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三星全球率先量产3nm,首个客户是中国矿机芯片公司?
送交者:  2022年07月01日02:21:25 于 [世界游戏论坛] 发送悄悄话


2022-06-30 19:07:57字号:A- A A+来源:观察者网阅读 97192
最后更新: 2022-06-30 22:34:19

【文/观察者网 吕栋】

赶在2022年上半年最后一天,三星“压哨”实现了自己对3nm量产时间的承诺。

今天(6月30日)上午,三星电子发布公告,称该公司已开始量产基于GAA晶体管(Gate-All-Around FET,全环绕栅极)结构的3nm芯片。

这也意味着三星领先台积电,正式成为全球第一家实现3nm制程量产的厂商。

目前,全球有意愿且有条件发展3nm芯片制造的厂商仅剩台积电、三星、英特尔三家,因为他们在购买极紫外光刻机时并不像中国大陆公司一样受到限制。

按台积电披露的计划,该公司的3nm制程将在2022年下半年量产。而英特尔7nm制程改名后的Intel 4也计划在2022年下半年量产。

三星代工业务和半导体研发中心的员工举起三根手指作为3nm的象征,庆祝该公司首次生产采用GAA架构的3nm制程芯片

根据三星公布的数据,与5nm制程相比,3nm制程可以降低45%的功耗、提升23%的性能和缩小16%的芯片面积。而三星之前曾透露,其5nm相较7nm制程,性能提升10%,功耗降低20%。

可见,三星3nm制程在参数上的进步比上一代要大。而且,三星同时透露,第二代3nm制程将有进一步的优化,将降低50%的功耗,提升30%的性能,缩小35%的面积。

值得关注的是,三星在量产3nm制程时首次采用全环绕栅极(GAA)晶体管结构,而量产5nm制程时采用的则是鳍式场效应晶体管(FinFET)结构。

三星透露,该公司选择多桥通道FET(MBCFET)技术来制造首批GAA晶体管芯片,该技术可以打破FinFET的性能限制,通过降低电源电压水平来提高能源效率,同时通过增加驱动电流的能力来提高性能。

图源:三星官网

有半导体行业媒体曾撰文指出,采用GAA晶体管结构制造的芯片,性能有望提升25%,功耗降低50%,而使用FinFET结构,性能和功耗的改善大致都在15%到20%的范围内。

美国芯片设计软件EDA巨头新思科技(Synopsys)的高管也曾指出,GAA晶体管结构象征着制程技术进步的关键转折点,对保持下一轮超大规模创新所需的策略至关重要。

不过,台积电已经宣布,该公司3nm制程仍将采用FinFET晶体管结构,最早到2nm制程时才会使用GAA结构。

2021年9月,台积电方面曾表示,相信FinFET晶体管结构将能给客户提供最成熟的技术、最好的性能及最佳的成本,预计3nm性能可较5nm提升10%至15%,功耗减少25%至30%。

三星今天透露,该公司正在位于首尔南部华城市的晶圆厂生产3nm芯片,其GAA晶体管芯片将应用于高性能、低功耗计算领域,并计划扩展到移动处理器。

今年5月,美国总统拜登参观三星电子的3nm工厂

不过,三星并未透露哪些客户将采用其3nm制程。

6月28日,韩国媒体TheElec援引消息人士的话报道称,三星3nm制程的首个客户是中国比特币挖矿用半导体厂商——上海磐矽半导体有限公司(PanSemi)。

观察者网查询天眼查发现,上海磐矽半导体有限公司成立于2016年3月,注册资本为4500万元,法定代表人为陈建兵,经营范围包括从事电子元器件的研发、销售,集成电路的研发、销售,芯片的设计、研发、销售以及系统集成等。

股权穿透后,上海磐硅半导体有限公司的实控人为香港注册公司研极科技(香港)有限公司。

目前,上海磐矽半导体有限公司官网仅有一个展示页面,称该公司总部位于上海,是一家芯片设计能力为28nm、16nm和10nm的高科技初创公司,专注于数字加密货币和Al应用的专用芯片设计。企查查显示,该公司核心团队只有陈建兵1人,参保人数也仅有3人。

图源:上海磐矽半导体有限公司官网

三星方面对此并没有披露任何信息。

过去两年,美国手机芯片巨头高通一直是三星晶圆代工业务的大客户。TheElec援引的消息人士称,高通已经预约了三星3nm制程的产能,但具体订单会视情况而定。

对三星来说,当务之急是提高3nm制程的良率。今年2月,三星的4nm、3nm制程被曝出“良率造假”。随后,韩国媒体Business Post在4月份爆料,今年年初三星4nm工艺良率仅35%,3nm制程的良率更是只有10%-20%。相比之下,台积电4nm制程良率则高达约70%。

尽管三星方面否认了良率问题,但该公司在原计划的最后一天才开始量产3nm,也显示出一些吃力。

过去一段时间,三星5nm制程的表现饱受质疑,采用三星5nm制程的高通骁龙888由于发热问题严重,被网友戏称为“火龙”。

到底是三星生产工艺存在问题,还是高通芯片设计方面的缺陷,一直未有定论。

随后,高通将转单台积电的传言不绝于耳。

今年5月20日,高通发布的新品骁龙7 Gen1继续采用三星的4nm工艺,而更高端的骁龙8+ Gen1则采用的是台积电4nm工艺。这也直接证实了高通转单的传闻。

在前文所述的报道中,TheElec援引消息人士称,高通首先把3nm的“任务”交给了台积电,因为三星的良率无法满足要求。如果台积电的3nm也出现问题,高通才会考虑三星。

韩媒报道截图

除自身的良率问题之外,三星3nm制程量产的时间点也并不算好。进入2022年,俄乌冲突、全球通胀叠加疫情反复,全球消费电子行业持续低迷,而手机正是使用先进制程较大的领域。

市场调研机构CINNO Research发布的报告指出,2022年前四个月,国内疫情影响下手机市场需求疲软,消费意愿降低,国内手机销量同比下降超三成。进入5月,整体下行趋势没有停止,各大手机厂商库存水位处于历史高位,供应链方面也传出手机厂商下调预期与砍单。

CINNO Research数据显示,5月中国大陆市场智能手机销量约为1912万台,较4月销量环比增加8.6%,规模上有所恢复,但与去年同期相比,同比降幅依然高达19.7%,创下2015年以来最差的5月单月销量。

图源:CINNO Research

更重要的是,随着先进制程的研发成本越来越高,如果下游应用规模萎缩,将无法摊薄先进制程的研发费用,甚至造成企业亏损。

美国乔治敦大学沃尔什外交学院安全与新兴技术中心(CSET)发布的数据显示,台积电一片采用3nm制程的12英寸晶圆,代工制造费用约为3万美元,大约是5nm的1.75倍。

在裸片(die)面积不变、良率不变的情况下,未来苹果A17处理器如果采用3nm制程,成本将上涨到154美元/颗,成为iPhone成本最高的部件,而5nm的A15处理器只是iPhone 13的第三大成本零部件(低于显示屏和摄像头模组)。

成本上升,需求下滑,对三星来说并不是好事。

不过,目前的晶圆代工市场也并非没有机会。头豹(上海)研究院TMT行业首席分析师刘颀在接受观察者网采访时指出,半导体行业正处于“结构性成长”阶段,尽管消费电子出现下滑,但车载、物联网、服务器等领域的需求仍然处于高位。以车载芯片为例,目前“缺芯”现象短期内还无法得到缓解,高景气度依旧。

他提到,以台积电等代工厂为例,除消费电子这一大的下游应用领域需求有下滑外,车载、物联网、服务器等细分领域的需求增长仍处于高位,台积电则通过已有产能规划的调整、新增产线扩充产能等方式,直接把握来自于这些领域的下游强劲需求,获得增长动能。

在此背景下,台积电近期接连传出要在中国大陆、中国台湾和日本扩产及继续涨价的信息,该公司高管更表态称今年营收增速将高于去年5个百分点,达到30%。

尽管三星罕见比台积电率先量产了3nm,但在晶圆代工市场份额上,三星与台积电仍不可同日而语。

TrendForce集邦咨询发布的数据显示,在2022年一季度的全球晶圆代工市场中,台积电以53.6%的份额位居榜首,三星以16.3%位居次席。值得注意的是,三星由于电视,智能手机等需求萎靡,及4nm扩产与良率改善速度不如预期等因素,成为唯一营收负增长的晶圆代工厂,环比减少3.9%,市占率也环比下滑了两个百分点。


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