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日前三星已官宣 , 3nm制程工艺正式量产 , 且首次用上了全环绕栅极晶体管技术(简称“GAA”) 。 三星宣称 , 与5nm工艺相比 , 第一代3nm性能提升23% , 功耗下降45% , 同样晶体管密度的前提下 , 面积减少16% 。 第二代3nm工艺性能提升30% , 功耗下降50% , 且同样晶体管密度 的前提下 , 面积减少35% 。
图源:pixabay
对于全球首个量产的3nm工艺 , 韩国媒体一致表示看好 , 中国台湾方面专家却持不同态度 。 台湾工研院产科国际研究所总监杨瑞临表示 , 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 , 三星完全是赶鸭子上架 。
考虑到台湾晶元代工厂台积电与三星是竞争关系 , 台湾专家的言论未必没有主观情绪在 。 那么三星3nm工艺究竟如何 , 表现会比5nm工艺强多少呢?
制程工艺之争 , 已到白热化阶段最初制程工艺的竞争主要在手机领域 , 2016年台积电与三星10nm工艺正式投产 , 距今不过6年时间 , 3nm工艺竟然进入了量产阶段 , 平均每年制程工艺都要升级1nm左右 。
很快 , 制程工艺从手机领域卷到了PC领域 , 苹果M系列自研处理器直接用上了当时台积电最先进的5nm工艺 。 AMD虽然有些落后 , 但锐龙CPU也用上了台积电6nm工艺 , 这样一来Intel就难受了 , 仍守着14nm工艺 , 10nm工艺刚刚投产 。 于是 , Intel指责台积电、三星玩文字游戏 , 并把自家的10nm工艺强行命名为“Intel 7” 。
诚然 , 从晶体管密度方面来看 , Intel 10nm制程工艺与台积电、三星的7nm工艺差不多 。 只是Intel的行为可以明显看出晶圆代工方面竞争过于激烈 , 导致厂商都出现了焦虑感 。 三星与台积电是全球最大的两家晶圆代工厂 , 明争暗斗自然更加激烈 。
制程工艺越来越小 , 想要进步就越难越难 。 我们原本期望今年秋季台积电3nm工艺可以投产 , 由苹果A16仿生处理器首发 , 结果却让我们很失望 , A16用的是台积电4nm , 台积电的3nm制程工艺 , 明年才能正式投产 。
更令人失望的地方在于 , 台积电第一代3nm工艺用的仍是鳍式场效应晶体管技术(简称“FinFET”) 。 按照这个速度 , 台积电第二代3nm工艺大概会在2024年投产 , 2nm工艺2025年投产 , 就算进展顺利 , 1nm工艺可能要在2026年或2027年才能投产了 。
图源:台积电
可三星不会给台积电反击的时间 , 采用GAA晶体管技术的3nm工艺已投产 , 如果进展顺利 , 1nm工艺会在2025年或2026年投产 。 目前 , 三星是唯一3nm工艺投产的晶圆代工厂 , 也是唯一使用GAA晶体管技术的厂商 。 可芯片工艺如何 , 不能只看一个数字 , Intel的10nm工艺晶体管密度可达1.088亿个/平方毫米 , 是三星10nm工艺的两倍 , 持平三星7nm工艺 。
一年投入22万亿韩元(约合人民币1444亿元)的三星 , 费时费力研发出的3nm工艺 , 表现究竟会怎样呢?
这一次 , 三星会让我们失望吗?杨瑞临不看好三星 , 一方面是因为认为三星操之过急 , 另一方面则是因为三星5nm、4nm工艺表现不算太好 。 近两年的高通旗舰芯骁龙888和骁龙8 Gen 1用的就是三星工艺 , 但表现并不算出色 , 甚至让骁龙865/骁龙870被封为一代神U 。
今年5月 , 高通发布了骁龙8+ Gen 1 , 改用台积电4nm制程工艺 。 从极客湾发布的工程机评测来看 , 功耗和发热表现非常出色 , 能耗比仅次于苹果A系列仿生处理器 , Android处理器中唯有天玑8100能够与之抗衡 。 这还是在工程机上 , 如果经过厂商的优化 , 再加上旗舰级散热 , 表现可能会更出色 。
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