3nm晶片之爭，牽一髮而動全身

過去兩年，國產手機廠商都在發力高端手機市場，在發佈會和宣傳上自然繞不開「最強性能」的晶片，但高通驍龍 888 和驍龍 8 Gen 1 連續兩代的功耗、發熱翻車，也連帶 Android 旗艦和高通都被消費者不待見。

最終，這場持續兩代的「發燒」以高通轉投台積電代工驍龍 8+ Gen 1 收尾。背後是 5nm（含 4nm）先進工藝晶片戰爭基本結束了，台積電在過去兩年以無可爭議的技術和客戶優勢再次將三星打落馬下。

圖/高通

但 3nm 節點的戰爭也開始了。

高通、輝達「回歸」三星

據韓國經濟新聞本月 報導 ，三星電子代工事業部副社長沈相弼在近期的事業說明會上表示，該公司在 3nm 工藝的客戶關係上不比台積電落後，多家來自中國和美國的企業都在和三星合作開發 3nm 工藝半導體，其中包括高通（手機 SoC）、輝達（GPU）、百度（AI 晶片）、IBM（伺服器 CPU）等。

如無意外，我們將在 2014-2015 年陸續看到採用三星 3nm 製程的產品上市，包括高通的驍龍 8 Gen 3。這可能不是手機消費者，尤其是手遊玩家希望看到，但這些廠商的決策自然有其原因。

據稱，這些公司之所以選擇三星 3nm 進行晶片代工，是基於 3nm 的技術能力、過去的戰略合作關係、確保多個供應鏈的必要性等多個因素。

事實上，在英特爾 3nm 還遙遙無期的背景下，全球科技公司在 3nm 先進工藝上的選擇有且僅有台積電和三星。從多元化的代工戰略角度，晶片設計廠商為了考慮風險分散，在部分產品上採用多家代工廠並不少見。

圖/輝達

但輝達和高通的選擇顯然不只是考慮到風險。除了在 7nm 節點選擇過三星進行代工，長期以來輝達的 GPU 都是由台積電進行代工生產，兩家的合作非常穩定。

然而高漲的成本已經足以改變很多事情。輝達創始人黃仁勳在 RTX 4090 發佈後回答媒體關於漲價的疑問時表示，摩爾定律已死，12 英吋硅圓晶的價格比過去貴得太多，先進工藝的成本也高很多，公司不得不漲價。

根據 DigiTimes 報導，台積電 3nm FinFET 工藝圓晶目前的每片報價已經突破了 2 萬美元，相比 7nm 工藝的價格翻倍，相比 5nm 工藝的漲幅也有 25%，並可能在 2023 年進一步上漲。

儘管三星 3nm GAA 工藝的價格也迎來了上漲，但在價格上還是繼續延續了之前的優勢，7nm 階段三星就曾靠「大大低於」台積電的報價爭取到輝達。

高通的情況則不太相同，長期以來主要是與三星在晶片代工上進行合作，然而在經歷驍龍 888 和驍龍 8 Gen 1 連續兩代產品的失敗之後，不得不轉向工藝更成熟的台積電，以代工驍龍 8+ Gen 1 和剛發佈不久的驍龍 8 Gen 2。

除了更高的報價，高通過往更多考慮三星而非台積電，主要是台積電更優先滿足蘋果的訂單需求，其次還有與三星旗艦機上採用驍龍晶片的秘密合同，這些可能都是促使高通再次「回歸」三星代工的原因。

爭奪客戶和技術

價格的上漲也實非台積電所願。先進製程正在逼近硅材料的物理極限，興建一條 3nm 產線的成本已經大幅上漲到了 150-200 億美元，加上訂單需求上更大的壓力，都是促使台積電提出更高報價的原因。台積電總裁魏哲家就表示，「即使經濟下滑台積電也不會下調價格。」

相對應，高漲的報價意味著初期只有科技巨頭們才有財力選擇台積電 3nm，供應鏈的消息就指出明年年台積電 3nm 的客戶只有蘋果和英特爾，其他有意願的客戶都尚未給出時間表。8 月，英特爾傳出因產品設計和工藝驗證問題先是推遲明年上半年，後又推到了年底，導致蘋果幾乎包下了台積電 3nm 明年的訂單需求。

這不意味著三星就在客戶關係上勝過台積電。

兩家代工廠都預計在 2023 年開始投產，經過初期的產量和良率爬升，到 2024 年開始大規模量產。台積電 3nm 工藝明年將率先應用於蘋果 A17，三星 3nm 首發客戶的主要是國內的礦機晶片廠商 PanSemi，向輝達、高通等客戶提供的產能預計最早也要等到 2024 年。

當然，3nm 客戶的爭奪最終都要先回歸到技術，尤其在晶片代工的領域，最核心的依然是技術實力。今年 6 月，三星宣佈全球率先量產 3nm。台積電 3nm 的量產時間則從原定的 9 月底先是推遲到了今年第四季度晚些時候，最新消息指又要推遲到明年年初。

圖/三星

但關鍵還是良率。三星看似在 3nm 節點上已經搶佔先機，但實際生產良率一言難盡，據稱實際 3nm 良率僅為 20%，其中主要原因被認為是 GAA 工藝。

三星在 3nm 節點上率先採用了 GAA 工藝，理論上可以實現更小的尺寸和更低的功耗，被三星譽為「遊戲規則的改變者」，台積電也預計在 2nm 上引入該工藝。但有分析指該技術尚不成熟，近期就有媒體指出三星正在和美國 Silicon Frontline Technology 公司合作，共同提高 3nm GAA 工藝的良率。

台積電在 3nm 節點則繼續沿用更為成熟的 FinFET 工藝，第一代 3nm 較 5nm 圓晶密度高出 1.3 倍，功耗降低 30-35%，性能提升 15-20%，魏哲家在 2022 年台積電技術論壇上還暗示，「對手的 3nm 比台積電的 4nm 還有些差距。」

至少目前來看，三星 3nm 的問題主要還是集中在良率上，如此低的良率完全不足以支撐大規模量產，所謂官宣的量產更像是一次試營運，可能這也是高通和輝達的訂單要排到 2024 年的原因。

漲價勢在必行了

3nm 的爭奪戰，最早影響的會是手機市場。

圖/蘋果

iPhone 15 Pro 版本不出意外將是首批採用 3nm 的產品，按照蘋果最近兩代在 Pro版和標準版晶片性能上的差異化策略，iPhone 15 可能將採用 4nm 的 A16 晶片。

而在聯發科尚未明確的情況下，由於高通的 3nm 產能需要等到 2014 年，加上高通旗艦級晶片通常在第四季度發佈，實際產品上市要到次年年初，Android 廠商也許要等到 2025 年年初才能推出採用 3nm 工藝晶片的旗艦機產品。

除此之外，台積電在 3nm 節點還規劃了至少 4 個加強版，包括 N3S（密度增強）、N3X（超高性能）、N3E（增強）、N3P（性能增強）等，試圖滿足不同行業客戶的需求，特別是高性能計算客戶。

事實上，未來兩年我們在 PC 市場也會看到廠商在 3nm 上的爭奪。預計基於 3nm 工藝的蘋果 M2 Pro 晶片將搭載在 MacBook Air 和 MacBook Pro 上，將於明年發佈；英特爾也將 Meteor Lake 的 GPU 晶片交由台積電 3nm 代工，原計畫今年第二季度流片，2023 年發貨，但由於前文提到的產品設計和工藝驗證問題，不知道又要跳票到何時。

但在先進工藝晶片不斷推進的另一面，我們可能不得不在旗艦級產品上面對即將到來漲價潮。據估算蘋果 A16 的製造成本約為 110 美元，佔 iPhone 14 Pro 美版售價的 10% 以上，而 A17 的成本預計將上漲至 150 美元，按照蘋果的習慣不太可能獨自吞下這部分上漲成本，也意味著至少 Pro 機型的漲價幾乎是勢在必行。

Android 旗艦終究也要面對同樣的問題。實際上在過去兩年，先進工藝晶片的成本上漲一部分也傳導到了 Android 旗艦上，到今年，旗艦機的售價基本都來到了 4 千元以上。據澎湃新聞 消息 ，即將搭載台積電 4nm 晶片發佈的小米 13 售價也將大幅上調 15-20%，預期售價將在 4500 元左右。

小米 13 渲染圖，圖/ @Onleaks

寫在最後

過去十年，智慧型手機等消費電子產品一直是推動晶片先進工藝不斷前進的重要動力。晶片代工是強者愈強、贏者通吃的遊戲，台積電和三星之所以能成為絕代雙驕，很大程度上也是因為背後的蘋果和三星，去年蘋果就貢獻了台積電全年營收的 26%，在先進工藝晶片上更是貢獻近一半的銷售額。

而先進工藝晶片的不斷前進，也是智慧型手機等一系列消費電子產品實現極致性能和功耗，甚至十年輝煌的重要基礎。尤其在過去兩三年，所有人都發現了我們的生活根本不離開晶片進步帶來的改變。

不僅是個人，晶片對於整個電子行業的核心作用越發被重視，中國、美國、歐盟都在試圖強化本國的晶片產業，其中先進工藝更是代表了晶片科技的最前沿，3nm之爭既不是開始，也不會終點。

本文來自微信公眾號“雷科技”（ID：leitech），作者：冬日果醬，36氪經授權發佈。原標題：《三星與台積電的3nm之爭，不只是旗艦機要漲價》

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