2030半导体之王梦碎？三星5nm工艺已量产多时，但良品率不到50%

半导体制造不是一件容易的事，特别到了尖端的先进工艺，每一个工艺节点的递进都相当不容易，即便英特尔或三星这种业界巨头已经过多年的技术打磨和市场考验，依然可以感受到晶圆制造方面的艰辛。可以想象台积电(TSMC)今天在工艺技术上的稳步推进，背后付出了多少努力。

《BusinessKorea》报道，三星在5nm工艺节点再次陷入了困境，正在为提高产能而努力。虽然三星5nm工艺已量产多时，但良品率不到50%，这意味着单个硅晶圆上制造的芯片只有不到一半能用，这绝对不是好事情。通常情况下，一个工艺节点进入大批量制造阶段，良品率需要达到95%左右，低于这个水平也就代表生产效率不高，利润也难以保证。

目前三星负责5nm工艺生产的是韩国京畿道华城晶圆厂V1生产线，是三星最先进的晶圆生产线，也是世界上第一条用于7nm以下的专用极紫外(EUV)生产线。具体哪些产品受到大的影响，问题出在哪里，这些细节暂时也不清楚。三星是在2020年2月开始建立5nm工艺的生产线，然后花了几个月的时间完成制造相关的准备工作。正常来说，生产上在某个时间点应该会超过阈值，最好是为客户大规模生产第一批芯片的时候，然后经过细微的调整以确保良品率在90%以上。

2021年半导体产业迎来大好行情，其中，韩国科技大厂三星电子在2021年第二季度挤下英特尔成为半导体营收冠军后，继续坐稳宝座。不过，从三星电子的营收项目来看，最大部分还是来自于存储的销售，想力拼2030年成为半导体龙头，还有很大一段差距。

三星电子去年合并营收达279兆韩元、年增17.83%，创下历史新高。其中，半导体部门营收达94.16兆韩元、年增29%。不过，财报也揭露，三星虽然没有公布晶圆代工业务的营收与获利，但提及资本支出扩张下，可能拖累整个半导体部门获利表现，也就是说，虽然三星在存储业务的销售与获利能力仍无人比拟，但也是利用这部分的获利大力支持晶圆代工业务发展。

电动车大厂特斯拉预计新一代供应自动驾驶系统处理器HW4.0，在生产成本、长期合作等多方考量下，最终仍选择与三星合作，台积电依旧无缘。三星透过一站式芯片服务陆续取得欧美客户青睐，包括Google今年发布的Pixel 6 / 6 Pro手机所搭载的自研处理器芯片Tensor，就是以三星处理器Exynos 9855为基础设计，三星因此在晶圆代工业务获得一部分客户的长期青睐。

调研机构集邦科技报告显示，2021年第三季晶圆代工领域仍由台积电以53.1%市占率稳坐第一，并较上季上升0.2个百分点，三星则是以17.1%市占率居次。据《BusinessKorea》，台积电抓住了芯片荒机遇，反攻车用半导体市场，三星则是专注在智能手机芯片代工，导致双方差距拉大，业界人士强调，三星应该更专注在车用芯片领域的投资，缩小双方差距。

三星则是抢先在2022年上半年量产3nm GAA技术，台积电预计要等到今年下半年才会开始量产3nm制程，甚至是延续使用FinFET架构，但在今年智能手机市场以4nm制程做为5G旗舰机主流制程节点，联发科去年底推出天玑9000、采用台积电4nm制程。高通则是发表Snapdragon 8 Gen 1、采用三星4nm制程，而前期有产业链消息指出，由于三星的4nm工艺良品率极低，已经引发了高通的不满，后续高通可能会将部分高端处理器的代工订单转向其他厂商，将订单多元化。

目前流出的跑分数据来看，联发科似乎也在5G市场扳回一城，拼上手机AP市场龙头在5G的最后一块拼图。至于三星最新发表的三星4nm制程的Exynos 2200，GPU采用AMD的RDNA 2 架构，在图形运算有更强大的效能表现，但这块处理器发表却一波三折，先是去年的宣传影片三星没有公布发表时间，之后宣布将在1月11日发布却延期，终于Exynos 2200在近期正式发布。但这已经让市场怀疑三星在4nm制程良率表现问题，加上先前三星声称3nm制程的良率正在追上4nm制程，3nm制程的量产状况恐怕也得面对更多的质疑。

高通新一代高端芯片骁龙898将继续由三星代工，将由三星以4nm工艺生产，4nm工艺属于5nm工艺的改进版，业界忧虑骁龙898在性能再次大幅提升之下，而三星的4nm工艺可能无法达到预期的性能导致骁龙898芯片再成火龙。

骁龙898芯片将采用ARM的第二代超大核心X2，在X2的加持下，可望将性能大幅提升20%;GPU性能方面也将进一步提升，然而如此大的性能提升就需要足够强的芯片制造工艺支持。据悉骁龙898芯片将继续由三星代工，芯片制造工艺为4nm工艺，这也是业界对骁龙898存在担忧的因素。

三星的芯片制造工艺虽然在名字上基本与台积电同步，不过此前台媒digitimes指出三星的5nm工艺其实落后于台积电的5nm工艺，只是比台积电7nmEUV工艺稍好一些。正是因为三星的5nm工艺未能达到预期的性能，导致了高通的骁龙888芯片出现发热问题，自然业界担忧三星的4nm工艺很可能也无法达到预期的性能。

高通却悍然采用了ARM性能更强的X2核心，在性能进一步提升之下，三星的4nm工艺如果无法有效降低X2核心的功耗，很可能会再次上演火龙的前例。

高通此前推出的两款芯片都被嘲讽为火龙，2015年推出的骁龙810可谓是最失败的版本。骁龙810采用了ARM首次推出的高性能核心A57，由于ARM的技术实力不够，导致A57的功耗过高，骁龙810由此出现发热问题，严重到手机都无法正常运行，最终全球手机芯片企业除高通之外都放弃了A57核心，而高通的高端芯片销量也由此大跌六成。

高通今年推出的高端芯片骁龙888采用的X1超大核心也是ARM首次推出的超大核心，也出现了功耗过高的问题，再加上三星的5nm工艺性能不达标，骁龙888也出现了发热问题，市场上采用骁龙888芯片的手机普遍采用了大散热片同时降低它的频率来减少发热，当然骁龙888的表现比骁龙810好许多，至少骁龙888在日常使用中问题不大，在运行游戏等大型应用中就无法承受。