據了解,台積電雖不在 3 奈米導入 GAA,但據供應鏈透露,台積電早就投入 GAA 的研發,且已拍板 2 奈米將採用 GAA 技術為基礎的 MBCFET 架構。 分析師則認為,對晶圓代工業者來說,比的不會是技術有多新、有多快,而是對製程與技術的掌握度,才能保有優異良率並達成量產目標,與客戶互利雙贏。 報導指出,根據過往的經驗顯示,台積電的晶片品質向來優於其他同業,也使得大科技公司如蘋果,每年持續向台積電下大量訂單,如今再獲得高通訂單,外媒看好,台積電先進製程技術將繼續保持領先優勢。
HPC中重要的零組件功率半導體(Power Device)前景也相當光明。 據工研院研究指出,隨新型的寬能隙材料製程成熟,至2023年全球市場將成長為新台幣4818億元,隨著5G技術改善不排除市場將再擴大。 至於三星方面,《日經亞洲》先前報導,三星因5奈米晶片良率未能提高,導致其最大客戶高通在去年秋天擴大對台積電的訂單,報導稱三星搶先發表3奈米對台積電不構成威脅,甚至質疑三星沒交代清楚「客戶是誰」。 台积电原本规划,3奈米制程今年内风险性试产,预计明年下半开始量产,3奈米制程家族的N3E制程将于3奈米量产之后的一年量产,3奈米家族将是另一项具大规模且长期需求的制程技术。 业界人士透露,台积电面对三星直追,正积极加快3奈米量产脚步,若能提前量产3奈米,预料第一批客户将有包括联发科、辉达等大厂。 联发科执行长蔡明介日前即宣示,与台积电合作紧密,5奈米及4奈米产品已在量产过程中,3奈米会是下一个制程。
三星3奈米: 三星電子魅力不再? 外資持股比重跌破50%
針對3奈米製程,三星晶圓代工設計平台開發執行副總Park Jae-hong向與會者表示,三星已與關鍵伙伴共同研發初始設計工具。 隨著李在鎔接管三星事業,希望在晶片製造、5G網路等先進領域中建立領先地位,Park的評論也暗示著,三星正加速與台積電的競爭腳步。 報導指出,三星發表的這項新資訊意義重大,因為這是該公司首次拿未來的晶片製程與主要的4奈米製程相比。 此前,三星都以5奈米製程作為比較下一代技術效能的基準,去年6月首度生產3奈米製程時,便聲稱效能比5奈米製程(N5)快23%,晶片尺寸縮小16%。 台積電董事長劉德音也曾指出,台積電2奈米製程將轉向採用GAA架構,提供比FinFET架構更多的靜電控制,改善晶片整體功耗。
高通從三星轉向台積電下單4奈米,因為三星4nm良率約為35%,遠低於台積電超過70%的良率,所以,台積電成為高通的合作夥伴。 另一方面,三星電子的副會長李在鎔和執行長慶桂顯曾於6月稍早訪問歐洲,與荷蘭光刻機大廠ASML的高管會面。 他們討論ASML極紫外光刻系統的供應事項,這是製造下一代半導體的重要工具。 GAAFET早在1988年就问世,该种设计更有效扩张接触面积,理论上让性能与功耗大幅改善,但在当时电晶体通道只能加宽1或2倍,精度难以控制,甚至使得效率变差,导致同为多重闸道 3D 电晶体的鳍式场效电晶体(FinFET),更早一步被业界踏入先进制程领域广为使用。 台積電的3納米節點似乎遇到了很多障礙,這就是為什麼AMD 能被迫改用台積電的4奈米節點的原因。
三星3奈米: 台積電 28 奈米締造黃金年代,搶蘋大戰勝出
三星表示,預計2022 年推出第一代 3 奈米 3GAE 技術,2023 年推出新一代3 奈米 3GAP技術,2025 年 2 奈米 2GAP 製程投產,目前3奈米良率也正朝著4奈米製程逼近。 然而2018年8月,格芯宣布無限期停止7奈米工藝的投資研發,轉而專注現有14/12奈米FinFET工藝及22/12奈米FD-SOI工藝,隨之,AMD宣布將CPU及GPU全面轉向台積電,當時業內紛紛表示IBM很受傷。 供應鏈指出,在台積電去年11月下旬南科晶圓18廠3奈米廠新建工程上樑典禮,就已經通知設備供應鏈,將在2021年第3季入廠裝機。
直至2014年iPhone 三星3奈米 6世代,台積電全拿A8處理器訂單,採用雙重曝刻(Double Patterning)量產20奈米製程。 以台積電的說明來看,推出16奈米FinFET強效版製程(16FF+),由於良率與效能的快速攀升,16FF+製程已於2015年7月領先業界進入量產,16奈米製程也是台積電首顆FinFET架構的晶片。 從過去三星試圖在晶圓代工製程彎道超車的紀錄來看,2007年蘋果推出首款採用ARM架構設計的A系列處理器,採用三星晶圓代工製程,但在蘋果打算培養第二供應商,2010年才開始與台積電合作。
三星3奈米: 正式出貨!三星 3 奈米 GAA 架構晶片,客戶與良率仍屬未知
TheElec则援引消息人士的话透露称,已有客户向三星订购3奈米晶圆代工,第一个客户是中国加密货币挖矿机芯片厂上海磐矽半导体技术有限公司。 台積電表示,公司也持續觀察到N3有許多客戶參與,相較於N5,預期首年會有更多新的產品設計定案。 而N3E將作為自家3奈米家族的延伸,具有更好的效能、功耗和良率,台積電亦觀察到N3E有許多客戶參與。 三星3奈米2023 而稍早前《韓聯社》也引述消息人士報導指出,稱三星將在下週對外公佈,率先量產環繞閘極技術(GAA)架構的3奈米製程。
外媒科技專欄記者古爾曼(Mark Gurman)搶先曝光蘋果預計今秋發表的M3處理器產品路線圖,其中涉及四款產品,台積電是最大受惠者。 基本的M3處理器由4個效能與4個節能核心組成,並搭配10個GPU核心。 M3 Pro有兩版本,基本版配備12核心,效能與節能各6,並搭配18個核心GPU。 三星3奈米2023 雖然還不確定目前使用三星 3 奈米製程的原因,但其中一個原因可能是為測試新製程並檢查性能。 由於 ASIC 不會涉及複雜的生產方法和設計,因此用做初始測試是不錯的選擇。
三星3奈米: 三星機會來了?台積電3奈米良率出乎意料 傳未達大客戶標準
三星首次採用多橋通道場效電晶體FET(MBCFET™)的GAA技術生產晶片,突破「鰭式場效電晶體」(FinFET)架構的性能限制,並藉由減少供應電壓層級優化功率效率,同時透過增加驅動電流能力提升效能。 根據《華盛頓郵報》,作為美國半導體最大廠的英特爾可以從該法案獲得約2百多億美元的挹注。 三星3奈米 不過,除了補助美國半導體發展,現階段美國仍需要台積電及三星提供高階晶片,也由於安全及就業問題,希望這些高科技大廠在美國設廠生產晶片。
TheElec援引消息人士透露,已有客戶向三星訂購3奈米晶圓代工,第一個客戶是大陸加密貨幣挖礦機晶片廠上海磐矽半導體技術有限公司;此外,三星的大客戶高通也下訂3奈米晶片,但會視情況投片。 南韓媒體報導,中國挖礦機晶片設計業者上海磐矽半導體是三星3奈米製程的客戶,此外,美國晶片廠高通(Qualcomm)也已下訂三星3奈米產能,但將視情況投片。 2017年9月29日,台積電宣布未來3奈米(nm)製程晶圓廠,落腳台灣台南市的南部科學工業園區,預計最快2022年量產[1]。 台積電於2020年第一季宣布3奈米製程將在2021年試產,並在2022下半年正式量產,其3奈米製程將繼續採用FinFET(鰭式場效電晶體)[2]。 科技網站Tom’s Hardware報導,三星上周發出一份公開聲明,內容提到公司將透過世界上首次大規模生產3奈米GAA技術來加強技術在產業領先的地位,有望在本季,即未來幾周內開始量產。 三星在 3 奈米製程中導入 GAA 架構,以突破 FinFET 架構性能限制,三星表示,此新世代製程通過降低電源電壓來提高功率效率,同時增加驅動電流能力來提高性能,能以更小體積實現更好的功耗表現。
三星3奈米: 台積電 3 奈米奪蘋果 M3 晶片新單
據報導,這些都是IBM與三星、格芯等幾家公司共同合作研發的成果,而格芯在2018年放棄了7奈米,就此業內分析稱,很可能IBM會找三星代工。 三星3奈米 而這樣的技術最終可以讓製造2奈米晶片所需的步驟比7奈米少得多,能促進整個晶圓廠的發展,也可能降低部分成品晶圓的成本。 最後,2奈米晶體管的閾值電壓(上表中的Vt)可以根據需要增大和減小,例如,用於手持設備的電壓較低,而用於百億超級計算機的CPU的電壓較高。
至於今年5月發表2奈米製程GAA技術的IBM,根據當時說明,IBM 的2奈米製程號稱在150mm²的面積中塞入500億個電晶體,平均每平方公厘是3.3億個,比起當前最先進的7奈米、5奈米製程晶片,2奈米製程電晶體密度更高、增加 45% 效能、能源效率提升達75%。 三星3奈米 三星今年7月表示,3奈米製程正式流片,該節點與三星7奈米LPP製程相比,3GAAE製程可以在同樣功耗下提高性能30%,或是在同樣頻率下降低功耗50%,電晶體密度提升80%。 2015年,IBM研發出了7奈米原型晶片,2017年,IBM又全球首發了5奈米原型晶片。
三星3奈米: 三星放話超車台積電 3 奈米,成功機會渺茫?
報導提到,台積電3奈米製程的月產量將會在2023年底來到每月10萬片,以因應蘋果iPhone 15系列智慧型手機的需求。 但以目前蘋果的標準,良率必須達到70%以上才是達標,這樣的目標預計到2024年上半年都不會發生,所以將持續採用收取可用晶片費用的方式。 根據先前的市場消息,台積電3奈米標準晶圓價格為每片1萬7000美元,報導指出,由於目前良率不高僅有55%,蘋果已與台積電達成協議,僅支付可用晶片的費用,而不是每片晶圓1萬7000美元的價格。 目前台積電與三星皆已發展到5奈米階段,依進度來看,台積電5奈米已於今年第2季量產,由於受到新冠疫情威脅,高階製程所需的極紫外光(EUV)設備裝機與技術支援全面受阻,預估三星5奈米製程可能到明(2021)年初才會放量生產。 台積電近幾年在先進製程領先業界,7奈米和5奈米率先量產,國際大客戶搶著下單,產能更是滿載,從2016年起,連續為蘋果獨家代工A系列處理器。
韓媒《BusinessKorea》報導,三星將於6月30日開始量產環繞閘極技術(GAA)架構的3奈米製程。 除了企業的內部傾軋,2019年底因美國施壓,荷蘭政府延緩向艾司摩爾授予其對於中芯的出口許可證[4],使原先梁孟松計劃於同年底安裝極紫外光刻機的規劃至2021年無法完成。 2020年12月,中芯再遭美國制裁,被美國商務部列入實體清單,若事前沒有美國政府所授的出口許可證,中芯將無法獲得任何高階晶片製程所須的美國技術[76][77],梁孟松的計劃亦因此擱置[8],被迫轉向專攻國產化替代。 在梁孟松的領軍下,中芯紹興廠於2022年成為中國大陸生產設備國產化率最高的晶片廠,比例迅速超過了八分之三;此一成就雖在全球也算首屈可指,但仍不及台積電早已達成的美國技術只占不到四分之一之成就。
三星3奈米: 未來發展
相較於5奈米製程,第一代3奈米製程能降低45%功耗、提升23%效能、縮減16%面積;第二代3奈製程則可降低50%功耗、提升30%效能,並縮減35%面積。 三星的專有技術採用通道較寬的奈米片,相較於通道較窄的奈米線GAA技術架構,能實現更高效能與更佳的能源效率。 在3奈米GAA技術助陣下,三星得以調節奈米片的通道寬度,優化功耗以及效能表現,滿足客戶的多元需求。 三星將具有奈米片電晶體架構的半導體晶片,首次應用於高效能、低功耗的運算領域,並計畫拓展至行動處理器。 2020年底,美國禁止企業向中國出售可用於製造10奈米或更先進制程設備。 有分析稱,即便台積電在代工晶片的市佔率高出全球一半以上,但是除了蘋果之外,高通與輝達(NVIDIA)等大客戶仍然沒有完全截斷與三星或英特爾的訂單。
晶圓代工龍頭台積電3奈米N3製程在完成技術研發及試產後,預計第三季下旬投片量開始大幅拉升,第四季月投片量將達上千片水準,開始進入量產階段。 設備業者指出,以台積電N3製程試產情況來看,預期9月進入量產後,初期良率表現會比5奈米N5製程初期還好。 回到需求面來看,台積電向來是按照客戶需求擴產,台積電董事長劉德音日前公開露面時指出,當 3 奈米進入量產時(預計 2022 年下半年),屆時產能預估將超過每年 60 萬片 12 吋晶圓。 據供應鏈消息,2023 年 3 奈米月產能將增至 10.5 萬片,一如往常,將由最大客戶蘋果搶下頭香,而 AMD(超微)、高通也將隨後跟上;至於 Intel 也有合作方案在進行中。
三星3奈米: 半導體良率是什麼?
如今IBM將大多數晶片的生產外包給了三星,包括Power 10服務器處理器,IBM在美國紐約州的奧爾巴尼仍保留著一處晶片研發中心,該中心負責對晶片進行研發和測試,並與三星和英特爾簽署了聯合技術開發協議。 有媒體表示,IBM此次發布的2奈米晶片製程正是在這個研發中心設計和製造的。 由於中芯至2020年代無法量產任何5奈米和3奈米晶片,除缺乏相關設備外,亦未掌握最關鍵的八項核心技術,[53]因此梁孟松於訂購極紫外光刻機前制定技術研發路線藍圖,規劃研發關鍵技術領域中不需極紫外光刻機之部分,待設備到貨再研發完成5奈米和3奈米製程;惟此計劃引發中芯內訌[4][8]。 由於5G手機的需求增長,電源管理晶片在全球市場缺貨,聯合執行長趙海軍在公司董事會提議擴充產能以滿足電源管理晶片的需求,遭梁孟松反對,梁認為此種成熟產品不如自己掌管的先進位程重要。 之後,梁孟松因其理念符合中華人民共和國政府的晶片自主政策[73]而在爭論中獲勝,使5奈米以下製程的研發工作順利進行;同時,中芯因此失去原可進帳的電源管理晶片收入,造成包括大股東大唐電信等股東對此不滿[74][75],而外界亦流傳趙海軍因此與梁孟松不和[4]。 中芯於2018年上半年向艾司摩爾下單訂購一台價值1.2億美元的「極紫外光刻機」[65][66][67],與此同時,梁孟松與其團隊在研發第二代「鰭式場效應電晶體」時,也同步研發採用新一代N+1、N+2代製程工藝。
- 目前台灣功率晶片製造商偏重在DC/DC領域(轉換電壓的裝置),主要產品包含線性隱壓器、PWMIC(電源管理IC)和功率MOSEFT(金屬氧化物半導體場效電晶體),而IoT應用需求增加後,將產生更多不同的應用。
- 雖然目前此製程技術消息甚少,據外媒《tomshardware》報導,三星在 IEEE 國際積體電路會議,公佈採用 GAAFET 技術的 3GAE 製程部分相關細節,可一窺三星目前發展。
- 不過也有市場分析師認為,三星率先量產 3 奈米晶片的宣傳效果大於實際,因為電晶體數量來說,三星的 3 奈米製程其實就是台積電 5 奈米。
- 此前三星曾稱,與FinFET相比,GAA技術晶片面積可減少45%,功耗降低50%,以及效能提升30%。
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- 法人看好台積電3奈米家族技術在良率表現及產能規模等均優於競爭對手,能在先進製程市場繼續稱霸,明、後兩年可望通吃人工智慧(AI)及HPC運算的晶圓代工訂單。
根据三星此前透露的数据显示,采用GAA晶体管技术的3奈米制程工艺,与目前FinFET架构的5奈米相比,性能将提升30%,能耗降可低50%,逻辑面积效率提升超过45%。 2021年10月,三星就宣布将抢先台积电在今年上半年量产3奈米制程。 同时,为在技术上也能够超越台积电,三星也率先将全新的GAA(环绕栅极)架构引入到3奈米制程当中。
三星3奈米: 三星第二代10纳米制程开发完成 老邢点评
7月25日,英特尔宣布,台积电的第二大客户,即主要生产大陆手机的台湾IC设计大厂联发科(MediaTek),将成熟制程(泛指7奈米以上的晶片)的一笔订单给了英特尔。 根据《华盛顿邮报》,作为美国半导体最大厂的英特尔可以从该法案获得约2百多亿美元的挹注。 不过,除了补助美国半导体发展,现阶段美国仍需要台积电及三星提供高阶晶片,也由于安全及就业问题,希望这些高科技大厂在美国设厂生产晶片。 刘佩真亦同意,虽然三星率先宣布3奈米GAA制程,意图超越台积电,“但(3奈米晶片)良率情况仍不明,且也尚未取得大量客户订单,加上GAA制程良率要提升仍有相当的难度,故短期内仍看好台积电先进制程竞争力”。