良率堪忧，三星3nm丢失大客户高通！领先台积电还看2nm？

电子发烧友网报道（文/李弯弯）三星在3nm领先台积电的愿望又要落空了。据外媒日前报道，因为担心三星的良率过低，大客户高通已将3nm AP处理器代工订单交给台积电。

台积电和三星是全球领先的两大芯片代工厂商，正在推进3nm工艺，按照计划，三星预计在今年上半年实现3nm代工量产，而台积电预计在今年下半年实现量产。

台积电在先进制程上一直领先三星，获得了不少大客户的信赖，苹果、AMD、英特尔、联发科等在3nm上都倾向于将订单给台积电，而三星仅有大客户高通，如今连高通也丢失了。

3nm工艺量产能否如期而至？

三星在2021年6月便已经顺利实现流片，并表示将在今年上半年实现量产，然而有研究机构预计，三星的3nm制程工艺不大可能在2023年前量产。

三星3nm工艺采用的是全环绕栅极晶体管（GAA）技术，而不是沿用之前成熟的鳍式场效应晶体管（FinFET）技术，业界人士认为，三星在该新技术的研发方面仍然面临挑战，还有关键技术问题尚未得以解决。

三星在先进制程方面的良率是个很大的问题，最近该公司还陷入了一桩丑闻，部分在职员工、前员工涉嫌伪造和虚报5nm、4nm、3nm工艺制程的良品率。

高通之所以将3nmAP处理器转单台积电，正是因为对三星的代工良率失去信任。据悉，由三星代工的高通Snapdragon 8 Gen 1成品率仅为35%左右。高通在去年就已经将4nm AP处理器Snapdragon 8 Gen 1部分代工订单给了台积电。

一直以来，三星在工艺制程、产品良率、客户方面都不及台积电，不甘落后的三星，在7nm、5nm工艺未能领先，便对3nm寄予厚望。而如今几乎没有什么大的芯片厂商倾向于采用三星的3nm代工，而且技术和良率上还有待突破，三星或许真的无法如期量产3nm，一旦如此，三星赶上台积电的梦想也只能看更先进制程2nm了。

不过毕竟是比较新的工艺，不仅三星，台积电也传出不能按预期量产3nm。据知情人士透露，台积电在3nm工艺上也遭遇了良率难题，为了达到满意的良品率，目前台积电也在不断修正，这也可能影响AMD、英伟达等部分客户的产品路线，不过台积电并未对此回应。

此前台积电曾多次对外表示在按计划推进，在今年1月份的财报分析师电话会议上，台积电CEO魏哲家就表示，3nm制程工艺在按计划推进，将在今年下半年量产，明年一季度将看到3nm工艺的营收。

台积电3nm是全新节点的工艺，与加强版5nm工艺、4nm工艺和N4X工艺有着本质上的区别，在晶体管数量方面，其逻辑密度可以提升1.7倍，从而带来11%的性能提升；功耗方面，3nm工艺也将实现同等性能下可以降低 25%-30%。

与三星不同的是，台积电仍然采用成熟的鳍式场效晶体管（FinFET）结构，这会比三星采用新的全环绕栅极晶体管（GAA）技术更容易推进，而且据行业人士透露，虽然没有采用更新的技术，台积电依然能够实现超高性能和良好的功耗表现。

将在2nm工艺领先台积电？

在3nm工艺上尝试采用全环绕栅极晶体管（GAA）技术，而不是像台积电那样沿用原本成熟的鳍式场效晶体管（FinFET）架构，这或许也从另一方面透露出，三星或许并不是想在3nm上领先台积电，它的目标应该是2nm。

现如今，鳍式场效晶体管（FinFET）结构的潜力已经几乎被挖掘殆尽，随着工艺节点发展到3nm后，晶体管沟道进一步缩短，FinFET结构将遭遇量子隧穿效应的限制。

根据国际器件和系统路线图（IRDS）规划，2021-2022年以后，鳍式场效晶体管（FinFET）架构将逐步被全环绕栅极晶体管（GAA）所取代。

对于台积电来说，为了减少生产工具以及客户设计的变更，3nm沿用鳍式场效晶体管（FinFET）结构，然而到了2nm，将不得不采用类似全栅场效应晶体管（GAAFET）结构。

全栅场效应晶体管（GAAFET）结构可以通过更大的闸极接触面积，提升对电晶体导电通道的控制能力，从而降低操作电压、减少疏漏电流，有效降低芯片运算功耗与操作温度，比如，GAAFET技术将沟道四侧全部包裹，FinFET的栅极仅包裹沟道三侧。

据悉，三星3nm GAAFET工艺采用多桥式-沟道场效应晶体管（MBCFET）晶体管结构，与当前的5nm工艺相比，面积减少35%，性能提高30%，功耗降低50%。

三星优先于台积电在3nm时使用GAAFET技术，可能并不是想要在3nm工艺上领先台积电，而更多的是提前掌握和熟悉该技术，这样可以在后续的2nm、1nm工艺上具有领先优势。

三星在3nm工艺上想要超越台积电是很难的，首先采用的是新的GAAFET技术，这需要更多时间、更多人力、财力去研究，而良率在刚开始的时候，估计不会很高，成本必然也不低，三星自己应该早就意识到这一点，以新技术去与台积电的成熟技术对抗，在时间、成本、良率方面都不占优势，更何况大的芯片厂商苹果、AMD、联发科、英伟达、英特尔等都倾向于信赖台积电。

而如果是把领先的目标定在2nm，可能性或许就高了很多，当台积电在2nm才首次转入GAAFET工艺时，三星已经在该技术上有多年经验了，这就更可能取得突破，抢到客户。

不过虽然想象是美好的，三星要想实现超越台积电还是很有难度，毕竟台积电长期在人才、技术、良率、客户方面的积累足够深厚，即使是从FinFET技术转向GAAFET架构，可能也会比三星更容易、更快实现。

总结

简言之，3nm工艺整体可能推迟量产，三星良率过低、丢失大客户高通，都将让其在与台积电的竞争中，处于更为不利的位置，而提前尝试新技术，能否让其在2nm甚至1nm工艺上领先也是未知数，对于三星来说可谓前路漫漫。