三星打算以3nm工艺跟台积电一决雌雄，下一个战场或将在1.5nm工艺

很长一段时间以来，三星电子就没有放弃过要战胜台积电、取代台积电成为全球晶圆代工龙头的梦想。为此，三星一直在努力。毫无疑问，三星与台积电接下来展开对决的战场，只能是在7nm以下制程工艺。

有产业链人士透露，三星电子已经对芯片工艺路线图做了调整，将跳过4nm工艺，改从5nm工艺直接上升到3nm GAAFET工艺（环绕栅极晶体管）。跳过4nm工艺后，三星的3nm工艺在何时大规模量产。则不得而知。三星的5nm工艺虽然号称已经量产，但全面放量必须等到2021年，由此表明，台积电的工艺技术领先三星超过一年，客户更加向着台积电一边，芯片大厂其实离不开台积电。

台积电由于工艺技术遥遥领先，成为芯片大厂首选的代工厂商；因此，台积电几乎通吃所有7nm以下工艺订单；预估2020年7nm与5nm合计在台积电的营收中占比达40%，加上需求强劲的16nm工艺约占到20%，先进工艺在台积电的营收中占比差不多有60%。

此外，台积电的6nm工艺，将于年2020年量产；计划在2021年量产的5nm强化版，在进度上已经有所提前；3nm工艺的进度按计划进行，预计2021年进入风险性试产，2022年下半年开始量产；2nm工艺在前期的研发也已开始启动。

值得一提的是，台积电可能面临将彻底失去大客户华为的风险。据了解，华为第四季度后所预订的产能，台积电现已分配给了苹果、AMD、高通、联发科和英伟达，只能说，在短期内，台积电虽然失去了华为的订单，但在经营上似乎并没有受到过于明显的冲击；2021年，除了高通、联发科的订单有望扩增外，还有来自苹果的Mac系列大单，台积电的5nm、5nm强化版产能满载大抵可以预见。

三星为了后发先至，先前决定跳过7nm工艺，直接上马7nm LPP EUV工艺；在新机Galaxy Note 10（搭载Exynos 9825芯片）系列于2019年8月发布后，三星才正式宣告7nm EUV时代到来，除了高通的骁龙765系列外，却未见有重要客户向三星下出大单。

受限于良率与技术上的瓶颈，三星的7nm EUV工艺虽然号称全面量产，但高通是因为与三星有其他合作条件协议，才向三星下单；其他芯片厂都不敢冒险给三星下单，使得三星在EUV工艺技术推进上更为艰难，2020年初又遭遇新冠疫情肆虐，来自EUV等重要设备装机与技术支持等全面受阻，5nm工艺虽在二季度量产，但实际放量要等到2021年。

由于有足够的资金进入7nm以下先进工艺时代的国际芯片大厂，均已下单给台积电，包括仍有少量下单三星的英伟达在内，以及高通最新的5nm芯片系列亦花落台积电。三星除了为自家芯片代工外，从外部获取的订单应该十分有限。台积电南科5nm及3nm总投资金额约达407.6亿美元，三星投资手笔也相当惊人，由于从外部获取订单不如预期，投资回收期势必会拉长。

半导体业者指出，三星与台积电的差距将越来越大，也使得三星重新调整规划，目前7nm、5nm规划月产能约3万片左右，预计2020年底后产能才会扩大，在2017年三星曾对外公布的4nm规划，为首度导入环绕闸极晶体管（GAA）工艺技术，2020年初仍处于开发中，但近日传出已取消4nm计划。

由于三星日前宣布砸下约81亿美元于平泽新建5nm EUV晶圆厂，预计2021年下半年投产，5nm工艺真正放量时间在一年后，届时将是主力工艺，全力追赶台积电。受限于建置成本、工艺技术与客户订单有限，以及在投资成本更高且导入了GAA工艺技术、量产时间已传出将延迟的3nm正式面世之前，三星的4nm工艺其实已经没有推出的必要。另有一说是，对于三星取消4nm工艺的原因，一方面是3nm推进顺利，另一方面则是市场竞争需要，如果能抢在台积电之前搞定技术难度更高的3nm GAAFET，无疑将为自己争得可观的机会。此前，三星曾透露，3nm芯片相较于7nm FinFET，可以减少50%的能耗，增加30%的性能。

Gate-All-Around ，即所谓的环绕式栅极技术，简称GAA，也可以称为GAAFET。此项技术的特点是实现了栅极对沟道的四面包裹，源极和漏极不再和基底接触，而是利用线状（可以理解为棍状）或者平板状、片状等多个源极和漏极横向垂直于栅极分布后，实现 MOSFET的基本结构和功能。如此设计在很大程度上解决了栅极间距尺寸减小后带来的各种问题，包括电容效应等，再加上沟道被栅极四面包裹，因此沟道电流也比FinFET的三面包裹更为顺畅。在应用了GAA 技术后，业内估计，基本上可以解决3nm乃至以下尺寸的半导体制造问题。

三星对外宣传的GAA技术，英文名是Multi-Bridge ChannelFET，缩写为MBCFET，实则是板片状结构多路桥接鳍片。对此，三星解释称，目前主流的纳米线 GAA技术，沟道宽度较小，因此往往只能用于低功率设计，并且制造难度比较高，因此三星没有采用这种方案。并且三星认为FinFET在5nm和4nm工艺节点上都依旧有效，因此在3nm时代三星才开始使用新的 MBCFET技术。

三星预计，2021年通过此项技术所推出的3nm制程技术，将能让三星在先进制程上与台积电、英特尔进行抗衡，甚至超越竞争对手。而且，能够解决芯片制造缩小过程中所带来的工程难题，以延续摩尔定律的持续发展。

按照国际商业战略咨询公司执行长Handel Jones 表示，当前，三星正通过强大的材料研究让晶圆制造技术获得发展。在GAA 技术上，三星大约领先台积电一年，英特尔则落后三星两到三年。三星自己也强调，GAA技术的发展能够期待未来有更好的图形技术，人工智能及其他运算的进步，以确保未来包括智能手机、手表、汽车、以及智慧家庭产品都能够有更好的效能。

根据三星的介绍来，GAA技术有可能根据鳍片尺寸和形态的不同，面向不同的客户。三星指出，垂直于栅极的纳米线或者纳米片的形态将是影响最终产品功率和性能特征的关键指标，纳米片和纳米线的宽度越宽，那么沟道尺寸和面积就越大，相应的性能越好，功率表现就越出色。三星在PDK设计中提供了四种不同的方案，可以在一个芯片中不同地区使用，也可以直接使用于制造整个芯片。

业内人士认为，三星高喊半导体愿景2030计划，预计在2030年前将投资133万亿韩元（大约1150亿美）于晶圆代工等半导体领域，全面提升研发与生产技术，其中73万亿韩元将用于研发，60万亿韩元购买EUV等设备，目标显然是为求超越台积电，从而成为全球晶圆代工市场的龙头。

三星虽然在推进工艺的进程中显得有些着急，但已重新调整了工艺路线图，良率已逐步改善，若5nm能在2021年全面放量，价格平易近人，应该能吸引高通、英伟达转单三星；由此，三星可能对给台积电带来一定的压力。

除了三星想要以3nm工艺取得对台积电的领先外，三星与台积电之间的战场有望延伸到1.5nm工艺。2019年，摩根大通发布报告称，光刻机大厂ASML确认可以演进到1.5nm工艺制程，支撑摩尔定律延续至2030年。