整顿编辑 /赵杨博

苹果年度旗舰iPhone 15 Pro系列的A17 Pro芯片，首发台积电N3工艺，将行业带入3nm时代。

依据官网发布的数据，驳回N3工艺的A17 Pro，晶体管数量到达了惊人的190亿，作为对比，它的上一代产品，驳回4nm工艺制程的A16 Bionic芯片仅有160亿。

苹果拉开3nm时代的序幕，也掀起了一场强烈的技术、市场争夺战，守擂的是代工巨头台积电，发起剧烈应战的则是三星和英特尔。

三星在晶圆代工市场属于新贵，2010年开局承接iPhone处置器A4的代工订单，到2014年，苹果调整战略，将局部订单转交台积电，直至所有投入台积电怀抱，彻底丢弃三星。

为了还击，三星大手笔押注3nm节点，在GAAFET的基础上自研MBCFET架构，试图与台积电一较上下，夺回失去的订单和客户，一个潜在的信号是——英伟达正在和三星试水其3nm工艺。

三星和台积电在3nm之间的博弈，被以为是“既分上下，也决生死”。

9月19日，亮见联结腾讯科技，特邀出名半导体投资人、腾讯资讯作者启哥有何妙计陈启，直播解读代工巨头的3nm争夺战，讲述三星和台积电各自的3nm路途图、市场前景。

以下为直播精髓脱水版（在不扭转原意的状况下有删减调整）

重识3nm：芯片工艺的极限在哪里？

刘兴亮：最近行业都在探讨3nm，这里所说的3nm指的是什么？

陈启： 自从几年前开局，中国对半导体行业的注重逐渐参与。人们对芯片行业的资讯关注也不时升高。咱们从28nm到45nm再到如今的3nm级别的数值有何意义？

早期晶体管的实践特色尺寸（critical dimension，简称CD），它与工艺节点逐一对应。 例如，假设在8英寸晶圆上晶体管特色尺寸250nm，对应的即250nm工艺。

从45nm到28nm之后，晶体管开局微缩，晶体管的实践尺寸与工艺节点的标称方法开局有差异，晶体管的命名模式驳回等效标称方法。

假定有一款奥迪A6 45TFSI汽车，它搭载的是涡轮增压发起机。它大抵相当于2.4-2.6人造吸气排量发起机。经过这个"45TFSI"这个标识，你不可准确知道它的实践排量，但实践上它大抵相当等效于2.4到2.6之间。

行业会经常使用各种参数来对比前一代甚至是再前一代的制程，比如如今所谓的3nm，是相比于7nm和14nm，它的频率提高，面积增加，功耗降低，密度参与，功能优化， 所以请大家记住，3nm并不是晶体管的实践特色尺寸。

刘兴亮：如今有7nm，5nm，3nm，那未来是不是还会有1nm，再往后会如何开展？

陈启： 业内曾经在谋求小于2nm的技术，并且以埃（Angstrom，符号为A）为单位示意，1A等于0.1nm，因此以下的数值可以转换为nm：20A相当于2nm，18A相当于1.8nm，16A相当于1.6nm，以此类推。

欧洲有一个名为EMAC的机构位正在研发大约1nm的技术，这类钻研更多是纯科研性质，详细何时问世尚不得而知。

目前咱们人类在集成电路工艺上所观察到的尺寸仅限于1nm。关于更小尺寸，或许须要扭转资料，也或许有新的命名模式。

刘兴亮：台积电3nm又划分为N3B、N3E，这种命名上的分区是什么？

陈启： 它相似于汽车上的不同型号，例如静止型、温馨型、规范型等，比如N3B、N3E、N3X、N3P等等都是基于同一技术平台。

但是，不同客户有不同的需求。有些客户须要高功能，例如用于主机的CPU须要有高功能；有些客户注重低功耗，例如用于手机的CPU须要管理散热。还有一些客户则着重于老本浪费，因此，在同一技术平台上，会有多个细分版本如N3B、N3E、N3X等。

刘兴亮：苹果A17驳回的就是台积电的3nm技术，它的晶体管密度做到了190亿，那我想问三星包含以及其余一些代工厂，他们如今大略是什么水平？

陈启： 目前的两家公司区分是台积电和三星，英特尔则是追逐的态势。虽然英特尔也提出IDM 2.0战略，转型介入代工业务，但目前这个方案还处于早期阶段。

在3nm节点，晶体管结构关键包含两种类型，可以看作是两条不同的技术路途。 台积电仍在驳回FinFET（鳍式场效应晶体管）技术，而三星在5nm阶段摒弃了FinFET结构，驳回了IBM开发的全盘绕栅极晶体管技术，即GAA（Gate-All-Around）技术。 在GAA技术方面，三星还有一种改良版本，称为MBCFET。

目前看来，从工艺复杂度来看，三星大略比台积电上游一两个版本。

但是，台积电作为一家环球最弱小代工厂，在制作水平、良率等方面体现杰出。因此，三星虽然经常使用了更先进的架构，但制作水平、良率等与台积电之间还存在必定水平的差距。

刘兴亮：FinFET和MBCFET两者架构，差异在什么中央？

陈启： 两者存在着清楚差异，这是由晶体管结构惹起的。开发GAA技术和MBCFET技术是由于人们了解到FinFET技术曾经凑近极限。

GAA技术实用于某些结构，能够成功更高的密度，并增加漏电。此外，从功能角度来看，它具备更好的静电特性。GAA技术关于管理通道十分有长处，具备更强的电压管理才干，可以进一步增加尺寸。

未来，当咱们触及到2nm技术后，GAA技术将成为干流，虽然三星在这方面稍早一步于台积电，目前实施的成绩还普通。随着行业的工艺节点到达1.8nm、1.6nm或更低nm水平时，厂商将在同一结构上相互竞争，就会触及供应才干、老本、产能和对客户的服务等综合才干方面的竞争。

三星VS台积电：弯道超车与防卫还击

刘兴亮：在过去的几年，台积电不时以来都是晶圆代工的当红炸子鸡，行业顶尖的企业都在找台积电代工，而三星则弄丢了一少量客户，包含苹果、高通，究竟是什么要素让三星变成了弃子？

陈启： 台积电自1987年成立以来，不时专一于代工市场。经过一系列的开售整合，2000年左右成为代工行业无可争议的指导者，不时坚持至今。回忆过去20多年，台积电积攒了丰盛的阅历，使其在代工畛域各个方面都成为行业的指导者，这一点是无可否定的。

三星以前也从事代工业务，但其实质上是一家专一于存储器件的公司，到了2018年，三星将其代工部门分拆进去，成立了一个独立的子公司，称为LSI，并作为独立资产运营。

与于1987年成立、运营了三十多年的台积电相比，三星在底蕴方面存在较大差距。 此外，三星最后专一于存储器件制程，虽然存储器件制程也具备先进性，但存储器件制程与台积电的逻辑客户（数字电路客户）的制程还存在一些区别。

我还记切当年购置iPhone 6s手机，有三星和台积电两个版本，但买到哪个版本取决于运气。从技术角度来看，过后三星的14nm制程相关于台积电的16nm制程稍有无余，两个版本的iPhone功耗存在大约5%至10%的差距，换句话说，三星版本更耗电。

当然，三星也没有齐全丢弃与高通、英伟达等公司的协作。三星在一些12nm芯片的制作中也承接了一些代工订单。首先是由于台积电的产能有限，所以一些客户转而与三星协作；其次，除了 苹果等客户也宿愿造就备胎供应商。 否则，当台积电不时提高多少钱时，他们不可接受，宿愿找一个第三方来降低老本。

所以，一些客户会有意有意地给三星一些订单，协助他优化水平，看看他能否能够再进一步开展。所以三星、台积电以及它们的一些大客户之间存在着巧妙的商业相关。他们既不宿愿三星做得太好，也不宿愿三星做得太差。

台积电宿愿在技术上一直超越三星，而三星则宿愿抢回一些客户， 这是一个十分巧妙的相关。

刘兴亮：苹果为什么要在台积电的一棵树上吊死，原本他也有两只船？

陈启： 客户在选用协作同伴时理论会坚持必定的惯性，咱们称之为半导体设计工艺制作一体化（DTCO）。

作为客户，注重实践效果、功能、良率和各方面的老本，而台积电情愿投入少量资金启动研发，以照应客户的一体化需求。普通来说，这种相关很难被撬动，而报价只是思考要素之一，但相对不是惟一的思考要素，客户会综合考量。

如前面所说，你或许比台积电廉价5%，但假设你的产品体验十分差，造成我不可卖出手机，那我为什么要在老本上节俭5%呢？

苹果的战略会给其余客户带来标杆示范效应，防止和三星试水新工艺成为小白鼠，进而带来危险。

另外，相关于台积电来说，三星或许在客户个体上有所差异，数量差距也渺小。台积电提供各种制程，从成熟的12英寸制程到最先进的30nm和5nm制程都有，而三星只专一于两边和前沿的局部，只提供20nm以下的先进工艺。

刘兴亮：客户与企业的惯功能否会让台积电越吃越跑，而让三星越来越瘦，有这种或许吗？

陈启： 普通来讲芯片行业基本上都是赢者通吃，所以观察台积电的全体营收，不时以来都是行业第一，并且坚持在50%-60%左右的市占率，直到2018年后，三星横空入世，先后承接苹果、英伟达、高通的订单，而如今大略是15%-18%的份额。

另外三星的份额来自联华电子、格罗方德，特意是格罗方德，从原来10%掉到10%以下。这很清楚是老大、老二打架，老三吃亏。

这个事件很经常出现，经常出如今半导体行业又或许是老二，老三竞争将老大边缘化。总之两个行业巨头在竞争，假设不跟进，你的市场份额就会被“吃掉”。

刘兴亮：咱们也看到其实三星并不甘愿，他曾经在3nm上押了重注，率先宣布了3nm的GAA工艺量产。英伟达也在和三星试水这一工艺，假设三星要从台积电再将客户抢回，从三星的角度来看关键点在什么中央？

陈启： 虽然三星充溢信念，要与台积电在3nm制程上展开竞争，但依据我在业内的实践观察，第一个方面是良率，这关于代工工厂来说是生命线，由于客户与代工厂会签订关于良率的保障书，关于客户来说，良率是老本，也是他们与竞争对手竞争的老本。

举个例子，假设我领有100颗芯片，其中有99颗是可用的，只要一颗是废品。假设我选用去其余代工工厂，而在那里，我在100颗芯片中只要90颗是可用的，那么我就会损失十颗芯片。关于一家公司来说，这十颗芯片或许是利润，也或许是生活的关键。

良率疑问上，三星与台积电之间存在差距，在没有齐全处置这个疑问之前，三星要应战台积电还不好说，这还要看三星对工艺的把控才干，经过渺小投入来优化良率，以及取得行业标杆客户，这是三星弯道超车的关键。

第二个方面是整个生态体系。相比三星，围绕在台积电周边的生态系统更为庞大。不论是布线、仿真，还是流片，都有少量第三方公司可以外包，客户就只需专一于自身长于的局部，其余环节只需支付费用就能处置。但是三星在这方面，我没有据说过有哪家大型第三方服务公司能够提供从后端到验证，布线设计，仿真以及流片等一揽子服务。

刘兴亮：假设这些订单能够转向三星，再从台积电的角度或许苹果、高通以及客户角度来看，或许的要素又有哪些？

陈启： 首先或许是由于MBCFET新晶体管工艺，这是三星初次开发进去的工艺，目前台积电还没有。它可以管理良率和老本，假设让像高通、英伟达、AMD等企业以为基于商业老本思考选用在三星流片是牢靠且可行的，那么我以为这方面还有较大的可行性。

第二点是关于三星的主营业务是存储畛域，假设应用好先进工装工艺，将一些高功能芯片（如CPU、GPU或AI推理芯片）与HBM（高宽带内存）结合在一同，效率要高上千倍，三星有自研HDM技术，假设三星能够在这个畛域打下松软的基础，也有或许吸引客户，但这方面也有艰巨，为像台积电这样的公司在先进封装畛域雷同体现杰出。

刘兴亮：三星跟台积电相比老觉得差一口吻，究竟差在什么中央？另外三星有或许逾越台积电吗？或许性多大？

陈启： 有，但是不大，比如我之前提到的，假设三星能够提供更多的服务，例如内存方面的HBM内存，能否能够间接与客户启动协作，或许能否有更好的封装工艺可以提供应客户启动封装？这样可以给客户提供更多附加值。另一方面是供应水温和良率疑问。

刘兴亮：在芯片行业外面有个十分驰名的摩尔定律，晶体管大略每18个月左右功能要翻一番，多少钱降到一半，但如今从5nm到3nm功能下来了，但良率降低，是不是老本也回升了？

陈启： 十分正确，所以如今有一个新的概念叫后摩尔时代。

刘兴亮：这是不是象征着摩尔定律失效？

陈启： 从传统集成电路工艺下面来讲，确实是失效了，由于它曾经不再是每隔18个月功能翻倍。摩尔定律原文是每隔18个月晶体管数量翻倍但是多少钱不变或许是铜晶体管的多少钱减一半。

28nm工艺之后，功能和老本之间的对应相关曾经被打破。几十年前，行业就曾经开局探讨，总有一天老本不再降低而回升，这实践上就是摩尔定律的最后一条被打破的时辰。

所以，行业提出了后摩尔时代的概念，并以为开展将分为两个方向。

第一种方向是针对有需求的客户，即那些从事数字电路、先进逻辑设计的客户，他们继续谋求高功能。如我之前所述，他们宿愿在一个平方毫米的芯全面积上塞入少量的晶体管，驳回先进的数字制程；第二种方向是多元化，这象征着将不同种类的处置器（如CPU、GPU、DPU等）整合到一个异构架构的芯片中，而后经常使用先进封装技术启动封装。

咱们将这种方案称为逾越摩尔，即后摩尔时代。

高通、英伟达、联发科，谁先上车？

刘兴亮：从5nm到这个3nm的迭代。便捷的数字变动究竟能够给客户，包含用户带来怎么的优势？

陈启： 两个维度可以解答这个疑问，首先是数字的变动，从5到3，示意着集成电路工艺的变动。

每一代集成电路工艺相比上一代都有各方面的优化，包含但不限于功能的优化和晶体管密度的提高。在相反功耗下，速度可以更快；在相反功能下，功耗可以降低。

在集成电路畛域，我想向大家科普一个小常识，那就是集成电路工艺中的外围逻辑，称为PPA，代表三个英文字母，区分是功能（Performance）、功耗（Power）、面积（Area）。大家都青睐有一种新的工艺，与上一代工艺相比，宿愿功能获取优化，功耗降低，面积增加，这样综合老本就更低，这也是集成电路摩尔定律不时谋求的指标，这一谋求不时间断至今。

并非每个客户都须要相对的低功耗或高功能，咱们理论以手机测试作为准绳，比如在台积电N3工艺中，一些客户谋求的是N3E的低功耗版本。这种版本或许会降低手机的发热量，从而提高电池的续航才干，这是比拟实践的考量。而关于须要高功能运算的客户来说，关注的是浮点运算才干的优化。

（关于须要高功能的客户）假定在5nm工艺中，原来的业务须要100颗芯片才干到达指标算力，那么在3nm工艺中，或许只须要40颗芯片就能成功相反的算力。综合思考，关于这些客户来说，驳回3nm工艺更具老本效益。

每一代工艺的功能、面积和功耗都在不时变动，这些变动在客户终端上获取反映，要么是功能优化，要么是功耗降低，要么是综合才干优化。从设计公司的角度来看，驳回新工艺给予他们更大的平台施展空间，也对间接的客户有所优势。

刘兴亮：您能不能大略的算一算，从5nm到3nm他的老本究竟是降低还是回升？消费一颗3nm和5nm的芯片它各须要多少钱？

陈启： 这也每家客户和台积电之间的一个商业秘密，咱们只能去猜想大抵的制作老本。

制作老本目前来讲，大略5nm到3nm的流片费用大略占到了30%-40%，3nm一片晶圆大略是22000-24000美金的代工费，下面有多少颗芯片，也就能计算出单颗芯片的老本。相比之下，这只是最小的一局部，占比大的则是IP和Mask工具以及各种授权，多少钱十分贵。

Mask即掩模板，由于与晶体管的密度、数量和功能亲密相关的是光罩的层数，假设须要启动50次、60次或80次的光刻操作，那么将须要相应数量的光罩设施，其老本高达数千万美元一套。

此外，流片环节中创立Code，除了自带的技术、工具和资产，还有很多TECD工具，也须要付费。另外一局部费用是IP开发费用，还是以台积电为例，他们破费了数百亿美元来开发3nm工艺，其中版权费就到达了上亿美元。

所以将芯片的制作老本全都加起来，估量大约在三到四亿美元之间。在环球范围内，只要极少数客户能够承当这样的芯片制作老本，数不过五个。

刘兴亮：台积电到目前为止，有哪些基本确定3nm的客户，对应哪些详细的产品？能否预估一下目前3nm芯片的市场规模究竟有多大？

陈启： 由于老本太高，全环球并不是每个公司都能累赘得起这样的芯片。

关于某些公司来说，他们或许会投入少量资金，例如英伟达、AMD和高通这样的大型公司以及特斯拉这样从事FSD智能驾驶技术的公司须要经常使用这样的芯片。

由于投资须要从产品的老本中收回，假设不可收回的话，对设计客户来说就是盈余了。因此，很多公司在导入先进制程方面十分审慎。这个市场的规模或许不会太大，只是由于芯片的单片毛利率很高，具备吸引力。

据估量，台积电假设能充沛应用产能，估量可以成功几十亿美元的营收，相当于占据整个市场的5%至10%之间。

刘兴亮：目前代工有台积电和三星，英特尔如今也在做预备，三星追逐台积电都这么辛劳，英特尔无时机吗？

陈启： 英特尔的2.0方案是在前任CEO上马后提出的一项新战略。该方案旨在整合各个部门，并且其中一个关键方向是启动代工制作。

为了展开代工业务，英特尔先前还收买了以色列的高塔公司。但是，由于特定要素，该买卖未能得以成功。

在我看来，英特尔在代工方面或许做不好。技术方面来说，英特尔应该没有疑问。虽然人们经常把英特尔称为"牙膏厂"，但是，在工艺水平方面，英特尔到目前为止仍给台积电带来了必定压力。它的疑问在于缺乏代工的理念和文明。从基本上说，它没有DNA来允许其展开代工业务。

前不久，台积电前研发处处长杨光磊，观赏英特尔后宣布了一番评论。后来，他以为英特尔有20%的成功时机，但在观察了英特尔之后，他以为成功的概率只要1%。

刘兴亮：您觉得大略还须要多久？咱们这个3nm在这个市面上能够遍及呢？

陈启： 看后续几个关键客户，关键是英伟达、AMD和高通，由于它们是比拟确定的，很或许在未来一两年内会驳回。只需有一个竞争对手驳回了某款芯片，其余竞争对手必定会跟进。

往年苹果取得了打破，经常使用了3nm技术的芯片，联发科或许就将看状况跟进，相似这样的关键客户和潜在客户对3nm芯片有真正需求。只需的竞争对手驳回了，人造也会跟进，会被市场推着强制去经常使用，由于假设不经常使用，功能和功耗就不可与竞争对手抗衡，没有其余方法可选。