苹果、英伟达、AMD、高通和联发科等都采用台积电半导体制程生产最新芯片，部分芯片可能采用三星晶圆代工，但通常不是旗舰。 随着三星过去几个月良率提升，三星非常希望拿下部分订单，例如3纳米GAA制程。

之前市场消息，高通Snapdragon 8 Gen 4可能采用双代工厂策略，也就是同时采用台积电的N3E制程技术和三星的SF3E制程技术。不过，目前高通和联发科都计划采用台积电第二代3纳米制程技术（N3E），制造Snapdragon 3 Gen 8和天玑4的芯片，并没有所谓的双来源计划。

三星在2022年6月底宣布，其位于韩国的华城工业区的工厂开始生产3纳米制程芯片，采用全新GAA（Gate-All-Around）架构晶体管技术，传闻比起台积电3纳米所使用的FinFET技术更为节能。

不过在3nm领域，三星暂时未获得大客户大量订单，反倒是4nm领域有所收获。

据悉，三星在4纳米制程技术领域逐步解决了良率与其他一系列的问题，使得第三代4纳米制程技术提升了性能、降低了功耗、以及提高了密度，而且良率提升至接近台积电的水平，市场透露已得到了AMD与特斯拉等厂商的认可，获得了新的订单。

目前台积电3纳米制程技术产能已开始拉升，预计2024年末每月产能将达到10万片规模，营收占比也会从现在的5%上升至10%。三星则是计划2024年带来名为SF3（3GAP）的第二代3纳米制程技术，在原有的SF3E基础上做进一步的优化，而三星自家本身的Exynos 2500可能是首款采用新制程技术的高性能芯片。


三星3nm为何会败给台积电

业内纷纷猜测，三星3nm芯片之所以闹哄哄，主要还是技术不成熟的原因。

理论上，GAAFET技术确实比FinFET更先进，尤其在降低功耗方面占优。但三星可能对这项全新技术的掌控还不够熟练，存在产能或良品率问题，导致yield率较低，自己都不敢用。

三星想要在3nm上先人一步，可能过于着急上市，结果技术不够成熟，闹了个大乌龙。它自己都不敢用3nm，客户自然更不敢冒险，只能一笑置之。

这次失败给三星敲响了警钟，作为技术领先企业，还必须以稳扎稳打的精神推进新技术，不能盲目急功近利。尽管3nm失败得很惨，但三星还是满怀信心，宣布它会在2026年实现2nm芯片的量产，并在5年内反超各大芯片巨头。

业内对此还是保持谨慎态度。三星想要重回巅峰，就必须认真反思3nm的失败原因，扎扎实实提升工艺技术的成熟度，而不是空谈口号。

关键是要赢得客户的信任，让客户相信三星的新工艺确实成熟可靠，而不只是空中楼阁。

只有让产品说话，三星才能重新建立领先地位。

良率和成本，3nm 的一朵“乌云”

10 月 9 日，《科创板日报》引述业内行业分析称，三星、台积电的 3nm 工艺良率目前都在 50%左右。一位接近三星的人士还透露，要赢得高通等大客户明年的 3nm 移动芯片订单，良率至少需要提高到 70%。

在半导体制造上，良率直接意味着一整片加工出来的晶圆上能正常工作的芯片的占比。通常来说，一片晶圆上可以同时制造出上百颗同样的裸芯片，之后将晶圆片上的裸芯片切割开来，就可以封装后安装到产品上。

在成熟工艺上，代工厂的良率一般都能达到 99%，但在先进制程上，由于工艺难度和前期的大量问题，良率就可能非常低。但按照惯例，代工厂并不负责承担不良芯片的制造成本，这部分费用还是由芯片设计客户承担，比如苹果、英伟达。

当然，「50%的良率」未必可信，此前就有大量各种来源的信息给出了各不相同的良率，包括 A17 Pro 从产业链传出的良率就为 70-80%。但这些消息无一例外，都透露出一个关键信息，即 3nm 的良率很低。

良率越低，成本越高。

这也是为什么除了苹果，其他所有主要芯片设计公司都没有选择在 2023 年这个节点采用 3nm 工艺，更多还是瞄准 N3B 之后的工艺。按照台积电早前的规划，台积电 3nm 工艺其实是包括 N3B（即 N3）、N3E、N3P、N3X 等多个版本。

甚至在业界传闻中，就连苹果也是与台积电签订了一份「对赌」协议，规定未来一年台积电 N3B 工艺为苹果专用，且废片均由台积电承担成本，而非苹果买单。

而如果说良率很大程度上决定了 3nm 的成本居高不下，进而提高了芯片设计公司导入的门槛，那 3nm 的功耗和发热问题，也是阻止他们较早导入的关键原因。


发热和功耗，3nm 的另一朵“乌云”

iPhone 15 Pro 系列的发热问题这里就不再赘述了，我们之前就在文章中分析，iPhone 15 Pro 系列发热的「罪魁祸首」就是设计和芯片两大部分，后者自然就是采用 3nm 工艺的 A17 Pro。

坦率地说，iPhone 15 Pro 的发热到底有多大程度是因为 A17 Pro，A17 Pro 的问题有多大程度是因为台积电 N3 工艺，目前来讲都还没有比较切实的论断。

但问题一定是有的。按照苹果给出的数据，A17 Pro 的晶体管数量为 190 亿，比前代 A16 增加了近 20%，CPU 性能却只提升了约 10%，GPU 核心数从 5 个增加到 6 个的同时，峰值性能提升了 20%。不过按照 GeekBench 数据来看，峰值性能大幅提高的另一面，是 A17 Pro TDP 峰值功率达到了惊人的 14W。

这不只是苹果和台积电面对的问题。

随着晶体管尺寸不断逼近物理极限，量子隧穿效应带来的问题也越发严重，失控的电子引发的漏电，会导致芯片更严重的发热和功耗问题。所以从 7nm 以后，整个业界的「制程焦虑」越发明显，对摩尔定律新出路的探索越发加快。

当然回到 3nm 上，台积电和三星也不是毫无准备的。

2nm之争已然开始

台积电方面，目标是在2025年实现N2（2nm）工艺的量产。今年6月媒体报道，台积电已全力投入，开始为2nm芯片的试产做前期准备。7月，台积电供应链透露，台积电已通知设备供应商从次年第三季度开始交付2nm相关机器。9月，有媒体报道台积电已成立专门的2nm工作组，目标是2024年试产，并在2025年开始量产。

三星方面，今年6月，宣布了其最新的代工技术创新和业务战略。公布了2nm工艺量产的详细计划和性能水平。计划到2025年将2nm工艺应用于移动领域，并分别于2026年和2027年扩展到HPC及汽车电子领域。

根据Rapidus计划，2nm芯片将于2025年开始试产，2027年量产。今年7月，Rapidus总裁Atsuyoshi Koike表示，2025年试产线，并在2027年开始量产。但进展已步入正轨。他指出，一旦该公司的2nm工艺产品投入量产，其单价将是目前日本生产的逻辑半导体的十倍。

除此之外，英特尔方面也在加速进程，今年3月，英特尔高级副总裁兼中国区董事长王锐在接受媒体采访时表示，Intel 20A（业界的2nm制程）和Intel 18A（相当于1.8nm制程）工艺制程已测试流片，并坚信到2025年能够重新回领先地位。

根据这四大厂商时间线来看，2nm芯片预计将在2025年左右亮相。届时，先进2nm工艺的竞争预计将更加激烈。