台积电很紧张:三星全球首秀3nm芯片,明年正式商用

Di Pubblicato Marzo 17, 2021

在目前半导体芯片行业里,台积电是毋庸质疑的老大,但是三星在技术能力上也很强。

两家厂商现在都已经攻克了3nm的芯片工艺,台积电会在今年风险试产,大概率明年会大面积商用3nm工艺,苹果就是台积电的第一个3nm客户。而三星这边虽然之前看起来进程要略逊于台积电,但是现在看起来似乎也比想象的要好不少。

 

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在近日召开的国际固态电路大会上,三星首次展示了采用3nm工艺制造的芯片,是一颗256Mb(32MB)容量的SRAM存储芯片,并采用了GAAFET全环绕栅极晶体管工艺,可以说是目前全球范围内芯片技术最顶尖的成品展示。

实际上从三星的芯片制程路线图来看,三星在14nm、10nm、7nm、3nm等工艺部分,采用的是全新的技术,而其他制程则是改良版的技术。也就是说三星给NVIDIA显卡生产的8nm安培核心,其实是10nm的改进型;而三星给高通做的5nm骁龙888芯片,实际上也是自家7nm工艺的改进型。

 

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这也难怪在功耗频率上,NVIDIA最新一代显卡无法和AMD相比,毕竟AMD的显卡是台积电7nm工艺打造;而高通骁龙888在能耗比上比较孱弱,也可以理解了。毕竟台积电的7nm和5nm都是全新工艺,而三星的8nm以及5nm只是10nm和7nm的改良工艺,这里面有断代的技术差距,三星的效能自然不如台积电。

不过对于三星而言,3nm不但是全新的工艺,同时还是半导体行业第一次在芯片中应用GAAFET(环绕栅极场效应晶体管)技术,从技术而言比现在的FinFET立体晶体管是一大进步。另外这种工艺台积电据说在2nm才会使用,所以三星有希望在3nm芯片技术达到甚至反超台积电,当然最终在商用部分也要看良率、效能和成本等多种因素。

 

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从三星的介绍来看,三星展示的第一颗3nm SRAM芯片采用的是GAAFET中的MBCFET技术,容量256Mb,面积56平方毫米。而采用这项技术后,最大的优点就是芯片所需功耗非常低,写入电压只需要0.23V,由此可见MBCFET技术的省电特色有多么强力。

三星官方介绍说,相比三星目前7nm制程所采用的7LPP工艺,3GAE可将晶体管密度增加最多80%,性能提升最多30%,或者功耗降低最多50%。如果按照这个说法,那么采用3nm的芯片的确可以在功耗上降低很多,这样骁龙888目前所谓的翻车现象应该不会再出现了,毕竟骁龙888的5nm实际上是三星7nm改良而来,并非全新技术。

 

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不过最大的问题还是三星在5nm上的客户实在不多,大家还是愿意相信台积电的技术,目前除了高通和三星自己的芯片之外,还没有什么重要的客户选择三星的5nm,所以这在一定程度上也会影响到三星的3nm商用。当然三星自己本身的芯片需求比较大,包括内存、闪存、SoC芯片、基带等等,未来都会进化到3nm,届时三星自己的芯片部门倒是不用担心缺少业务这个问题。

至于三星的老对手台积电,3nm肯定会相对保守地继续采用FinFET技术,台积电自己声称比现在的5nm晶体管密度增加70%,性能提升11%,或者功耗可降低27%。对于台积电而言,最大的优势就是不缺客户,虽说明年才会量产,但是现在客户已经有了不少,除了苹果之外,像AMD、NVIDIA、联发科、赛灵思、博通、高通、Intel等厂商据说都已经和台积电已经签订了订单。

 

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所以对于三星而言,现在最大的问题不是说自己技术有多出色,而是如何才能获得更多的客户。当然这几年三星难以和台积电比拼客户数量的关键原因,也是在终端的效果不是那么出色。这次3nm三星在技术上并不落后,同时三星的代工价格也比台积电低不少,说不定这会吸引到一些用户。

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