三星3nm良率僅20%，仍不放棄Exynos 2500處理器，欲打造“十核怪獸”

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/吳子鵬）根據(jù)韓國(guó)媒體的最新報(bào)道，三星Exynos 2500的良品率目前僅為20%，遠(yuǎn)低于量產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，但三星仍在積極尋求解決方案，以期在今年10月前將良品率提升至60%。

據(jù)悉，導(dǎo)致Exynos 2500良率不佳的原因是，這顆SoC基于三星第二代3nm GAA制程工藝——SF3工藝，然而目前第二代SF3工藝的良率僅為20%。

三星第二代SF3工藝進(jìn)展不如預(yù)期

今年初，有知情人士向韓媒透露，三星已經(jīng)開(kāi)始試產(chǎn)自己第二代SF3工藝，被視為該公司發(fā)展的一大里程碑。

三星于2022年開(kāi)始量產(chǎn)第一代SF3工藝，并公布3nm GAA架構(gòu)。在這個(gè)架構(gòu)里，三星首次實(shí)現(xiàn)了GAA“多橋-通道場(chǎng)效應(yīng)晶體管”（MBCFET），打破了FinFET技術(shù)的性能限制，通過(guò)降低工作電壓水平來(lái)提高能耗比。如下圖所示，三星3nm GAA架構(gòu)采用了寬通道的納米片，相較于窄通道納米線的GAA 技術(shù)，這種結(jié)構(gòu)創(chuàng)新能夠帶來(lái)更好的性能和能耗比。

先進(jìn)工藝路線迭代，圖源：三星

三星在技術(shù)博客中提到，寬通道的納米片讓 MBCFET結(jié)構(gòu)有4個(gè)平面作為溝道，優(yōu)化了On-Off特性，從而降低工作電壓并帶來(lái)更高的功率效率。根據(jù)三星方面的數(shù)據(jù)，第一代SF3工藝相較于5nm工藝，可以使功耗降低45%，性能提升23%，芯片面積減少16%。

寬通道納米片和窄通道納米線對(duì)比，圖源：三星

相較于三星第一代SF3工藝，第二代SF3工藝可以在同一單元內(nèi)實(shí)現(xiàn)不同的柵極全能（GAA）晶體管納米片通道寬度，提供更大的設(shè)計(jì)靈活性。此外，第二代SF3工藝能夠顯著改善芯片的PPA特性，以更高的晶體管密度實(shí)現(xiàn)更好的芯片性能。三星方面的數(shù)據(jù)顯示，第二代SF3工藝可以使功耗進(jìn)一步降低50%，性能提升30%，芯片面積減少35%。

根據(jù)三星公布的工藝路線圖，第二代SF3工藝可能命名為SF3P，采用優(yōu)化的3GAP+結(jié)構(gòu)。按照原計(jì)劃，三星希望在今年6月份，也就是當(dāng)下的階段將第二代SF3工藝的良率提升到60%，以順利量產(chǎn)商用的Exynos 2500手機(jī)芯片，不過(guò)目前良率改善的進(jìn)展明顯不如預(yù)期，第二代SF3工藝良率僅為20%。

三星先進(jìn)工藝路線圖，圖源：三星

不過(guò)，三星目前依然對(duì)第二代SF3工藝和Exynos 2500手機(jī)芯片量產(chǎn)充滿信心，以期在今年10月前將良品率提升至60%。

三星欲打造十核性能怪獸

在三星內(nèi)部，對(duì)Exynos 2500手機(jī)芯片寄予厚望，認(rèn)為其是延續(xù)三星高端手機(jī)配三星高端芯片戰(zhàn)略的重要一步，如果Exynos 2500量產(chǎn)計(jì)劃不順，三星可能要在Galaxy S25系列上被迫去選擇高通的旗艦芯片，這并不是該公司想要的旗艦手機(jī)戰(zhàn)略，認(rèn)為在差異化創(chuàng)新方面是有欠缺的。

據(jù)悉，三星Exynos 2500的設(shè)計(jì)理念是采用最先進(jìn)的3nm工藝，和堪稱“堆料”的架構(gòu)設(shè)計(jì)，在性能和能耗表現(xiàn)上超越高通同期的驍龍8芯片。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面，三星Exynos 2500被認(rèn)為將繼續(xù)采用“1＋2＋3＋4”的十核四叢集CPU架構(gòu)，這一架構(gòu)和Exynos 2400是一致的。

在Exynos 2400上，三星便是采用了十核四叢集CPU架構(gòu)，包括1個(gè)超大核（Arm Cortex-X4@3.20GHz）、2個(gè)高頻大核（Arm Cortex-A720@2.90GHz）、3個(gè)低頻大核（Arm Cortex-A720@2.60GHz）和4個(gè)小核（Arm Cortex-A520@2.00GHz）。在GPU方面，Exynos 2400配備了基于AMD最新GPU構(gòu)架RDNA3的Xclipse 940 GPU，提供了改進(jìn)的游戲性能和光線追蹤性能。另外，為了增強(qiáng)AI性能，Exynos 2400還搭載了一款名為“17K MAC”的NPU。不過(guò)，Exynos 2400并沒(méi)能用上三星的第一代SF3工藝，而是選擇了4LPP+工藝，比三星初代的SF4工藝更好，但是性能不如高通驍龍8 Gen3所采用的臺(tái)積電（TSMC）N4P工藝。

在Exynos 2500上，三星選擇了近乎孤注一擲的做法。不僅基于第二代SF3工藝打造，而且將十核四叢集里面的核心進(jìn)行了升級(jí)。據(jù)悉，Exynos 2500將會(huì)改用Arm Cortex-X925超大核和Arm Cortex-A725大核，相比Exynos 2400中的Arm Cortex-X4和Arm Cortex-A720會(huì)帶來(lái)性能的進(jìn)一步提升，最高主頻可能達(dá)到3.6GHz。

Arm Cortex-X925超大核被認(rèn)為是Arm公司近些年最大的性能飛躍，是Arm公版架構(gòu)中最新的超大核架構(gòu)，內(nèi)部代號(hào)為代號(hào)“Blackhawk”（黑鷹）。Arm Cortex-X925是Arm CEO Rene Haas的工作重點(diǎn)之一，目標(biāo)是盡可能縮小與蘋(píng)果自研CPU內(nèi)核的差距，甚至是超越。與現(xiàn)階段的Arm Cortex-X4相比，Arm Cortex-X925單核性能提升36%，亂序 (OoO) 執(zhí)行能力提升 25-40%。

率先搭載Arm Cortex-X925超大核的并不是三星的Exynos 2500，而是聯(lián)發(fā)科天璣9400，據(jù)悉聯(lián)發(fā)科參與了Arm Cortex-X925的研發(fā)。聯(lián)發(fā)科天璣9400將采用臺(tái)積電第二代3nm工藝制程N(yùn)3E，芯片的性能也是非常值得期待的，預(yù)計(jì)將會(huì)是2025年性能最強(qiáng)的手機(jī)處理器之一。

雖然聯(lián)發(fā)科天璣9400和三星Exynos 2500都還沒(méi)有發(fā)布，不過(guò)此前一份跑分?jǐn)?shù)據(jù)讓我們得見(jiàn)Arm Cortex-X925超大核的性能。在一份曝光的跑分成績(jī)單上，2GHz主頻的Arm Cortex-X925超大核的IPC性能已經(jīng)和蘋(píng)果A17 Pro接近。而在聯(lián)發(fā)科天璣9400和三星Exynos 2500上，這款核心的主頻將超過(guò)3GHz。正如Arm公司所言，Arm Cortex-X925超大核將引領(lǐng)單線程 IPC 的發(fā)展

在大核方面，三星預(yù)計(jì)將從Exynos 2400的Arm Cortex-A720升級(jí)到Arm Cortex-A725。預(yù)計(jì)這一升級(jí)將和高通驍龍8 Gen4保持一致，后者在驍龍8 Gen3也是采用了Arm Cortex-A720這款大核。當(dāng)然，雖然驍龍8 Gen3核心數(shù)量少，但是核心的主頻更高，其中大核方面，擁有3個(gè)主頻3.2GHz的Cortex-A720大核+2個(gè)主頻3.0GHz 的Cortex-A720大核，這使得驍龍8 Gen3的性能非常強(qiáng)勁。

Arm Cortex-A720是第一個(gè)基于Armv9.2架構(gòu)的高性能內(nèi)核，與其前身Cortex-A715相比，將能效提高了20%，能夠在功率受限的情況下，提供超高的性能。Arm Cortex-A725是第二代Armv9.2架構(gòu)內(nèi)核，與Arm Cortex-A720相比提高了25%的效率和12%的性能。Arm Cortex-A725和Arm Cortex-A520是和Arm Cortex-X925一起發(fā)布的“中等”和“小型”核心，因此這是一套完整的核心體系。

從制程和核心配置來(lái)看，三星Exynos 2500具有非常大的野心，希望借助三星第二代SF3工藝，以及十核架構(gòu)打造一個(gè)“性能怪獸”，讓三星Galaxy S25系列在高端旗艦智能手機(jī)領(lǐng)域更具性價(jià)比。

不過(guò)，如上所述，即便三星對(duì)Exynos 2500的規(guī)劃一切順利，但是其面臨的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)壓力也是非常大的。雖然Exynos 2500擁有更多的核心，不過(guò)高通驍龍8 Gen4就算不增加核心，在更高主頻的情況下，性能也可能不輸Exynos 2500，甚至是比Exynos 2500更出色。值得注意的是，高通的超大核是基于ARM架構(gòu)自研的，性能會(huì)得到進(jìn)一步優(yōu)化。此外，聯(lián)發(fā)科天璣9400也是野心勃勃，預(yù)計(jì)將由1顆Cortex-X925超大核、3顆Cortex-X4超大核、4顆Cortex-A7系列大核組成，全大核的配置在性能方面同樣不容小覷。

結(jié)語(yǔ)

從當(dāng)前的進(jìn)展來(lái)看，Exynos 2500的量產(chǎn)已經(jīng)落后最初設(shè)定的日程，三星第二代SF3工藝成為掣肘產(chǎn)品量產(chǎn)的因素。不過(guò)，三星目前對(duì)此依然信心滿滿，認(rèn)為通過(guò)幾個(gè)月的技術(shù)攻關(guān)，能夠在今年10月份之前解決第二代SF3工藝的良率問(wèn)題，提升到60%以上的量產(chǎn)水平。

在Exynos 2500上，三星繼續(xù)沿用十核四叢集CPU架構(gòu)，并將會(huì)在超大核和大核方面采用Arm公司最新的產(chǎn)品。不過(guò)即便如此，三星Exynos 2500也會(huì)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中倍感壓力，高通驍龍8 Gen4和聯(lián)發(fā)科天璣9400也都實(shí)力強(qiáng)勁。不過(guò)，對(duì)于三星而言的好處是，如果Exynos 2500計(jì)劃順利，三星高端旗艦手機(jī)的規(guī)劃將更加靈活，也能夠提供更高的產(chǎn)品性價(jià)比。