三星电子和台积电在 2nm 芯片竞赛中一直势均力敌,据说两家代工巨头早些时候都在为高通公司(Qualcomm)准备下一代2nm移动应用处理器(AP)的原型芯片。
不过,在获得实际订单方面,三星电子已经领先台积电了——他们赢得了日本 AI 巨头 Preferred Networks Inc.(PFN)的首个 2nm 工艺 AI 加速器芯片生产订单,该订单还包括配套的HBM内存和高级封装服务。
PFN和三星,双赢
PFN 成立于 2014 年,专门从事物联网应用深度学习的研究和开发,在开发定制软件和向各类客户提供超级计算机方面拥有丰富的资源和专业知识,因此被认为是日本最先进的公司之一,与丰田汽车、NTT 和日本机器人系统制造商发那科等大公司有合作关系。
PFN 自 2016 年一直与台积电合作,据说这家公司在决定不使用台积电的 2 纳米技术后,向三星抛出了橄榄枝。
《首尔经济日报》的报道称,这笔交易对双方都有利,PFN 可以获得更新的芯片技术,使其在竞争中获得优势,而三星在落后台积电多年后,终于可以在其代工业务中产生动力。此外,报告还指出,与 PFN 的联盟能为三星打开多个通道,使其 2 纳米芯片开始获得更多客户。据说,PFN 与英伟达(NVIDIA)和英特尔(Intel)都有合作关系,是三星的强大盟友。
三星也完全有可能为 PFN 的 2 纳米晶圆提供诱人的折扣,以吸引其成为下一代节点的第一个客户。此前据英国《金融时报》报道称,该公司曾探索过这一策略,以缩小与竞争对手台积电的市场份额差距。
三星和台积电还在争夺高通订单
根据三星的路线图,其2nm级SF2工艺计划于2025年推出,该工艺使用的是GAA MBCFET(全环绕多桥通道场效应晶体管)技术。相较于3nm工艺(即三星第二代 3nm 工艺 3GAP),SF2工艺可在相同的频率和复杂度下提高 25% 的功耗效率,在相同的功耗和复杂度下提高 12% 的性能,在相同的性能和复杂度下减少 5% 的面积。未来的三星自家Exynos 2600芯片,也会使用该方案。
媒体引述产业人士消息报道,经证实,高通已委由三星电子以2nm工艺开发AP原型芯片,并已要求台积电生产2nm原型芯片,高通预计将根据三星电子和台积电的试产结果,选择一家公司进行量产,可能在今年底前决定。对此三星电子主管表示,无法证实与客户相关的事务。
随着智能手机和PC需求的逐渐恢复,预计今年芯片代工市场规模将在先进工艺的推动下回归接近2022年的水平。三星代工业务将继续稳定量产3纳米GAA工艺,并开发2纳米工艺,以进一步扩大市场份额。此外,随着台积电、英特尔等代工厂的竞争加剧,2nm工艺逐渐成为新的热门战场。
不过,这家韩国巨头是否已经成功解决了据称一直困扰其 3 纳米 GAA 工艺的良率问题,目前尚未得到证实。众所周知,台积电的尖端技术定价较高,因此三星可能会在这方面为自己赢得优势,但还有更多细节有待挖掘。
报道指出,这将是高通首次尝试2nm工艺。高通从2022年到最近都以4nm工艺制造AP芯片。由于2nm工艺在全球半导体产业尚属首次开发,因此性能和良率有很高的不确定性。
原型开发是了解半导体性能和良率的程序,常需要六个月到一年时间,在半导体业常被称为“多项目晶圆”(MPW),也就是将多个使用相同工艺的集成电路设计放在同一晶圆片上流片,半导体设计公司再据以做出是否量产、制造商及供应量的最终决定,是半导体量产的第一步,也是关键程序。
三星电子和台积电都正关注2nm工艺,力拼2025年量产2nm芯片。高通委托三星电子生产第一代骁龙8(Snapdragon 8)芯片,直到2022年上半年,之后把性能更强的骁龙8+订单转给台积电,因为当时三星电子4nm工艺良率不稳定,随后台积电也拿下第二代和第三代骁龙8芯片订单。
高通用于生产2nm的台积电N2工艺,则在2025年准备就绪,但考虑到苹果独占这个因素,会迫使高通考虑像N4P这样的旧工艺,则会推迟到2026年。由于高通仍维持多重供应来源的策略,给了三星电子扳回一城的机会。
爆料大神Tech_Reve认为,高通的2nm芯片,很可能是骁龙8 Gen 5,并且会有两个版本:带Galaxy型号的骁龙8 Gen 5 将由三星代工厂制造,普通版本将在台积电的 N3P 节点上制造。
台积电这边,预计苹果将成为他们2nm工艺的首家客户,而英特尔已获得爱立信的5G基础设施芯片订单。