三星3纳米芯片用了怎样的技术？3纳米芯片制作难度大吗？

这几年人们对于芯片的关注度明显提升，尤其是高精度的纳米级芯片。目前，已知的手机芯片可以做到4纳米的量产，就比如最近新发布的高通骁龙8+以及10月份要带来的苹果A16仿生芯片，都是4纳米制作工艺，它们统一的特点就是性能强大。通俗地来讲，我们可以理解为纳米数越小，性能也越强，但这个观点只是泛泛而谈的，最主观的感受。

制作高精度纳米芯片的难度是非常大的，这里也要感叹一下人们的研发能力，几乎是一年提升一个纳米等级。但是根据规律而言，再从4纳米往下研究的话，每提升一个等级，难度就会加大100倍以上，而之前就有科学家表示人类最高能做到7纳米芯片，而这项技术早早就被打破了。

目前，韩国三星电子对外官宣了自己旗下首款3纳米芯片，并且可以支持量产，而中国的一家企业也会成为其第一个客户。

首先要制作3纳米芯片，最先要做的就是设计和开发，打破之前原有的设计图纸，重新编辑。其投入资金、技术和人才成本都是难以估计的，并且就算设计出3纳米芯片，也需要光刻机的加工制成，这两项缺一不可，往往一次研发的费用动辄就是十几亿。所以，3纳米芯片的研发和制作难度是非常大的。

直观地来讲，三星的这款3纳米芯片较之前的5纳米芯片在功耗上降低了45%左右，性能提升了23%，面积减小了16%。其实，如今芯片的性能已经处于过剩的状态了，最重要的就是如何让芯片更加稳定，功耗更小，增强续航的同时，也能减少发热，让设备正常地运转下去。

而这次中国公司将成为首批客户，这家公司就是中国矿机芯片公司。众所周知，矿机对于芯片的要求能力非常高，不仅要求芯片有很强的性能，还要有稳定的低功耗，如果功耗大，散热能力又不强的话，轻则系统卡顿，重则机器直接报废。看来，市场还是非常相信三星3纳米芯片技术的。就连高通也增加了订单，以后就能在高通骁龙芯片上看到3纳米芯片的身影了。

三星之所以能够量产3纳米芯片，原因就在于三星采用了MBCFET技术，这项技术也是基于晶体管的一种升级技术。能够提升芯片的功率和电流，以换取更高性能的表现。

所以目前为止，三星也是全球第一个和唯一一个可以量产3纳米芯片的公司，这一则消息推出，当天台积电的股价就下跌了，由此可以见得这枚芯片的影响力有多么大。而台积电这边也表示将直接研究到2纳米技术，也是可以期待一下的。

三星和台积电两大芯片厂商在3纳米芯片技术研发上一直竞争激烈，而如今，随着双方新动作频频，这场芯片顶尖制程技术战，日趋白热化。

今年6月底，三星电子官宣，公司位于韩国的华城工厂已经开始大规模生产3纳米制程半导体芯片。

消息发酵不过一周，台积电就对外表示，自家的3纳米制程将在今年下半年试产，同时将斥巨资扩大2纳米产能布局，并在2024年试产，2025年开始量产。

三星首产3纳米，反超台积电

今年上半年实现3纳米芯片投产，意味着三星首次在先进工艺层面反超台积电，成为全球第一家量产3纳米芯片的厂商。

三星官网公布的信息显示，此次量产的3纳米芯片与之前的5纳米芯片相比，性能提升23%，功耗降低45%，芯片面积缩小16%。

而且，与目前主流的鳍式场效应晶体管(FinFET)结构不同，三星3纳米采用的是全栅极(GAA)技术结构，可以更为精确地减少漏电损耗，降低功耗。

三星晶圆代工业务主管崔世英表示：“我们将通过全球首个3纳米制程来维持自己的领导地位。”

台积电随后关于3纳米投产以及2纳米布局的公开表态，被外界解读为对三星最新消息的回应。多位半导体业内人士在接受采访时表示，两家厂商的举动，将加剧芯片先进制程领域的竞争，并将2纳米之争推向比外界所预想的更为激烈的程度。

三星的挑战：客户在哪

三星官宣3纳米芯片量产消息后，有韩国证券机构提出疑问，“客户究竟是谁?”

在半导体行业，先进的芯片制程技术是一家企业技术实力的展现，但最终能够落地到市场订单上，才具有现实意义。

三星方面并未在公开消息中公开客户企业名称，仅表示“首先将被高性能计算机采用”。

韩国媒体报道认为，三星3纳米芯片的生产地并非引进最新设备的平泽工厂，而是负责开发制造技术的华城工厂，据此分析三星3纳米芯片处于试产阶段，“可能是极小规模量产”。

另有来自供应商渠道的消息称，三星或将首先向加密资产挖矿企业提供运算处理半导体。

一位芯片行业分析师告诉《财经国家周刊》，目前明确要使用3纳米芯片的只有苹果和英特尔，但这两家公司都已与台积电建立合作，“他们换供应商的可能性不大，三星的3纳米芯片未来除了用在自家产品上，还需要努力寻找其他买家。”

这位分析师认为，AMD、英伟达、紫光展锐或是三星3纳米工艺芯片的潜在客户。

“一超多强”市场格局短期不变

市场调研机构TrendForce发布的报告显示，2022年第一季度全球半导体代工市场排名中，台积电以53.6%的份额位居第一，三星位居第二，市场份额为16.3%。

此次3纳米芯片投产领先，能让三星逆转竞争形势吗?

一位芯片行业研究人员认为，三星3纳米芯片采用的GAA工艺根本没有成熟，相关的测量、蚀刻、材料、化学品等方面，都存在问题，是“赶鸭子上架”。

前述分析师也认为，虽然抢到了“首产”的名头，但客户更关心三星3纳米的良品率问题，“如果不能保证良品率，也很难获取客户信心。”

“芯片之王”台积电发布2022年第二季度财报，公司营收利润均超出市场预期。公司第二季度营收5341.41亿台币，同比大涨43.5%，环比增长8.8%;净利润2370亿元台币，同比增长76%，环比增长16.9%;营业利润2621.2亿元台币，同比增长80%。

3纳米制程将在下半年投产

利润率方面，台积电二季度毛利率59.1%，超过公司预期56%~58%，创下历史新高;营业利润率49.1%，也超过了公司预期的45%~47%。第二季度每股税后纯利达新台币9.14元，也创下新高，超过市场预期平均值。

台积电还披露，在二季度的晶圆代工营收中，5纳米工艺所占的比例为21%，7纳米为30%，这两大工艺也就贡献了台积电二季度半数的晶圆代工收入。5纳米工艺的营收，在今年二季度仍低于7纳米，也就意味着台积电这一先进的制程工艺在量产两年后，仍未取代7纳米工艺，成为他们的第一大营收来源。

关于3纳米制程，台积电表示仍按时程将在下半年投产。而更先进的2纳米制程目前正按进度开发，预计在2025年量产。

公司预计第三季度营收为198亿美元至206亿美元;预计第三季度毛利率为57.5%至59.5%，市场预期为56.1%，营业利益率为47%至49%，市场预期为46.1%。公司还表示，长期毛利率达53%是“可实现”的;客户需求继续超过供应能力。台积电预计2022年营收(以美元计算)增长30%左右。

台积电表示，2023年将出现一个典型的芯片需求下滑周期，但整体下滑程度将好于2008年。

展望今年资本支出，台积电此前的预期是将达到400-440亿美元的历史新高，但是台积电董事长刘德音的最新说法是，今年资本支出规模可能落在400亿美元下方，明年资本支出仍言之过早，但长期台积电成长可期，仍会维持纪律性投资。

台积电总裁魏哲家也提到，由于供应链不顺使供应商面对考验，供应商面对供应链的考验包含先进与成熟制程，台积电今年部分资本支出会递延到2023年实现。

魏哲家表示，估计2023年半导体库存修正需要数季，但台积电确信会维持领先与持续成长，并确信公司本身设定15-20%年复合成长( CAGR)会持续并可达成。

有关2023年半导体库存修正的问题，魏哲家指出，目前看库存调整仍需要持续一段时间，2023年也会持续，不过台积电在2023产业库存调整之际估计仍将会是成长的一年。

各厂商加速扩大产能

2022年，全球半导体行业资本开支创下历史新高，半导体公司显著增加了资本开支以扩充产能。据ICInsights统计，2022年全球半导体行业资本开支将达1904亿美金，同比增长24%。在2021年前，半导体行业的年度资本支出从未超过1150亿美元。

台积电、三星、英特尔为扩大其在晶圆代工领域的优势，2022年纷纷加大资本开支，三家公司共占行业支出总额的一半以上。

台积电此前预计2022年资本开支达400-440亿，同比增长33.2%-46.5%，主要用于7nm和5nm先进制程扩产。三星2022年在芯片领域的资本支出约为379亿美元，同比增长12.46%。英特尔2022年的资本开支预计将达到250亿美元。

台积电在近期召开的技术论坛中指出，除了位于美国亚利桑那州、中国内地南京、日本熊本等3座12吋晶圆厂已开始兴建之外，2022～2023年将在中国台湾兴建11座12吋晶圆厂，并扩建竹南AP6封装厂以支持3DIC先进封装需求。