台积电向3纳米挺进:英特尔受伤AMD获益,三星奋力追赶

极客网·极客观察8月31 台积电日期召开年度Technology Symposium会议,在会上介绍了3nm制程的详细情况以及5纳米规划方案,干货颇多。

首先从N7+节点说起,这种制程已经很少用了,Kirin 990就是用N7+技术制造的。马上到来的是N5节点,用到了二代DUV和EUV技术。在过去几个月,N5芯片已经开始量产,预计今年N5芯片就会进入产品,卖给消费者,苹果下一代芯片可能会首先用上N5制程。

按照台积电的说法,N5的缺点密度(指芯片单位面积上有多少缺点数)比N7低四分之一,在大规模生产时,N5的良率比N7和N10要高,而且未来缺点密度还会进一步降低,之前两代产品就呈现这样的趋势,所以台积电预测N5也会遵循相同的发展轨迹。

另外,台积电还在为N5P节点做准备,它相当于N5的升级版,速度提升5%,能耗降低10%。在N5P之后,台积电将会引入N4节点。照估计,2021年四季度N4芯片将会进入风险生产阶段,2022年年末大规模量产。

3纳米成为新阵地

在这次会议上,最大的新闻应该是3纳米N3节点,它相比N5节点前进很大一步。其实之前台积电已经简单介绍过3纳米N3节点,只是这一次更详细。

三星也在研究3纳米制程,它用的是GAA (Gate-all-around)晶体管架构,台积电不一样,它坚持使用FinFET晶体管,并引入一些创新技术。与N5节点相比,在相同功耗等级下台积电N3芯片性能提升10-15%,在相同晶体管速度下能耗降低25-30%。另外,晶体管密度也会提升70%,也就是说相同尺寸的芯片性能会更强。

从能耗、性能上看,台积电N3制程将会跟上三星3GAE的节奏,但在密度方面比三星更出色。

苹果芯片完全交给台积电制造,想知道芯片行业的发展趋势,苹果就是风向标。而制造技术又在发展过程中扮演关键角色,芯片有多大、有多复杂、有多快、能耗有多高都由制造技术决定。

苹果A12处理器是用台积电7纳米技术制造的,A13(iPhone 11)芯片进一步增强,属于二代7纳米技术。今年晚些时候,估计苹果就会用上5纳米A14芯片。明年苹果可能会用上N5P制程(增强版N5技术),相同功耗下性能提升5%,相同性能下能耗减少10%。有人估值,A14芯片的性能与15英寸MacBook Pro应该差不多。

不难看出,真正的突破在于3nm,它算是一次飞跃。2018年跳到7纳米,今年跳到5纳米,2022年跳到3纳米,这三次进步都是巨大的。

2022年秋天苹果新品(iPhone 14、Apple Watch Series 8、Mac)将会用上3纳米芯片,它的能耗与性能都会比今天出色很多。到那时,Mac转型将会完成,芯片密度会是今天的3倍,能效提升50%。苹果可以用新芯片制造更棒的iPhone、iPad、Mac,但更值得期待的是穿戴产品,甚至有可能包括AR头盔。

在3纳米之后,台积电将会继续向2纳米挺进。大约2022年年末时台积电就会向2纳米转移,它已经开始建设芯片厂和研发中心。

英特尔受伤AMD获益

最近,英特尔宣布回购100亿美元股票,股价因此大涨。但在分析师眼中,英特尔的处境并不乐观。早在2018年年末时,英特尔的问题就已经浮出水面,因为10纳米芯片研发遇到麻烦,14纳米芯片又缺货(英特尔的芯片是自己生产的)。反观英特尔的对手AMD,它将新处理器交给台积电生产,在PC市场拿到不少份额。

在制程方面台积电已经跑在英特尔前面,英特尔还没有推出10纳米芯片,AMD已经开售7纳米芯片。不过请注意,从技术上讲,AMD的7纳米芯片相当于英特尔的10纳米,因为二者的节点差不多一样,但是在相同性能下AMD芯片的能耗比英特尔芯片低。

AMD持续提供廉价芯片让英特尔很头痛。根据统计,从2016年三季度至2020年三季度,英特尔在CPU市场的份额从82.5%降到62.4%,AMD份额从17.5%攀升到37.5%。

投资者希望英特尔跳过10纳米直接生产7纳米芯片,但是上个季度英特尔承认7纳米技术落后于内部目标大约12个月,也就是说要等到2022年或者2023年才能推出7纳米芯片。

反观台积电,今年它已经开始生产5纳米芯片,2021年开始测试3纳米芯片。有了台积电帮忙,与英特尔对战时AMD的优势会进一步扩大。

三星努力追赶

为了追赶台积电,三星现在开始大规模量产5纳米芯片。最近三星还透露说它正在开发4纳米芯片,而之前的传闻却说三星准备跳过4纳米直接进入3纳米。可能是由于台积电准备制造N4芯片,所以三星也会在2022年或者2021年年底量产4纳米芯片。

很快三星就会用5纳米技术生产Exynos 1000芯片,供Galaxy S新旗舰手机使用;另外,三星还与AMD合作,为AMD生产显卡芯片。据说三星还拿到高通的订单,为高通生产5纳米骁龙875G和735G芯片。

今年三季度,三星芯片制造业务的营收约为353亿美元,同比增长4%,但它在整个市场的份额却下降了,只有17.4%。之所以如此,可能是因为Galaxy S20销售不佳。台积电的份额上升到53.9%,比之前一个季度增加2.4个百分点,主要是因为来自苹果、高通、Nvidia、AMD的订单增加。

ASML也为台积电助威

最近,荷兰光刻机巨头ASML在台湾建了一个训练中心,投入1600万美元,专门为台积电培养人才。训练中心的主要任务就是培养EUV光刻机操作员,教他们操纵机器,台积电是ASML的最大客户。

ASML全球副总裁Mark Ting在开幕式上表示,将会继续向台湾投资,公司还准备再建一个研发中心,在3年内将台湾研发员工增加一倍,达到500人。Mark Ting说:“台湾目前是世界上安装EUV系统最多的地方……我们会继续向这里投资。”

世界上只有一家公司提供EUV机器,它就是ASML,而台积电是ASML最大的客户。ASML还在韩国建有EUV培训中心,为三星提供服务,不过那里没有现场演示机器,台湾有。

一台EUV机器的价格约为1.2亿美元,台积电和三星购买时有折扣。2020年,ASML预计将会提供35套EUV系统,据说当中20多套的买家都是台积电。

台湾的目标是吸引国外芯片制造设备供应商前往台湾投资,在当地制造设备,这些企业包括 Applied Materials、Lam Research和ASML。日本也有一些关键芯片制造材料生产商,比如日立、三菱化学,它们已经在台湾投资。就眼下而言,虽然中、日、韩极力追赶,但在芯片制造设备、关键材料方面仍然落后于美国。

去年ASML准备将先进EUV光刻机卖给中芯国际,不过迫于美国压力只能放弃。现在全球只有两家企业用EUV光刻机生产芯片,一家是台积电,另一家是三星。英特尔也准备引入EUV技术。

台湾经济研究所芯片分析师Arisa Liu认为,ASML在台湾设立培训中心说明它看好台积电,也与各地区的行动保持一致,全球各地都意识到半导体供应链必须重视本地化。

他说:“在芯片制造设备、关键材料方面,台湾离自给自足仍然很遥远……中美科技冲突、全球大流行引起关键经济体警惕,它们意识到只有让核心供应链本地化才能确保业务持续下去。所有贸易和科技地缘冲突都与关键国家的再平衡希望有关,比如日本、美国,它们会把核心制造带回国内,这种趋势已经开始凸显了。”(小刀)


(免责声明:本网站内容主要来自原创、合作媒体供稿和第三方自媒体作者投稿,凡在本网站出现的信息,均仅供参考。本网站将尽力确保所提供信息的准确性及可靠性,但不保证有关资料的准确性及可靠性,读者在使用前请进一步核实,并对任何自主决定的行为负责。本网站对有关资料所引致的错误、不确或遗漏,概不负任何法律责任。
任何单位或个人认为本网站中的网页或链接内容可能涉嫌侵犯其知识产权或存在不实内容时,应及时向本网站提出书面权利通知或不实情况说明,并提供身份证明、权属证明及详细侵权或不实情况证明。本网站在收到上述法律文件后,将会依法尽快联系相关文章源头核实,沟通删除相关内容或断开相关链接。 )

赞助商