4nm、3nm、2nm制程的爭(zhēng)奪戰(zhàn)即將打響

目前，已經(jīng)量產(chǎn)和即將量產(chǎn)的最先進(jìn)制程主要是7nm和5nm，此外，8nm和6nm作為過渡性質(zhì)的制程，也占據(jù)著一定的市場(chǎng)份額。而具備這幾種先進(jìn)制程量產(chǎn)能力的廠商也只有臺(tái)積電和三星這兩家了。

而另一家半導(dǎo)體制造大廠英特爾，在先進(jìn)制程方面，已經(jīng)落后了，目前，該公司的主力先進(jìn)制程是14nm，不過，英特爾的市場(chǎng)影響力和規(guī)模還是相當(dāng)給力的，這樣就產(chǎn)生了矛盾，即市場(chǎng)對(duì)其CPU的巨大需求，與其先進(jìn)制程產(chǎn)能不足形成了巨大反差，再加上最近兩年AMD的崛起，特別是采用臺(tái)積電7nm制程后，更使AMD如虎添翼，對(duì)英特爾的市場(chǎng)份額形成了很大的擠壓。

在這種情況下，受產(chǎn)能不足困擾的英特爾，最近兩年不斷加大在臺(tái)積電代工芯片的份額，當(dāng)然，代工的主要是AI、通信類產(chǎn)品。目前來看，英特爾芯片外包代工的趨勢(shì)仍在演進(jìn)，有報(bào)道稱，明年，臺(tái)積電有可能再獲英特爾CPU和GPU訂單，預(yù)計(jì)在2021年問市的英特爾Xe架構(gòu)DG2圖形處理器可能交由臺(tái)積電6nm生產(chǎn)。

從制造難度來看，GPU生產(chǎn)工藝技術(shù)低于CPU，較容易生產(chǎn)，而臺(tái)積電在GPU方面也累積了不少經(jīng)驗(yàn)，因?yàn)?a href="http://ttokpm.com/tags/英偉達(dá)/" target="_blank">英偉達(dá)和AMD的GPU都交給其生產(chǎn)過。

如果情況屬實(shí)的話，那么剛剛實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的6nm，以及即將量產(chǎn)的5nm，這么快就被芯片巨頭盯緊了，再加上供不應(yīng)求的7nm，以及作為10nm向7nm過渡的8nm，這幾個(gè)總體供給量有限的先進(jìn)制程產(chǎn)能，如何能在供不應(yīng)求的情況下盡量分配好，成為了賣家幸福的煩惱。

8nm

為了加快追趕臺(tái)積電，三星去年就直接上了7nm EUV工藝，并且在7nm EUV量產(chǎn)前，還推出了8nm工藝。目前，市場(chǎng)上也只有三星提供8nm及8nm LPP制程工藝。

8nm LPP聽上去跟7nm就差了1nm，但實(shí)際上是兩代工藝了，7nm是全新的節(jié)點(diǎn)，8nm LPP是10nm制程的改進(jìn)版本，與7nm相比，其性能相差不多，但成本有明顯優(yōu)勢(shì)。

理論上，與前一代制程相比，新工藝節(jié)點(diǎn)應(yīng)該帶來比前一代節(jié)點(diǎn)低至少15％的面積，但三星的8LPP節(jié)點(diǎn)在擴(kuò)展方面不像臺(tái)積電的7nm制程那樣具有積極性，這使得臺(tái)積電在這一代產(chǎn)品中具有密度優(yōu)勢(shì)。

2018年11月，三星發(fā)布了采用8nm制程的Exynos 9820處理器，這是基于10nm制程的Exynos 9810的后繼產(chǎn)品，被用于韓版三星Galaxy智能手機(jī)，如S10和S10 5G。

2019年9月，三星發(fā)布了首款集成5G能力的處理器Exynos 980，采用的也是8nm制程。Exynos 980是三星推出的首個(gè)5G集成SoC。

高通方面，其驍龍730和驍龍730G芯片，也采用了8nm LPP制程工藝，不過不支援5G。另外，驍龍765和驍龍765G移動(dòng)平臺(tái)，也采用了三星8nm工藝制造。

在GPU方面，有報(bào)道稱，英偉達(dá)即將推出的下一代 GPU “安培”（Ampere），面向數(shù)據(jù)中心的版本會(huì)用三星7nm制程工藝，而Videocardz網(wǎng)站接到匿名爆料，稱某款安培游戲GPU會(huì)用8nm LPP工藝，且已經(jīng)準(zhǔn)備流片了。就目前情況來看，安培GPU采用三星8nm LPP制程的可能性還是挺高的。

另外，在礦機(jī)領(lǐng)域，用到的先進(jìn)制程也很多，例如，螞蟻與神馬礦機(jī)，就采用了臺(tái)積電7nm和三星的8nm。臺(tái)積電7nm性能占優(yōu)，但因?yàn)榭蛻籼?，因此產(chǎn)能與價(jià)格上有劣勢(shì)。相比之下，三星的8nm雖然性能差一些，但成本低很多，除了供給三星手機(jī)外，礦機(jī)出貨量較大。據(jù)悉，嘉楠也由臺(tái)積電7nm轉(zhuǎn)向了三星的8nm。

7nm

7nm有多個(gè)版本，而且臺(tái)積電和三星這兩家的劃分和命名也有差異。

三星在14nm時(shí)代是領(lǐng)先于臺(tái)積電的，但在10nm，特別是7nm節(jié)點(diǎn)被臺(tái)積電反超了，不過，三星在定價(jià)方面一直都有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

三星在2018年10月宣布其7nm LPP（Low Power Plus）制程進(jìn)入量產(chǎn)階段，三星在 7nm制程技術(shù)上跳過了DUV階段，直接進(jìn)入EUV技術(shù)。而采用EUV的臺(tái)積電第二代7nm則領(lǐng)先三星近一年實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)。

臺(tái)積電

臺(tái)積電7nm在2017年底就有試產(chǎn)，2018年實(shí)現(xiàn)小批量生產(chǎn)，大規(guī)模量產(chǎn)是在2019年，在2019年第二季開始量產(chǎn)N7+（EUV的），與N7相比，N7+的邏輯密度比N7提高15%至20%，同時(shí)降低了功耗。

臺(tái)積電7nm工藝量產(chǎn)后，2019年有100多個(gè)芯片陸續(xù)流片，包括CPU、GPU、AI、加密貨幣芯片、網(wǎng)絡(luò)通信、5G、自動(dòng)駕駛等芯片?？蛻舭ㄌO果、華為海思、聯(lián)發(fā)科、高通、英偉達(dá)、AMD、賽靈思、比特大陸等。蘋果的A13處理器、海思的5G基站芯片，以及AMD的GPU、CPU和服務(wù)器芯片都集中在2019下半年出貨，且都在爭(zhēng)取臺(tái)積電7nm產(chǎn)能，使其相關(guān)產(chǎn)線處于滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，交貨時(shí)間從原本的2個(gè)月拉長(zhǎng)到半年，客戶一直在排隊(duì)搶產(chǎn)能。

具體來看，華為海思于去年9月推出的麒麟990 5G芯片采用了臺(tái)積電的7nm EUV工藝，聯(lián)發(fā)科的天璣1000也采用臺(tái)積電7nm工藝制造。

高通方面，驍龍865將采用7nm工藝。據(jù)悉，驍龍865采用的是臺(tái)積電的7nm “N7P”工藝，這一工藝由7nm制程改進(jìn)而來。對(duì)于驍龍865為何使用臺(tái)積電第一代7nm（N7P）工藝，而沒使用其第二代7nm EUV，高通方面表示，EUV技術(shù)能讓晶圓制造商避免雙重、三重、四重曝光，從而節(jié)省大量的晶圓生產(chǎn)時(shí)間，但是它對(duì)最終用戶體驗(yàn)不會(huì)有太多實(shí)質(zhì)影響。代工驍龍865，是繼之前的驍龍855之后，臺(tái)積電再次代工高通的高端移動(dòng)平臺(tái)。

蘋果方面，2019年9月推出的iPhone 11系列所采用的A13仿生芯片，是由臺(tái)積電7nm EUV工藝打造。

另外，由于高通X55采用臺(tái)積電7nm生產(chǎn)，在蘋果（iPhone 12系列將配備高通驍龍X55基帶）帶動(dòng)下，高通已大舉預(yù)訂2020年7nm產(chǎn)能。

礦機(jī)方面，比特大陸下一代礦機(jī)芯片S19采用臺(tái)積電7nm工藝制造。

目前來看，臺(tái)積電的7nm產(chǎn)能依然很搶手。據(jù)悉，今年下半年，臺(tái)積電的7nm產(chǎn)能將增至每月14萬片。這其中，AMD占據(jù)著不小的份額，由于該公司最近兩年快速崛起，成為了行業(yè)和資本市場(chǎng)關(guān)注的焦點(diǎn)，同時(shí)，其在臺(tái)積電的訂單量也大增，據(jù)悉，今年，AMD的7nm訂單將增加一倍，每月需要3萬片晶圓的產(chǎn)能，占臺(tái)積電7nm晶圓總產(chǎn)能的21%。此外，華為海思和高通所占比例相似，將占7nm產(chǎn)能的18%左右，而聯(lián)發(fā)科將占14%。

三星

與臺(tái)積電相比，三星7nm的產(chǎn)能利用率則遜色了很多，在量產(chǎn)初期，是以10K左右的少量量產(chǎn)開始的，隨著客戶下單量增加，持續(xù)提升產(chǎn)能。

初期，除了三星自家之外，三星7nm EUV的客戶只有IBM，雙方曾對(duì)外表示將合作開發(fā)下一代高性能Power處理器。

2019年7月，英偉達(dá)韓國業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人Yoo Eung-joon表示，英偉達(dá)與三星達(dá)成合作協(xié)議，將采用三星7nm EUV工藝生產(chǎn)下一代GPU。

實(shí)際上，英偉達(dá)與臺(tái)積電和三星都有合作。

高通方面，其驍龍735會(huì)采用三星7nm EUV工藝，這也有利于5G終端降價(jià)。

2月20日，三星宣布，在韓國華城工業(yè)園新開一條專司EUV技術(shù)的晶圓代工產(chǎn)線V1，主要用于量產(chǎn)7nm。

目前，V1已經(jīng)投入7nm和6nm EUV移動(dòng)芯片的生產(chǎn)工作，未來可代工到最高3nm水平。根據(jù)三星規(guī)劃，到2020年底，V1產(chǎn)線的總投入將達(dá)60億美元，7nm及更先進(jìn)制程的總產(chǎn)能將是2019年的3倍。

6nm

臺(tái)積電于2019年4月推出了6nm制程（N6），它是基于7nm工藝改進(jìn)的，設(shè)計(jì)方法與7nm工藝完全兼容，隨著EUV技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用，N6的邏輯密度將比N7提高18%。

根據(jù)規(guī)劃，臺(tái)積電的6nm制程于2020年第一季度試產(chǎn)，并于年底前進(jìn)入量產(chǎn)。

近期，紫光展銳發(fā)布了基于臺(tái)積電6nm EUV工藝的5G SoC虎賁T7520，據(jù)悉，該款芯片技術(shù)難度提升了70%，相對(duì)上一代12nm芯片，資金投入增加了4倍。

另外，麒麟820可能是華為一款定位中端的5G處理器，有傳言稱，這款芯片將采用臺(tái)積電的6nm工藝制造，并支持5G通信網(wǎng)絡(luò)。還有一種說法，是麒麟820會(huì)采用三星的6nm工藝制造。消息人士稱，麒麟820將會(huì)在今年第二季度量產(chǎn)。

三星方面，該公司于2019 年初宣布第一個(gè)基于EUV技術(shù)的6nm客戶開始流片。此外，三星原計(jì)劃在2020年推出6nm LPE版本。三星6nm基于7nm工藝改進(jìn)，在7nm EUV基礎(chǔ)上，運(yùn)用三星的Smart Scaling技術(shù)，縮小芯片面積并降低了功耗。

今年1月，消息人士透露，三星晶圓制造業(yè)務(wù)高管已經(jīng)確認(rèn)6nm工藝芯片實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，雖然三星沒有提及客戶信息，但從目前情況來看，應(yīng)該是高通公司，目前還不確定是哪款芯片。

5nm

目前來看，臺(tái)積電會(huì)在今年第二季度全面量產(chǎn)5nm制程。

因此，臺(tái)積電的5nm繼其7nm之后，又成為了業(yè)界的香餑餑，產(chǎn)能供不應(yīng)求。

首先，蘋果A14處理器和華為海思新款5G規(guī)格Kirin手機(jī)芯片是臺(tái)積電5nm工藝的首批兩大客戶，此外，高通5G芯片X60及新一代驍龍875手機(jī)芯片，也將采用5nm。供應(yīng)鏈人士稱，今年，蘋果包下了臺(tái)積電三分之二的5nm產(chǎn)能。

此外，業(yè)界大紅大紫的AMD也在爭(zhēng)取臺(tái)積電的5nm訂單，估計(jì)明年會(huì)出貨。至于聯(lián)發(fā)科、英偉達(dá)、賽靈思、比特大陸等重要客戶，也都在后邊排隊(duì)等候臺(tái)積電的5nm產(chǎn)能。

在這種情況下，臺(tái)積電計(jì)劃將5nm月產(chǎn)能由原本的5萬片提升至8萬片。

三星也在加碼研發(fā)5nm工藝，三星此前透露的信息顯示，5nm LPE（5nm Low Power Early）工藝原計(jì)劃今年上半年投入量產(chǎn)，但從目前的情況來看，量產(chǎn)要等到2021年了。

不過，三星拿下了高通X60芯片的部分訂單，預(yù)計(jì)會(huì)在明年采用5nm制程生產(chǎn)。

結(jié)語

目前來看，晶圓代工爭(zhēng)奪的焦點(diǎn)從原來的7nm，上升到了5nm。而隨著市場(chǎng)需求和工藝技術(shù)的進(jìn)步，明后兩年4nm、3nm、2nm制程的爭(zhēng)奪戰(zhàn)也會(huì)打響。

而三星真正有希望超越臺(tái)積電的制程可能是3nm，因?yàn)槿鞘堑谝患夜傩褂萌翯AA晶體管的，在3nm節(jié)點(diǎn)將會(huì)用GAA環(huán)繞柵極晶體管取代FinFET晶體管，三星希望2021年量產(chǎn)3nm工藝，而今年上半年完成3nm工藝開發(fā)。

到時(shí)候，一眾大牌客戶又將排隊(duì)等候產(chǎn)能。無論是買房還是賣方，希望那時(shí)能有新的元素或黑馬殺出，為產(chǎn)業(yè)增加新的看點(diǎn)和吸引力。
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