏重，有的为满意高运算要求，有的为满意最低漏电和最低功耗要求。

姚嘉洋表明，能够看出台积电的战略是，满意不同职业客户的需求，想要包容更多的客户群。这和台积电本身客户结构正在发生转化有关。台积电的事务板块分为手机、HPC、Iot、轿车和DCE。2022年Q1台积电的手机收入以38%比例退居第二，初次低于HPC事务。

HPC包含数据中心、AI、FPGA和网络四大使用，首要厂商有英特尔、英伟达、AMD，这些芯片除了用于手机，还能用于服务器处理器和台式机处理器。姚嘉洋表明，和手机比较，这些设备对芯片的要求不在于微缩化，而是能否功耗更低、能否支撑更大的算力。

这些处理器的很多叠加，构成了数据中心、智能核算中心、超算中心等大型基础设备。浅显理解为，这些芯片都是支撑政企数据上云、数字化进程的底层元器材，不管政府、学术、商业都需求用到，能够说是“新基建”的底层支撑。

在台积电看来，比较消费电子，HPC显现出了更强壮的动能。这背面也是整个半导体下流商场的结构性转化。据TrendForce组织估计，2021年全球高功能核算商场规模约368亿美元，添加7.1%，估计2022年将会添加7.3%到达397亿美元。美国是HPC最大的商场，其次是我国和欧洲商场。

3nm与我国

SravanKundojjala表明，3nm技能的开展，将或许对政治要素和世界联系发生潜在影响。三星电子的3nm产品，将进一步加强韩国和台湾在抢先范畴的主导地位。鉴于3nm技能优势对国家的重要性，各国与我国台湾的联系将被视为更具战略性。美国和欧洲或许会争夺台积电和三星电子在其海岸树立工厂。

我国大陆最大的制造厂中芯世界，具有人才、资金和商场优势，很多订单在手，但是，它面对以美国为主的半导体技能禁运，包含EUV光刻机等要害出产设备，由于芯片从出产端便是全球化的，台积电、三星电子的出产设备、耗材也来自全球多个国家，所以，地缘政治要素，对中芯世界先进工艺研制发生较大约束。从揭露音讯看，中芯世界的先进工艺的量产停留在14nm。

Sravan表明，缺少14nm及以下工艺的设备，约束我国半导体职业的开展。但是，我国能够持续重视老练节点，以测验占有抢先方位。由于半导体职业在老练节点的产能方面正在迸发。依据SEMIWorldFabWatch陈述数据，10nm以下先进工艺仅占全球半导体产能5.9%比例，绝大部分芯片仍在运用各种老练工艺。

Sravan称，考虑到我国对高通等公司的重要性，我国不太或许在老练节点上面对更大的交易阻力。