三星VS台积电,3nm代工战趋白热化

芯片界小小学生 2024-05-25 03:00:51

近期,据外媒报道,三星内部正计划大动员,并启动内部代号为“NEMO”的战略,全力争取英伟达的3nm制程芯片代工订单,意图打破台积电独占英伟达AI芯片代工的现状。

三星和台积电的先进制程代工大战一触即发了。

3nm制程工艺可以说是目前最为尖端的半导体制程技术之一。目前,台积电在3nm制程方面处于领先地位。台积电在其近日举办的技术研讨会上表示,其3nm工艺节点已步入正轨,N3P节点将于2024年下半年投入量产。

N3P节点是台积电3nm工艺制程的第三代,前两代分别为N3B和N3E。其中,N3B生命周期较短,苹果是唯一的主要客户。N3E制程则为N3B的宽松版本,取消了一些EUV层,也牺牲了一些晶体管密度,但有助于降低生产成本,并扩大制程窗口和良率,已于2023年第四季度量产。台积电也在近期表示N3E制程节点的良率获得进一步提高,已经可以媲美成熟的5nm工艺。

同时,台积电高管也表示N3P工艺目前已经完成质量验证,其良品率可以接近于N3E。相较于N3E,N3P可以提供更好的性能和功耗表现,如在相同功耗下性能提升约4%,或在匹配时钟下功耗降低约9%。对于由逻辑、SRAM 和模拟元件组成的典型芯片设计,晶体管密度也提高了4%。

但在3nm制程工艺节点,台积电继续采用了FinFET技术,而三星则已经转向Gate-All-Around(GAA)技术。相比于传统的FinFET技术,GAA技术能够提供更高的性能和能耗比。

目前,三星的3nm制程也已经开发到第二代,虽然三星率先采用了GAA技术,但却一直受困于良率问题。有消息人士之前就表示,三星3nm工艺的初期良率仅为10%-20%,后提升了3倍多,也就是最高达60%,这相对于台积电的3nm制程的良率而言,依然偏低。而据韩媒最近的报道,三星即将在今年上半年量产其第二代3nm制程,但目前的良率仍仅有20%。尽管如此,三星也想凭借这一代的制程,进一步缩小与台积电之间的差距,从而赢得英伟达订单。对此,三星晶圆代工部门也开始不惜一切代价,提升第二代3nm制程技术的良率。

那作为被争夺方的英伟达是什么态度呢?英伟达CEO黄仁勋在5月21日出席戴尔在拉斯维加斯举行的戴尔科技全球大会上受访时表示:“中国台湾处于全球技术供应链中心,英伟达需要台湾,会持续依靠台湾科技业。”

有业界人士对此解读为,台积电仍是英伟达最重要的晶圆代工伙伴,这一现状短期内不会改变。其实早在生产H100时黄仁勋就表示,不会考虑新增第二家晶圆代工,主要原因是整个设计代工流程上,做一次都很困难了,分开两家代工做两次流程更困难。H100就是由台积电独家代工的。

而将于今年第二季度上市的、性能更为强劲的H200,大概率也将是由台积电独家代工,采用的是台积电的3nm制程。此前有消息称,因为英伟达的庞大订单需求,已经让台积电的3nm产能几近满载。

目前,三星想要和台积电在3nm制程工艺上一争高下,面临的挑战还不小。一是其3nm制程工艺的良率和生产效率达不到要求,三星还是要努力提升其3nm制程工艺的良率和生产效率。另外,就如上述黄仁勋所说的,不同的代工厂商就意味着不同的代工流程,想要让客户改弦更张,就要能拿出足够吸引他们的条件和优势,否则他们何必要冒险。

而对于三星来说有利的是,先进制程代工的需求是在不断增长的。随着AI技术的发展,很多大型科技公司,如谷歌、微软等都在寻求自研AI芯片,这些芯片都需要代工厂商帮忙制造,而目前台积电的产能可能会是一个问题,为此,台积电也在不断地进行建厂和扩大产能,但远水可能解不了近渴,这对于三星来说可能是一个收获订单的机会。三星只有累积足够多的经验和案例,才有更多的谈判资本。

另外,自然灾害和地缘政治或许也会成为三星缩短与台积电之间差距的因素之一。此前就有韩国市场分析师指出,2024年因为地震、地缘政治等不稳定的“台湾风险”显现,是三星缩小与台积电差距的最佳时机。尤其,在4月份台湾地震时,台积电主要的生产基地遭受冲击,导致生产中断的情况。其表示,考察到台湾地震和两岸关系的地缘政治风险,三星电子有望成为全球內存和代工供应链多元化的优先选择。

美国媒体也指出,世界上80%-90%的先进芯片都是在台湾地区生产的。但是,台湾地区是地震多发地区,三星可以利用这一点机会,积极获取客户的转换青睐。

但靠天靠地还不如靠自己。

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