三星3nm工艺良品率不及20%,弯道超车受阻?

作者:Yu 来源:原创 2022-04-24

  TrendForce集邦咨询最新研究显示,2021年第四季前十大晶圆代工业者产值合计达295.5亿美元,其中,台积电第四季营收达157.5亿美元,拥有全球超过五成的市占率,稳居第一;三星本季营收至55.4亿美元,位列第二。

三星3nm工艺良品率不及20%,弯道超车受阻?

  虽然,三星电子的市场份额仅为台积电三分之一,但三星电子一直在积极奋力追赶台积电。就研发投入而言,台积电2020年研发经费首度超过1000亿元新台币,2021年达到了1250亿元新台币(约277.28亿元人民币)。三星在半导体领域的研发投入在2020年为21.2万亿韩元,在2021年的研发投资达到了22万亿韩元(1150亿人民币)。

  三星台积电对决3nm制程

  从目前来看,全球芯片制造的发展趋势基本上都集中在更小的栅极、更好的刻蚀、更优的封装上,芯片微型化越来越极端。而纵观全球芯片代工厂,有能力生产7nm以下制程芯片的厂商,只有台积电、三星电子。现在这两位老对手的最新战火,也已经蔓延到3nm。

  据悉,台积电的3nm工艺使用的是FinFET晶体管架构,这与5nm和7nm工艺所采用的技术架构相同。

  台积电总裁魏哲家在近几期的财报分析师电话会议上表示,计划2022年量产3nm芯片。对于3nm工艺的前景,魏哲家表示,在高性能计算和智能手机应用方面会有强劲的需求,高水平的客户也对他们的这一制程工艺有兴趣,预计3nm工艺第一年的投片,将高于5nm和7nm工艺同期。

  三星电子也对3nm工艺寄予厚望,多年前就已开始研发事宜,希望借此实现对台积电的超车。与台积电不同的是,三星电子决定淘汰FinFET晶体管架构,在其3nm工艺中使用GAAFET (Gate-All-Around)设计,与7nm工艺相比,可以减少50%的能耗,增加30%的性能。

  如果三星电子成功,那将使其有朝一日成为苹果公司和先进微设备公司等现在依赖台积电等代工厂的首选芯片制造商的一个突破。

  深陷良品率泥潭

  不过,近日,有韩国媒体报道称,三星电子3nm制程工艺的良品率,才到10%-20%,远不及公司期望的目标,在提升3nm工艺的良品率方面,陷入了挣扎。

  良品率是衡量芯片工艺效率的指标,它是指晶圆中满足所需质量测试标准的芯片数量。在全面制造开始之前,代工厂会密切评估新工艺技术的早期生产运行中的良品率。

  实际上,三星电子的芯片代工之路不平坦,此前有报道称,三星电子在4nm工艺生产上虽然取得了Snapdragon 8 Gen 1的订单,但芯片良品率仅为35%左右,导致高通已将Snapdragon 8 Gen 1的部分订单转移给台积电。

  不只是高通,此前英伟达RTX 30 系列主要采用三星电子8nm制程技术生产,但2022年9月将要发布的采用5nm制程的RTX 40系列已确定要与台积电开展合作。

  随着情况的不断恶化,三星已对三星代工高管的潜在欺诈行为展开调查。据韩国媒体报道,三星高管可能已经捏造了5nm和4nm芯片的良品率数据,因此三星为提高良率而分配的资金可能会错位。

  值得一提的是,当前,台积电2nm工艺正在研发中,预计将会在2024年开始生产,2025年正式投产。据悉,台积电将会在2nm工艺上不会继续采用鳍式场效应晶体管技术,而是采用更为先进的GAAFET(全环绕栅极晶体管)。

  台积电预测,HPC(高性能计算)将会是其2022年增长最快的领域。台积电2022年总营收中,高性能计算(HPC)领域的收入预计将超过7000亿新台币(约1551.9亿人民币)。

  由此可见,三星电子如果无法找到提升先进制程良品率的方案,不仅会流失重要客户,还会影响下一步新技术的跟进速度。

  写在最后:

  目前,三星电子与台积电的竞争逐渐白热化,实际上,三星电子在提高其代工能力方面投入了大量资金,追赶台积电,以成为全球第一家代工芯片制造商。但事实证明,这场战斗并不容易,台积电被证明是一个艰难的竞争者。

  现在爆出三星电子3nm工艺的良品率不及预期,如果消息属实,无疑会使交付的数量难以满足代工订单需求,进而影响相关厂商的产品路线图。并且,如果台积电的3nm制程工艺保持着一定良品率的话,那么对三星电子的压力会更大。

   当然,两家芯片代工厂的3nm芯片还没有正式开启量产,在这一过程中还存在着各种不确定性,那么,三星电子能否在3nm制程方面实现弯道超车?我们还是要拭目以待。

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