4nm、3nm、2nm制程的爭奪戰(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，即市場對其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，特別是采用臺積電7nm制程后，更使AMD如虎添翼，對英特爾的市場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仍在演進(jìn)，有報道稱，明年，臺積電有可能再獲英特爾CPU和GPU訂單，預(yù)計在2021年問市的英特爾Xe架構(gòu)DG2圖形處理器可能交由臺積電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)，而臺積電在GPU方面也累積了不少經(jīng)驗，因為英偉達(dá)和AMD的GPU都交給其生產(chǎn)過。

如果情況屬實的話，那么剛剛實現(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，但實際上是兩代工藝了，7nm是全新的節(jié)點，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。

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

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，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移動平臺，也采用了三星8nm工藝制造。

在GPU方面，有報道稱，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，在礦機領(lǐng)域，用到的先進(jìn)制程也很多，例如，螞蟻與神馬礦機，就采用了臺積電7nm和三星的8nm。臺積電7nm性能占優(yōu)，但因為客戶太多，因此產(chǎn)能與價格上有劣勢。相比之下，三星的8nm雖然性能差一些，但成本低很多，除了供給三星手機外，礦機出貨量較大。據(jù)悉，嘉楠也由臺積電7nm轉(zhuǎn)向了三星的8nm。

7nm

7nm有多個版本，而且臺積電和三星這兩家的劃分和命名也有差異。

三星在14nm時代是領(lǐng)先于臺積電的，但在10nm，特別是7nm節(jié)點被臺積電反超了，不過，三星在定價方面一直都有競爭優(yōu)勢。

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的臺積電第二代7nm則領(lǐng)先三星近一年實現(xiàn)了量產(chǎn)。

臺積電

臺積電7nm在2017年底就有試產(chǎn)，2018年實現(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%，同時降低了功耗。

臺積電7nm工藝量產(chǎn)后，2019年有100多個芯片陸續(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，且都在爭取臺積電7nm產(chǎn)能，使其相關(guān)產(chǎn)線處于滿負(fù)荷運轉(zhuǎn)狀態(tài)，交貨時間從原本的2個月拉長到半年，客戶一直在排隊搶產(chǎn)能。

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

高通方面，驍龍865將采用7nm工藝。據(jù)悉，驍龍865采用的是臺積電的7nm “N7P”工藝，這一工藝由7nm制程改進(jìn)而來。對于驍龍865為何使用臺積電第一代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)時間，但是它對最終用戶體驗不會有太多實質(zhì)影響。代工驍龍865，是繼之前的驍龍855之后，臺積電再次代工高通的高端移動平臺。

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

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

礦機方面，比特大陸下一代礦機芯片S19采用臺積電7nm工藝制造。

目前來看，臺積電的7nm產(chǎn)能依然很搶手。據(jù)悉，今年下半年，臺積電的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)和資本市場關(guān)注的焦點，同時，其在臺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。

實際上，英偉達(dá)與臺積電和三星都有合作。

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

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會采用三星的6nm工藝制造。消息人士稱，麒麟820將會在今年第二季度量產(chǎn)。

三星方面，該公司于2019 年初宣布第一個基于EUV技術(shù)的6nm客戶開始流片。此外，三星原計劃在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，臺積電會在今年第二季度全面量產(chǎn)5nm制程。

因此，臺積電的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手機芯片是臺積電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手機芯片，也將采用5nm。供應(yīng)鏈人士稱，今年，蘋果包下了臺積電三分之二的5nm產(chǎn)能。

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

在這種情況下，臺積電計劃將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)計會在明年采用5nm制程生產(chǎn)。

結(jié)語

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

而三星真正有希望超越臺積電的制程可能是3nm，因為三星是第一家官宣使用全新GAA晶體管的，在3nm節(jié)點將會用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)。

到時候，一眾大牌客戶又將排隊等候產(chǎn)能。無論是買房還是賣方，希望那時能有新的元素或黑馬殺出，為產(chǎn)業(yè)增加新的看點和吸引力。
責(zé)任編輯：tzh