3nm 制程良率到底有多少？

据报道，三星和台积电的3nm制程芯片的良品率目前均只有50%左右，不到60%，而不是此前已经达到70%的说法，业界最近的一系列质疑让这个目前最先进的3nm制程良率成为一个谜。

iPhone 15 Pro过热是否与3nm制程有关？

iPhone 15 / Pro 系列手机自发布以来，就收到了许多用户关于发热的报告。近日有分析师声称，iPhone 15系列手机出现发热问题，可能是因为台积电的3纳米制程上存在缺陷。同时有消息说台积电在3nm工艺中使用的依然是上一代FinFET结构，业内人士越来越不确定台积电的3纳米工艺是否已经做好投放市场前的所有准备。

而苹果方面则坚称，发热问题纯粹是软件问题，并已经为iOS 17发布了补丁来解决这个问题。

不过，知名分析师郭明錤对苹果iPhone 15 Pro手机过热问题进行了解读，并表示这个问题“与台积电的3nm制程无关”。他认为，iPhone 15 Pro系列的过热问题，主要可能是由于为了让手机重量更轻，苹果在散热系统设计上作出了妥协，例如散热面积较小、采用钛合金影响散热效果等。

但如果是这种物理散热问题，笔者认为用软件很难解决，除非大幅降低性能。

台积电3nm的实际良率

尽管台积电是目前唯一一家拥有3nm量产记录的公司，但其产量也同样低于最初预期。有分析师表示，台积电在3nm工艺中采用了与上一代工艺相同的FinFET结构，可能导致“未能控制”过热问题。

今年早些时候，有消息称台积电的3nm良率在55%左右，这一数据也让苹果为其iPhone 15 Pro中内置的A17处理器芯片谈下了更便宜的半导体价格。

台积电3 纳米标准晶圆价格是每片17,000 美元，但只向苹果收取17 Bionic 和M3 处理器的标准晶圆价格，2024 下半年开始。因台积电3 纳米以55%良率计算，生产苹果17 Bionic 和M3 处理器会近一半是不良品，对苹果没有任何用处。

国外市场调查机构Arete Research 分析师Brett Simpson 认为，台积电收费方式使双方绕开高定价障碍，苹果只为好晶片付费，台积电也能持续获得苹果下单。苹果是台积电最重要客户，不仅3 纳米制程，甚至将来先进制程苹果都是关键首批客户。预测台积电接下来也可能会循此模式。

台积电3 纳米制程月产量预估2023 年底达每月10 万片，以因应苹果iPhone 15 系列需求。但良率仅55%，代表每月只有55,000 片晶圆才算好产品，但远不到苹果的标准。对苹果良率必须达70% 才算达标，但可能到2024 上半年都不会发生，故只收取可用晶片费的方式。

三星同样也遇到了3nm良率的生产问题，不过目前还没有公开的说明和报告。

据韩国媒体ChosunBiz援引消息人士的话报道，这两家半导体巨头在3nm半导体良品率问题上可能都难以超过60%，而这一水平还不足以吸引硬件供应商的目光。

三星的3nm良率

此前有报道称，三星电子的3nm工艺芯片良品率已经超过60%，并已经向中国的客户交付了一款芯片。然而，尽管三星电子已经率先量产采用全栅极技术(GAA)的3nm芯片，由于制造难度的增加，其产量还不足以满足大客户的需求。

其次，由于这款芯片在制造过程中省略了逻辑芯片中的静态随机存取存储器(SRAM)，因此业界普遍认为，这款芯片很难被视为“完整的3nm芯片”。

一位熟悉三星电子的人士透露，“要想在明年赢得高通等大客户的3nm移动芯片订单，良品率至少需要提高到70%。”

展望

目前，三星电子和台积电都在努力提高良品率，目标是实现60%以上的良品率。台积电计划在明年量产N3E、N3P、N3X、N3AE等多款3nm芯片，重点是提高良品率并降低成本。英特尔也在迎头赶上，即将推出的3纳米Sierra Forest和Granite Rapids芯片。