三星芯片工厂

三星全球率先量产3nm，首个客户是中国矿机芯片公司？

[文/观察者网吕东]

2022年上半年的最后一天，三星“口哨”实现了3nm量产时间的承诺。

今天上午(6月30日)，三星电子宣布开始量产基于GAA晶体管(Gate-All-Around FET)结构的3nm芯片。

这也意味着三星领先TSMC，正式成为全球首家实现3nm工艺量产的厂商。

目前，世界上只有TSMC、三星和英特尔有意愿和资格发展3nm芯片制造，因为他们没有像中国大陆那样在购买极紫外光刻机方面受到限制。

按照计划，TSMC的3nm工艺将于2022年下半年量产，以英特尔7nm工艺命名的Intel 4也计划于2022年下半年量产。

三星OEM业务和半导体RD中心的员工举起三根手指作为3nm的象征，庆祝该公司首次采用GAA架构生产3nm工艺。

根据三星公布的数据，与5nm工艺相比，3nm工艺可以降低功耗45%，提升性能23%，减少芯片面积16%。

三星此前透露，其5nm工艺与7nm工艺相比，性能提升10%，功耗降低20%。

可见三星3nm工艺在参数上的进步大于上一代。

而且三星还透露，第二代3nm工艺将进一步优化，功耗降低50%，性能提升30%，面积减少35%。

值得注意的是，三星在3nm工艺量产中首次采用了全包围栅(GAA)晶体管结构，而在5nm工艺量产中采用了FinFET结构。

三星透露，它选择了多桥沟道FET(MBCFET)技术来制造第一批GAA晶体管芯片。该技术可以打破FinFET的性能限制，通过降低电源电压水平来提高能效，同时通过增加驱动电流的能力来提高性能。

来源:三星官网

有行业媒体撰文称，使用GAA结构制造芯片，预计性能提升25%，功耗降低50%，而使用FinFET结构，性能和功耗提升15%至20%。

美国芯片设计软件EDA巨头新思科技的高管也曾指出，GAA晶体管结构象征着工艺技术进步的关键转折点，维持下一波超大规模创新所需的战略至关重要。

不过，TSMC已经宣布其3nm工艺仍将采用FinFET结构，GAA结构最早也只会采用2nm工艺。

2021年9月，TSMC表示相信FinFET结构将为客户提供最成熟的技术、最佳的性能和最佳的成本。据估计，3nm的性能比5nm可提高10%至15%，功耗可降低25%至30%。

今天，三星透露其位于首尔南部华城的晶圆厂正在生产3纳米芯片。其GAA晶体管芯片将用于高性能和低功耗计算领域，并计划扩展到移动处理器。

今年5月，美国总统拜登参观了三星电子的3nm工厂。

不过，三星没有透露哪些客户将采用其3nm工艺。

6月28日，韩国媒体TheElec援引消息人士的话称，三星3nm工艺的第一个客户是中国的比特币挖矿半导体制造商——上海泛色米。

观察者网发现，上海盘思半导体有限公司成立于2016年3月，注册资本4500万元，法定代表人为陈建兵。其经营范围包括RD及电子元件销售、RD及集成电路销售、设计、RD及芯片和系统集成销售。

股权穿透后，上海泛硅半导体有限公司的实际控制人为香港注册公司延吉科技(香港)有限公司..

目前，上海盘思半导体有限公司官网只有一个显示页面，称公司总部位于上海，是一家高科技初创公司，拥有28nm、16nm、10nm的芯片设计能力，专注于数字加密货币和al应用的专用芯片设计。据调查，该公司的核心团队只有一个陈建兵，参与人数只有三人。

来源:官网，上海攀西半导体有限公司。

三星对此没有透露任何信息。

过去两年，美国手机芯片巨头高通一直是三星代工业务的大客户。据TheElec援引消息人士称，高通已经保留了三星3nm工艺的产能，但具体订单将视情况而定。

对于三星来说，提高3nm工艺的良率势在必行。今年2月，三星4nm和3nm工艺被曝出“良品率造假”。随后，韩国媒体Business Post在4月份爆料。今年年初，三星4nm工艺的良品率只有35%，3nm工艺的良品率只有10%-20%。相比之下，TSMC的4纳米工艺成品率高达70%左右。

虽然三星否认了良品率问题，但是公司在原计划的最后一天开始量产3nm，也显示出一定的难度。

在过去，三星5nm工艺的性能一直受到质疑。使用三星5nm工艺的高通骁龙888因发热问题严重，被网友戏称为“火龙”。

究竟是三星的生产工艺有问题，还是高通的芯片设计有缺陷，目前尚无定论。

随后，高通将转投TSMC的传言不绝于耳。

今年5月20日，高通发布的新品骁龙7 Gen1继续采用三星的4nm技术，而更高端的骁龙8+ Gen1则采用了TSMC的4nm技术。这也直接证实了高通转会的传闻。

在上述报道中，TheElec援引消息人士的话称，高通首先将3nm“任务”交给了TSMC，因为三星的良品率达不到要求。如果TSMC的3纳米也有问题，高通才会考虑三星。

韩媒报道截图

除了自身的良品率问题，三星3nm工艺量产的时机也不好。2022年，俄乌冲突和全球通货膨胀疫情已经反复，全球消费电子行业持续低迷，手机是采用先进制造工艺的领域。

市场调研机构CINNO Research发布的报告显示，2022年前4个月，受国内疫情影响，手机市场需求疲软，消费意愿下降，国内手机销量同比下降超三成。5月份整体下滑趋势并未停止，各大手机厂商库存水平处于历史高位。供应链方面，也传出手机厂商下调预期，削减订单的消息。

CINNO Research的数据显示，5月份中国大陆市场智能手机销量约为1912万部，比4月份增长8.6%，规模有所恢复。但与去年同期相比，同比跌幅仍高达19.7%，创下2015年以来最差的5月单月销量。

资料来源:CINNO Research

更重要的是，随着先进工艺的RD成本越来越高，如果下游应用规模缩小，将无法摊薄先进工艺的RD成本，甚至会给企业造成损失。

根据美国乔治城大学沃什外交学院安全与新兴技术中心(CSET)公布的数据，TSMC 12英寸晶圆采用3nm工艺的代工成本约为3万美元，约为5nm的1.75倍。

在相同的管芯面积和良率下，苹果A17处理器未来如果采用3nm工艺，成本将升至154美元/芯片，成为iPhone最昂贵的组件，而5nm A15处理器仅是iPhone 13第三昂贵的组件(低于显示屏和摄像头模块)。

成本上升和需求下降对三星不利。

然而，目前的代工市场并非没有机会。投宝(上海)研究院TMT行业首席分析师刘宁在接受Observer.com记者采访时指出，半导体行业正处于“结构性增长”阶段。尽管消费电子下滑，但车载、物联网、服务器等领域的需求仍处于高位。以汽车芯片为例。目前“缺芯”现象短时间内无法缓解，高景气依旧。

他提到，以TSMC等代工厂为例，除了消费电子需求下降，整车、物联网、服务器等细分行业需求增长仍处于高位。TSMC直接抓住这些领域的下游强劲需求，通过现有产能规划的调整和新生产线的产能扩张获得增长动力。

在这种情况下，TSMC最近报告说，它将扩大生产，并继续提高价格在中国大陆，台湾省和日本。该公司高管甚至表示，今年的收入增长率将比去年高出5个百分点，达到30%。

虽然与TSMC相比，三星很少率先量产3nm，但三星和TSMC在代工市场的份额仍然相差甚远。

根据TrendForce集邦咨询的数据，2022年第一季度，TSMC以53.6%的市场份额排名第一，三星以16.3%排名第二。值得注意的是，三星成为唯一一家收入负增长的晶圆代工厂，环比下降3.9%，市场份额环比下降两个百分点，原因是电视和智能手机需求低迷，4nm生产扩张和良品率提升速度慢于预期。

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