近日，有臺(tái)媒對(duì)比了半導(dǎo)體工藝10nm及以下制程的技術(shù)指標(biāo)演進(jìn)對(duì)比圖，其中技術(shù)指標(biāo)主要是看晶體管密度，也就是每平方毫米的晶體管數(shù)量。由于目前僅有Intel、臺(tái)積電、三星等少數(shù)幾家廠商掌握了10nm以下的工藝技術(shù)，因此僅統(tǒng)計(jì)了這幾家廠商。

值得注意的是，盡管幾家廠商都是用了nm級(jí)單位，但似乎各家廠商在晶體管密度上具有較大的差別。比如Intel的10nm工藝，單看晶體管密度，甚至已經(jīng)比臺(tái)積電與三星的7nm工藝更高，同時(shí)達(dá)到了其他廠商同類(lèi)工藝的兩倍。

而在7nm時(shí)代，盡管并未量產(chǎn)，但I(xiàn)ntel預(yù)估可以將晶體管密度做到1.8億/平方毫米，值得一提的是，如果單論晶體密度的話，Intel的7nm與臺(tái)積電的5nm及三星的3nm將處于同一水平線。

三星也在近期公布了自己的最新的工藝路線圖計(jì)劃，計(jì)劃顯示，三星的3nm工藝將等到2023年才會(huì)量產(chǎn)，而相比之下，臺(tái)積電已經(jīng)宣布3nm量產(chǎn)時(shí)間在2022年。

不過(guò)需要注意的是，盡管三星3nm工藝量產(chǎn)時(shí)間或?qū)⒙浜?，同時(shí)從晶體管密度來(lái)看，三星的3nm與Intel的7nm工藝相仿，同時(shí)5nm工藝幾乎與Intel的10nm工藝相差無(wú)幾。

這似乎解釋了三星代工的高通驍龍888芯片為什么體驗(yàn)如此不好了，一方面顯然是由于三星技術(shù)還不成熟，無(wú)法處理好更高制程的工藝，但另一方面主要是由于三星步子邁的太大了，過(guò)于想要追趕先進(jìn)制程，這就只能在晶體密度上做文章，比如5nm工藝相比7nm晶體密度上的提升僅有30%，而臺(tái)積電的提升在70%以上。

步子走的太快，也讓三星在對(duì)工藝的高性能調(diào)試上能力越來(lái)越差，比如在三星的7nmLPP量產(chǎn)一年以后，才找到了第一個(gè)高價(jià)值客戶IBM。

為什么會(huì)發(fā)生這種情況，或者說(shuō)為什么三星如今表現(xiàn)的如此激進(jìn)。就是因?yàn)槿且呀?jīng)太久沒(méi)有獲得高價(jià)值的客戶。在10nm節(jié)點(diǎn)之后，8nm與7nmLPP工藝的高端客戶幾乎只有三星自己，甚至在后來(lái)，三星手機(jī)在重點(diǎn)市場(chǎng)（如中國(guó)、美國(guó)等）都不愿意使用三星自己的芯片，而是采購(gòu)高通的芯片，可以看出三星對(duì)于自家的工藝什么樣也心知肚明。

這又引出了另一個(gè)問(wèn)題，那就是高通為什么仍然要堅(jiān)持將芯片訂單交給三星呢？一方面是由于目前蘋(píng)果的A14已經(jīng)獲得了臺(tái)積電3nm的優(yōu)先供應(yīng)權(quán)，如果高通也想要生產(chǎn)芯片，交由臺(tái)積電顯然是來(lái)不及的。

而另一方面則是臺(tái)積電實(shí)在“太貴”了，貴到什么程度？從臺(tái)積電2020年的財(cái)報(bào)來(lái)看，其高端制程的毛利潤(rùn)率高得驚人，達(dá)到了50%以上，哪怕是凈利潤(rùn)率也高達(dá)38%。

要知道臺(tái)積電可并不是一家終端廠商，只是一家代工廠而已，哪怕是蘋(píng)果，總體凈利潤(rùn)率也僅有23%而已，這還是因?yàn)樘O(píng)果的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)利潤(rùn)率極高的緣故。

為什么臺(tái)積電敢這么貴，就是因?yàn)槭袌?chǎng)中不可替代的緣故，而高通為什么仍然將訂單下給三星，就是為了扶持三星，讓其可以與臺(tái)積電進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。不然，一個(gè)壟斷的市場(chǎng)，其他廠商只是為了給這家企業(yè)打工而已。

當(dāng)然還有一個(gè)重要的原因，那便是三星的報(bào)價(jià)很便宜，至少相對(duì)臺(tái)積電而言便宜太多，前些年就有消息，三星為了能夠爭(zhēng)取高端客戶的青睞，直接將代工價(jià)格打了對(duì)折，本來(lái)就相對(duì)便宜的代工費(fèi)用，這些更加凸顯了性價(jià)比。

不過(guò)便宜的代工價(jià)格并不是沒(méi)有代價(jià)，從此次傳出的晶體管密度來(lái)看，就能夠很明顯看出三星在這方面投入的成本一定沒(méi)有臺(tái)積電、Intel的多。

但這并不意味著三星的3nm工藝一定不行，此前有消息傳言，三星將使用GAA（環(huán)珊晶體管架構(gòu)）來(lái)生產(chǎn)3nm芯片，通過(guò)使用Nanosheet（納米片）制造出MBCFET（多橋通道場(chǎng)效應(yīng)管），可以顯著的增強(qiáng)晶體管性能，主要用來(lái)取代FinFET晶體管技術(shù)。

因此三星將采用的是GAA架構(gòu)，而非臺(tái)積電與Intel使用的FinFET結(jié)構(gòu)。從性能表現(xiàn)上來(lái)看，基于GAA架構(gòu)的晶體管可以提供比FinFET更好的靜電特性，滿足一定的珊極寬度要求，可以表現(xiàn)為同樣工藝下，使用GAA架構(gòu)可以將芯片尺寸做的更小。

不過(guò)三星此前一直說(shuō)的都是3GAE版本，即3nm工藝的早期版本，并且表示會(huì)在2022年量產(chǎn)，但在近期表示生產(chǎn)的將為3GAP版本，即3nm工藝加強(qiáng)版，證明三星對(duì)于3nm制程已經(jīng)相對(duì)成熟，但量產(chǎn)時(shí)間也延后至了2023年。

從三星的公開(kāi)聲明中可以發(fā)現(xiàn)，3GAE工藝對(duì)比7LPP工藝性能可以提升最多35%，或?qū)⒐慕档妥疃?0%，或者將面積最多縮小45%。不過(guò)對(duì)于3GAP相比3GAE有哪些方面的提升，三星并未透露。

但臺(tái)積電方面為了能夠更快已經(jīng)更順暢的將工藝提升至3nm，依然選擇使用FinFET，好處是能夠更快的量產(chǎn)，也能夠盡快的應(yīng)有現(xiàn)有的工藝制程技術(shù)，同時(shí)不用改變太多的生產(chǎn)工具，成本上更具優(yōu)勢(shì)。

但問(wèn)題在于，當(dāng)芯片的鰭片寬度達(dá)到了5nm時(shí)，也就是3nm工藝節(jié)點(diǎn)時(shí)，F(xiàn)inFET將接近實(shí)際的極限，再向下將會(huì)遇到制程微縮而產(chǎn)生的電流控制漏電等物理極限問(wèn)題。

但直接轉(zhuǎn)向GAA，對(duì)于廠商及客戶而言將面臨更多成本的挑戰(zhàn)，同時(shí)在早期可能由于工藝不成熟，在性能、功耗的表現(xiàn)上不一定就會(huì)比FinFET更好。

就在7月15日，臺(tái)積電的總裁魏哲家表示，3nm開(kāi)發(fā)進(jìn)度良好，且相比5nm，量產(chǎn)首年便會(huì)有更多芯片設(shè)計(jì)定案（Tape-Out），其中主要?jiǎng)幽軄?lái)自于智能型手機(jī)，至于2022年下半年量產(chǎn)的史稱，需要與客戶共同決定。此外，高效運(yùn)算平臺(tái)也將是未來(lái)5年3nm制程的重要?jiǎng)幽堋?br />
此次臺(tái)媒所披露的三星3nm工藝晶體管密度，可能是三星3GAE版本，而未來(lái)將發(fā)布的3GAP版本才是三星真正的主推產(chǎn)品，但這款產(chǎn)品是否將重蹈三星5nm覆轍，還需要待產(chǎn)品出來(lái)之后，才會(huì)知曉。