三星首度公开2nm和17nm，3nm量产赶超台积电，四大晶圆制造基地披露
三星年度代工论坛干货，首发17nm专业工艺。
芯东西10月8日报道，在本周刚刚举行的第五届三星晶圆代工年度论坛（Samsung Foundry Forum 2021）上，三星电子总裁兼代工业务负责人Siyoung Choi公布了有关3/2nm GAA晶体管量产计划、三星RF射频平台和其在美建厂的情况。
Siyoung Choi宣布，三星首批3nm芯片将于2022年上半年开始生产，而2nm工艺节点将于2025年进入量产。在本次活动上，三星电子还首次推出了17nm FinFET专业工艺技术，该工艺比28nm工艺性能提升了39%，功率效率提高了49%。以下是芯东西对Siyoung Choi完整演讲的编译、整理。
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01 .预计2022上半年3nm量产，性能提升30%
在晶圆代工论坛上，Siyoung Choi谈道：“我们将提高整体产能并引领最先进的技术，同时进一步扩大硅片规模并通过应用继续技术创新。”
他提到自2017年以来，三星电子的制程工艺每年都有所升级，而三星电子代工业务将加强节点制程多样化、新晶圆厂产能扩张和提升代工服务等领域。
▲三星电子代工产品迭代图
Siyoung Choi宣布，2022年上半年，三星电子将开始生产首批3nm芯片，第二代3nm芯片预计将于2023年开始生产。
三星电子的3nm GAA工艺采用了MBCFET晶体管结构，与5nm工艺相比，其面积减少了35%，性能提高了30%且功耗降低了50%。Siyoung Choi称，随着工艺成熟度的提高，三星电子3nm工艺良率正在接近目前量产的4nm工艺水平。
相比之下，今年6月台积电总裁魏哲家在2021年台积电技术论坛上宣布，其3nm芯片将按计划于2022年下半年开始量产。媒体报道称，苹果和英特尔可能将是首批客户。
此外，Siyoung Choi称，2025年三星电子将推出基于MBCFET的2nm工艺，进入该工艺大规模生产的早期开发阶段。
除了3nm和2nm等先进制程，三星电子还首次推出了17nm FinFET专业工艺技术，该工艺适用于CIS（接触式图像传感器）、DDI（显示驱动IC）、MCU（微控制器）等领域。
17nm FinFET专业工艺技术结合了28nm的后端工艺和14nm的前端工艺，Siyoung Choi认为，这一工艺能够为客户带来显著的成本优势，帮助客户完成从28nm到14nm的过渡。
▲三星电子17nm专业工艺特性
与28nm相比，三星电子的17nm FinFET专业工艺技术面积减少了43%，性能提高了39%，功率效率提高了49%。
在5G技术的推动下，射频（RF）技术正成为行业的关键，但是射频技术并不适应设备的几何缩放。通过异构集成等创新技术，三星电子的8nm射频平台将改变发展曲线，提升市场竞争力。除此之外，三星电子还正在推进基于14nm工艺的3.3V磁性随机存取存储器（eMRAM），从而提升写入速度和密度。
▲逻辑芯片和射频芯片性能趋势
02 .平泽将成GAA芯片生产基地，美国新晶圆厂地址考虑中
在晶圆代工方面，Siyoung Choi提到三星电子是第一个将EUV（极紫外）技术引入大规模生产的厂商，三星电子在这一领域的经验将使其能够减少扩充产能所需的时间。
当前，三星电子在全球共有4个晶圆制造基地。在韩国，三个晶圆厂位置较近，可以共享基础设施。其中三星计划在平泽扩充产能，生产基于GAA结构的产品。
▲三星电子代工厂分布
在美国，三星除了在得克萨斯州奥斯汀外，还计划建设新的晶圆厂。但Siyoung Choi并没有透露更多的信息，仅告知有几处地点正在考虑中，具体信息将在之后宣布。
他谈道，三星电子的代工业务重点是高性能计算（HPC）和人工智能（AI）、物联网、汽车3个平台。三星电子能够为每一个产品提供全面的解决方案，帮助客户更快完成发布。
具体来说，在高性能计算和人工智能领域，三星电子能够提供Large die设计方法、2.5D和3D先进封装技术、高性能IP等；在移动和物联网领域，三星电子能够提供低功耗设计方法、安全互连IP和嵌入式MRAM产品；在汽车领域，其产品符合ISO 26262和AEC-Q100安全认证。
最后他分享称，三星正在和IBM这样的公司在人工智能、高性能计算等领域进行合作，覆盖工艺开发到高性能芯片等各个方面。
03 .2nm开战：IBM率先发布，台积电2024年量产
当下，三星、英特尔、台积电等厂商都已瞄准了3nm以下的先进制程。
据路透社报道，三星、IBM和英特尔已签署联合开发协议，共同研发2nm制程工艺。今年5月，IBM率先发布全球首个2nm制程工艺，预计能够在“指甲盖大小的芯片上”集成约500亿个晶体管，但该工艺距离量产仍有距离。
外媒报道称，IBM的2nm工艺或能实现在芯片上每平方毫米集成3.33亿个晶体管，远超此前三星5nm工艺的每平方毫米约1.27亿晶体管数量，极大地提升了芯片性能。
▲IBM、台积电、英特尔、三星各制程节点晶体管密度对比（来源：AnandTech）
面对三星、英特尔和IBM的联合开发，晶圆代工龙头台积电也加大了对先进制程的研发投入。据媒体报道，台积电预计将在2024年实现2nm工艺的量产，全面量产则可能要到2025年-2026年。
除了上述芯片厂商，欧盟也提出了2nm芯片战略。今年3月，欧盟提出最新的数字化转型目标，要求在2030年实现2nm逻辑芯片的生产。9月份，欧盟又推动设立新的《欧洲芯片法》，意图打造最先进的欧洲芯片生态系统。
04 .结语：2/3nm研发竞赛或影响代工市场走向
因为缺芯加剧，晶圆代工领域受到了极大关注。台积电、英特尔、三星电子等都加大了对先进制程研发和晶圆产能扩张的投入。
随着芯片尺寸逼近物理极限，芯片制程推进十分困难，“摩尔定律失效”不断被行业提起。尽管如此，台积电、英特尔、三星等巨头不会放弃对3/2nm甚至1nm的先进制程研发，这场竞赛更将影响未来代工市场的走向。
本文来自微信公众号 “芯东西”（ID：aichip001），作者：高 歌，36氪经授权发布。
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