三星首度公开 2nm 和 17nm！3nm 量产赶超台积电，四大晶圆制造基地披露

导读： 三星首度公开 2nm 和 17nm！3nm 量产赶超台积电，四大晶圆制造基地披露 三星年度代工论坛干货，首发 17nm 专业工艺。作者 | 高歌编辑 | Pa

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　　 三星首度公开 2nm 和 17nm！3nm 量产赶超台积电，四大晶圆制造基地披露

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　　三星年度代工论坛干货，首发 17nm 专业工艺。

　　作者 | 高歌

　　编辑 | Panken

　　芯东西 10 月 8 日报道，在本周刚刚举行的第五届三星晶圆代工年度论坛（Samsung Foundry Forum 2021）上，三星电子总裁兼代工业务负责人 Siyoung Choi 公布了有关 3/2nm GAA 晶体管量产计划、三星 RF 射频平台和其在美建厂的情况。

　　Siyoung Choi 宣布，三星首批 3nm 芯片将于 2022 年上半年开始生产，而2nm 工艺节点将于 2025 年进入量产。在本次活动上，三星电子还首次推出了 17nm FinFET 专业工艺技术，该工艺比 28nm 工艺性能提升了 39%，功率效率提高了 49%。以下是芯东西对 Siyoung Choi 完整演讲的编译、整理。

　　本文福利：三星宣布其基于 GAA 技术的 3nm 制程成已成功流片，这是半导体革命一个新的里程碑事件。推荐精品报告《三星 GAA 新技术成功流片延续摩尔定律及全球半导体行业高景气》。可在公众号聊天栏回复关键词【芯东西 184】获取。

　　01.

　　预计 2022 上半年 3nm 量产

　　性能提升 30%

　　在晶圆代工论坛上，Siyoung Choi 谈道：" 我们将提高整体产能并引领最先进的技术，同时进一步扩大硅片规模并通过应用继续技术创新。"

　　他提到自 2017 年以来，三星电子的制程工艺每年都有所升级，而三星电子代工业务将加强节点制程多样化、新晶圆厂产能扩张和提升代工服务等领域。

　　▲三星电子代工产品迭代图

　　Siyoung Choi 宣布，2022 年上半年，三星电子将开始生产首批 3nm 芯片，第二代 3nm 芯片预计将于 2023 年开始生产。

　　三星电子的 3nm GAA 工艺采用了 MBCFET 晶体管结构，与 5nm 工艺相比，其面积减少了 35%，性能提高了 30% 且功耗降低了 50%。Siyoung Choi 称，随着工艺成熟度的提高，三星电子 3nm 工艺良率正在接近目前量产的 4nm 工艺水平。

　　相比之下，今年 6 月台积电总裁魏哲家在 2021 年台积电技术论坛上宣布，其 3nm 芯片将按计划于 2022 年下半年开始量产。媒体报道称，苹果和英特尔可能将是首批客户。

　　此外，Siyoung Choi 称，2025 年三星电子将推出基于 MBCFET 的 2nm 工艺，进入该工艺大规模生产的早期开发阶段。

　　除了 3nm 和 2nm 等先进制程，三星电子还首次推出了 17nm FinFET 专业工艺技术，该工艺适用于 CIS（接触式图像传感器）、DDI（显示驱动 IC）、MCU（微控制器）等领域。

　　17nm FinFET 专业工艺技术结合了 28nm 的后端工艺和 14nm 的前端工艺，Siyoung Choi 认为，这一工艺能够为客户带来显著的成本优势，帮助客户完成从 28nm 到 14nm 的过渡。

　　▲三星电子 17nm 专业工艺特性

　　与 28nm 相比，三星电子的 17nm FinFET 专业工艺技术面积减少了 43%，性能提高了 39%，功率效率提高了 49%。

　　在 5G 技术的推动下，射频（RF）技术正成为行业的关键，但是射频技术并不适应设备的几何缩放。通过异构集成等创新技术，三星电子的 8nm 射频平台将改变发展曲线，提升市场竞争力。除此之外，三星电子还正在推进基于 14nm 工艺的 3.3V 磁性随机存取存储器（eMRAM），从而提升写入速度和密度。

　　▲逻辑芯片和射频芯片性能趋势

　　02.

　　平泽将成 GAA 芯片生产基地

　　美国新晶圆厂地址考虑中

　　在晶圆代工方面，Siyoung Choi 提到三星电子是第一个将 EUV（极紫外）技术引入大规模生产的厂商，三星电子在这一领域的经验将使其能够减少扩充产能所需的时间。

　　当前，三星电子在全球共有 4 个晶圆制造基地。在韩国，三个晶圆厂位置较近，可以共享基础设施。其中三星计划在平泽扩充产能，生产基于 GAA 结构的产品。

　　▲三星电子代工厂分布

　　在美国，三星除了在得克萨斯州奥斯汀外，还计划建设新的晶圆厂。但 Siyoung Choi 并没有透露更多的信息，仅告知有几处地点正在考虑中，具体信息将在之后宣布。

　　他谈道，三星电子的代工业务重点是高性能计算（HPC）和人工智能（AI）、物联网、汽车 3 个平台。三星电子能够为每一个产品提供全面的解决方案，帮助客户更快完成发布。

　　具体来说，在高性能计算和人工智能领域，三星电子能够提供 Large die 设计方法、2.5D 和 3D 先进封装技术、高性能 IP 等；在移动和物联网领域，三星电子能够提供低功耗设计方法、安全互连 IP 和嵌入式 MRAM 产品；在汽车领域，其产品符合 ISO 26262 和 AEC-Q100 安全认证。

　　最后他分享称，三星正在和 IBM 这样的公司在人工智能、高性能计算等领域进行合作，覆盖工艺开发到高性能芯片等各个方面。

　　03.

　　2nm 开战：IBM 率先发布

　　台积电 2024 年量产

　　当下，三星、英特尔、台积电等厂商都已瞄准了 3nm 以下的先进制程。

　　据路透社报道，三星、IBM 和英特尔已签署联合开发协议，共同研发 2nm 制程工艺。今年 5 月，IBM 率先发布全球首个 2nm 制程工艺，预计能够在 " 指甲盖大小的芯片上 " 集成约 500 亿个晶体管，但该工艺距离量产仍有距离。

　　外媒报道称，IBM 的 2nm 工艺或能实现在芯片上每平方毫米集成 3.33 亿个晶体管，远超此前三星 5nm 工艺的每平方毫米约 1.27 亿晶体管数量，极大地提升了芯片性能。

　　▲ IBM、台积电、英特尔、三星各制程节点晶体管密度对比（来源：AnandTech）

　　面对三星、英特尔和 IBM 的联合开发，晶圆代工龙头台积电也加大了对先进制程的研发投入。据媒体报道，台积电预计将在 2024 年实现 2nm 工艺的量产，全面量产则可能要到 2025 年 -2026 年。

　　除了上述芯片厂商，欧盟也提出了 2nm 芯片战略。今年 3 月，欧盟提出最新的数字化转型目标，要求在 2030 年实现 2nm 逻辑芯片的生产。9 月份，欧盟又推动设立新的《欧洲芯片法》，意图打造最先进的欧洲芯片生态系统。

　　04.

　　结语：2/3nm 研发竞赛或影响代工市场走向

　　因为缺芯加剧，晶圆代工领域受到了极大关注。台积电、英特尔、三星电子等都加大了对先进制程研发和晶圆产能扩张的投入。

　　随着芯片尺寸逼近物理极限，芯片制程推进十分困难，" 摩尔定律失效 " 不断被行业提起。尽管如此，台积电、英特尔、三星等巨头不会放弃对 3/2nm 甚至 1nm 的先进制程研发，这场竞赛更将影响未来代工市场的走向。

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