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3nm量產,三星真的贏了嗎?

日前三星已官宣,3nm製程工藝正式量產,且首次用上了全環繞柵極電晶體技術(簡稱“GAA”)。三星宣稱,與5nm工藝相比,第一代3nm效能提升23%,功耗下降45%,同樣電晶體密度的前提下,面積減少16%。第二代3nm工藝效能提升30%,功耗下降50%,且同樣電晶體密度 的前提下,面積減少35%。

圖源:pixabay

對於全球首個量產的3nm工藝,韓國媒體一致表示看好,中國臺灣方面專家卻持不同態度。臺灣工研院產科國際研究所總監楊瑞臨表示,GAA工藝根本沒有成熟,相關的測量、蝕刻、材料、化學品等方面,都存在問題,三星完全是趕鴨子上架。

考慮到臺灣晶元代工廠臺積電與三星是競爭關係,臺灣專家的言論未必沒有主觀情緒在。那麼三星3nm工藝究竟如何,表現會比5nm工藝強多少呢?

製程工藝之爭,已到白熱化階段

最初製程工藝的競爭主要在手機領域,2016年臺積電與三星10nm工藝正式投產,距今不過6年時間,3nm工藝竟然進入了量產階段,平均每年製程工藝都要升級1nm左右。

很快,製程工藝從手機領域捲到了PC領域,蘋果M系列自研處理器直接用上了當時臺積電最先進的5nm工藝。AMD雖然有些落後,但銳龍CPU也用上了臺積電6nm工藝,這樣一來Intel就難受了,仍守著14nm工藝,10nm工藝剛剛投產。於是,Intel指責臺積電、三星玩文字遊戲,並把自家的10nm工藝強行命名為“Intel 7”。

誠然,從電晶體密度方面來看,Intel 10nm製程工藝與臺積電、三星的7nm工藝差不多。

只是Intel的行為可以明顯看出晶圓代工方面競爭過於激烈,導致廠商都出現了焦慮感。三星與臺積電是全球最大的兩家晶圓代工廠,明爭暗鬥自然更加激烈。

製程工藝越來越小,想要進步就越難越難。我們原本期望今年秋季臺積電3nm工藝可以投產,由蘋果A16仿生處理器首發,結果卻讓我們很失望,A16用的是臺積電4nm,臺積電的3nm製程工藝,明年才能正式投產。

更令人失望的地方在於,臺積電第一代3nm工藝用的仍是鰭式場效應電晶體技術(簡稱“FinFET”)。按照這個速度,臺積電第二代3nm工藝大概會在2024年投產,2nm工藝2025年投產,就算進展順利,1nm工藝可能要在2026年或2027年才能投產了。

圖源:臺積電

可三星不會給臺積電反擊的時間,採用GAA電晶體技術的3nm工藝已投產,如果進展順利,1nm工藝會在2025年或2026年投產。目前,三星是唯一3nm工藝投產的晶圓代工廠,也是唯一使用GAA電晶體技術的廠商。可晶片工藝如何,不能只看一個數字,Intel的10nm工藝電晶體密度可達1。088億個/平方毫米,是三星10nm工藝的兩倍,持平三星7nm工藝。

一年投入22萬億韓元(約合人民幣1444億元)的三星,費時費力研發出的3nm工藝,表現究竟會怎樣呢?

這一次,三星會讓我們失望嗎?

楊瑞臨不看好三星,一方面是因為認為三星操之過急,另一方面則是因為三星5nm、4nm工藝表現不算太好。近兩年的高通旗艦芯驍龍888和驍龍8 Gen 1用的就是三星工藝,但表現並不算出色,甚至讓驍龍865/驍龍870被封為一代神U。

今年5月,高通釋出了驍龍8+ Gen 1,改用臺積電4nm製程工藝。從極客灣釋出的工程機評測來看,功耗和發熱表現非常出色,能耗比僅次於蘋果A系列仿生處理器,Android處理器中唯有天璣8100能夠與之抗衡。這還是在工程機上,如果經過廠商的最佳化,再加上旗艦級散熱,表現可能會更出色。

圖源:極客灣

對於三星來說,這並不是一個好訊息,高通改用臺積電4nm後,SoC表現立刻就好了一大截,而且三星還失去了高通這個大客戶。

在手機CPU行業,高通、蘋果、聯發科是出貨量最大的三家,之前蘋果和聯發科都是臺積電的客戶,如今高通也倒向了臺積電,三星的大客戶嚴重流失。

然而三星的3nm工藝表現究竟如何,沒人能妄下斷論。之前的製程工藝表現不好,不代表3nm工藝表現也不好,尤其是GAA電晶體技術的應用,很可能讓三星製程工藝發生翻天覆地的變化。不過楊瑞臨所說的,新技術不夠成熟,情況也確實存在,否則長期處於領先地位的臺積電,也不會第一代3nm工藝仍堅持FinFET電晶體技術。

目前還沒有基於三星3nm工藝的晶片釋出,我們也無從得知這款晶片的具體表現。與其討論三星3nm工藝如何,倒不如想想哪家廠商會選擇三星3nm工藝,這才是三星面臨的最嚴峻的問題。

三星3nm,客戶究竟是誰?

三星現在最頭疼的問題,應該就是3nm工藝的產能,究竟要給誰用了。對於製程工藝需求比較高的,一般都是手機SoC,因為手機需要握在手裡,大多時間不會插電使用,所以對晶片功耗和發熱的要求比較高。

可是現在蘋果、聯發科、三星都倒向了臺積電,韓國數碼博主@GaryeonHan又爆料稱,三星要放棄自研Exynos晶片。這麼一來,三星似乎只有一個選擇了——紫光展銳。紫光展銳不是沒推出過旗艦芯,只是因為品牌知名度不夠,消費者和廠商對其沒有充分信任,所以網友們對紫光展銳的虎賁系列處理器不夠了解。

圖源:Twitter截圖

現在紫光展銳就可以用三星獨家3nm工藝做噱頭,狠狠營銷一波,再與手機廠商合作,讓他們推出一些試水的虎賁旗艦,或許能夠吸引一些熱度和想要嚐鮮的消費者。

其次,AMD和NVIDIA也是三星的潛在客戶。先說AMD,這些年一直在用臺積電工藝,但是臺積電的先進工藝價格通常比較昂貴,且產能有限,根本沒有AMD的份。因此,AMD所用的工藝,基本都比蘋果、聯發科落後一代。三星可以用產能和價格優勢,吸引AMD。

圖源:pixabay

NVIDIA的RTX 30系列顯示卡,用的就是三星8nm工藝。有傳言稱,RTX 40系列顯示卡會用臺積電5nm工藝,但未能確定。三星可以趁著與NVIDIA仍有合作,近水樓臺先得月,與其商談後續合作,只要三星3nm價格比臺積電便宜,不怕NVIDIA不繼續貪便宜。

PC不需要與使用者直接接觸,而且一般都是插電使用,對於製程工藝的要求其實沒有那麼高,只是這幾年各行各業太捲了,使用者對於電腦CPU、顯示卡的功耗和發熱量要求越來越高,所以Intel、NVIDIA、AMD才不得不捲起來。

失之東隅收之桑榆,失去了高通的三星,看似損失了一個大客戶,但誰又能肯定,沒有其它企業與三星建立新合作呢?一切都要靠實力說話,只要三星3nm工藝表現出色,還怕蘋果、高通不回到三星的懷抱嗎?