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4nm、3nm、2nm制程的爭(zhēng)奪戰(zhàn)即將打響

我快閉嘴 ? 來(lái)源:半導(dǎo)體行業(yè)觀察 ? 作者:半導(dǎo)體行業(yè)觀察 ? 2020-09-27 11:08 ? 次閱讀
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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(guò)渡性質(zhì)的制程,也占據(jù)著一定的市場(chǎng)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(tái)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(guò),英特爾的市場(chǎng)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(chǎng)對(duì)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(tái)積電7nm制程后,更使AMD如虎添翼,對(duì)英特爾的市場(chǎng)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(tái)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(lái)看,英特爾芯片外包代工的趨勢(shì)仍在演進(jìn),有報(bào)道稱,明年,臺(tái)積電有可能再獲英特爾CPU和GPU訂單,預(yù)計(jì)在2021年問(wèn)市的英特爾Xe架構(gòu)DG2圖形處理器可能交由臺(tái)積電6nm生產(chǎn)。

從制造難度來(lái)看,GPU生產(chǎn)工藝技術(shù)低于CPU,較容易生產(chǎn),而臺(tái)積電在GPU方面也累積了不少經(jīng)驗(yàn),因?yàn)?a href="http://www.brongaenegriffin.com/tags/英偉達(dá)/" target="_blank">英偉達(dá)和AMD的GPU都交給其生產(chǎn)過(guò)。

如果情況屬實(shí)的話,那么剛剛實(shí)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(guò)渡的8nm,這幾個(gè)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(tái)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(chǎng)上也只有三星提供8nm及8nm LPP制程工藝。

8nm LPP聽(tīng)上去跟7nm就差了1nm,但實(shí)際上是兩代工藝了,7nm是全新的節(jié)點(diǎn),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(shì)。

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

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(jī),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(gè)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(guò)不支援5G。另外,驍龍765和驍龍765G移動(dòng)平臺(tái),也采用了三星8nm工藝制造。

在GPU方面,有報(bào)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(huì)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(huì)用8nm LPP工藝,且已經(jīng)準(zhǔn)備流片了。就目前情況來(lái)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(jī)領(lǐng)域,用到的先進(jìn)制程也很多,例如,螞蟻與神馬礦機(jī),就采用了臺(tái)積電7nm和三星的8nm。臺(tái)積電7nm性能占優(yōu),但因?yàn)榭蛻籼啵虼水a(chǎn)能與價(jià)格上有劣勢(shì)。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(jī)外,礦機(jī)出貨量較大。據(jù)悉,嘉楠也由臺(tái)積電7nm轉(zhuǎn)向了三星的8nm。

7nm

7nm有多個(gè)版本,而且臺(tái)積電和三星這兩家的劃分和命名也有差異。

三星在14nm時(shí)代是領(lǐng)先于臺(tái)積電的,但在10nm,特別是7nm節(jié)點(diǎn)被臺(tái)積電反超了,不過(guò),三星在定價(jià)方面一直都有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

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(guò)了DUV階段,直接進(jìn)入EUV技術(shù)。而采用EUV的臺(tái)積電第二代7nm則領(lǐng)先三星近一年實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)。

臺(tái)積電

臺(tái)積電7nm在2017年底就有試產(chǎn),2018年實(shí)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(kāi)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(shí)降低了功耗。

臺(tái)積電7nm工藝量產(chǎn)后,2019年有100多個(gè)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(dòng)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(zhēng)取臺(tái)積電7nm產(chǎn)能,使其相關(guān)產(chǎn)線處于滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài),交貨時(shí)間從原本的2個(gè)月拉長(zhǎng)到半年,客戶一直在排隊(duì)搶產(chǎn)能。

具體來(lái)看,華為海思于去年9月推出的麒麟990 5G芯片采用了臺(tái)積電的7nm EUV工藝,聯(lián)發(fā)科的天璣1000也采用臺(tái)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(tái)積電的7nm “N7P”工藝,這一工藝由7nm制程改進(jìn)而來(lái)。對(duì)于驍龍865為何使用臺(tái)積電第一代7nm(N7P)工藝,而沒(méi)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(shí)間,但是它對(duì)最終用戶體驗(yàn)不會(huì)有太多實(shí)質(zhì)影響。代工驍龍865,是繼之前的驍龍855之后,臺(tái)積電再次代工高通的高端移動(dòng)平臺(tái)。

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(tái)積電7nm EUV工藝打造。

另外,由于高通X55采用臺(tái)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(dòng)下,高通已大舉預(yù)訂2020年7nm產(chǎn)能。

礦機(jī)方面,比特大陸下一代礦機(jī)芯片S19采用臺(tái)積電7nm工藝制造。

目前來(lái)看,臺(tái)積電的7nm產(chǎn)能依然很搶手。據(jù)悉,今年下半年,臺(tái)積電的7nm產(chǎn)能將增至每月14萬(wàn)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(chǎng)關(guān)注的焦點(diǎn),同時(shí),其在臺(tái)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(wàn)片晶圓的產(chǎn)能,占臺(tái)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(tái)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(kāi)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(duì)外表示將合作開(kāi)發(fā)下一代高性能Power處理器。

2019年7月,英偉達(dá)韓國(guó)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(shí)際上,英偉達(dá)與臺(tái)積電和三星都有合作。

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

2月20日,三星宣布,在韓國(guó)華城工業(yè)園新開(kāi)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(dòng)芯片的生產(chǎn)工作,未來(lái)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(tái)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(jì)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(tái)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(tái)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(duì)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(tái)積電的6nm工藝制造,并支持5G通信網(wǎng)絡(luò)。還有一種說(shuō)法,是麒麟820會(huì)采用三星的6nm工藝制造。消息人士稱,麒麟820將會(huì)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(gè)基于EUV技術(shù)的6nm客戶開(kāi)始流片。此外,三星原計(jì)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(yùn)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(shí)現(xiàn)量產(chǎn),雖然三星沒(méi)有提及客戶信息,但從目前情況來(lái)看,應(yīng)該是高通公司,目前還不確定是哪款芯片。

5nm

目前來(lái)看,臺(tái)積電會(huì)在今年第二季度全面量產(chǎn)5nm制程。

因此,臺(tái)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(jī)芯片是臺(tái)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(jī)芯片,也將采用5nm。供應(yīng)鏈人士稱,今年,蘋果包下了臺(tái)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(zhēng)取臺(tái)積電的5nm訂單,估計(jì)明年會(huì)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(duì)等候臺(tái)積電的5nm產(chǎn)能。

在這種情況下,臺(tái)積電計(jì)劃將5nm月產(chǎn)能由原本的5萬(wàn)片提升至8萬(wàn)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(jì)劃今年上半年投入量產(chǎn),但從目前的情況來(lái)看,量產(chǎn)要等到2021年了。

不過(guò),三星拿下了高通X60芯片的部分訂單,預(yù)計(jì)會(huì)在明年采用5nm制程生產(chǎn)。

結(jié)語(yǔ)

目前來(lái)看,晶圓代工爭(zhēng)奪的焦點(diǎn)從原來(lái)的7nm,上升到了5nm。而隨著市場(chǎng)需求和工藝技術(shù)的進(jìn)步,明后兩年4nm、3nm、2nm制程的爭(zhēng)奪戰(zhàn)也會(huì)打響。

而三星真正有希望超越臺(tái)積電的制程可能是3nm,因?yàn)槿鞘堑谝患夜傩褂萌翯AA晶體管的,在3nm節(jié)點(diǎn)將會(huì)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(kāi)發(fā)。

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

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    ,屬于內(nèi)部活動(dòng),不對(duì)外公開(kāi)。外傳儀式由臺(tái)積電資深副總經(jīng)理暨共同運(yùn)營(yíng)長(zhǎng)秦永沛主持,高雄市長(zhǎng)陳其邁和供應(yīng)鏈伙伴也受邀參加。 ? 臺(tái)積電董事長(zhǎng)兼總裁魏哲家在10月的法人說(shuō)明會(huì)中表示,對(duì)2nm制程感興趣的客戶比預(yù)想的多,臺(tái)積電將準(zhǔn)備比3nm
    發(fā)表于 11-27 10:56 ?2739次閱讀

    臺(tái)積電產(chǎn)能爆棚:3nm與5nm工藝供不應(yīng)求

    臺(tái)積電近期成為了高性能芯片代工領(lǐng)域的明星企業(yè),其產(chǎn)能被各大科技巨頭瘋搶。據(jù)最新消息,臺(tái)積電的3nm和5nm工藝產(chǎn)能利用率均達(dá)到了極高水平,其中3nm將達(dá)到100%,而5nm更是突破了1
    的頭像 發(fā)表于 11-14 14:20 ?1208次閱讀

    臺(tái)積電美國(guó)廠預(yù)計(jì)2025年初量產(chǎn)4nm制程

    臺(tái)積電在美國(guó)亞利桑那州的布局正逐步展開(kāi),其位于該地的一廠即將迎來(lái)重大進(jìn)展。據(jù)悉,該廠將開(kāi)始生產(chǎn)4nm制程芯片,并預(yù)計(jì)在2025年初正式實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。這一里程碑式的進(jìn)展標(biāo)志著臺(tái)積電在美國(guó)的生產(chǎn)能力得到了顯著提升,月產(chǎn)能有望達(dá)到
    的頭像 發(fā)表于 11-12 16:31 ?1439次閱讀

    聯(lián)發(fā)科攜手臺(tái)積電、新思科技邁向2nm芯片時(shí)代

    近日,聯(lián)發(fā)科在AI相關(guān)領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)力引起了業(yè)界的廣泛關(guān)注。據(jù)悉,聯(lián)發(fā)科正采用新思科技以AI驅(qū)動(dòng)的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)流程,用于2nm制程上的先進(jìn)芯片設(shè)計(jì),這一舉措標(biāo)志著聯(lián)發(fā)科正朝著2nm芯片時(shí)代邁進(jìn)。
    的頭像 發(fā)表于 11-11 15:52 ?2018次閱讀