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三星的8nm与台积电的7nm制程究竟有何不同--电子发烧友网

发布时间:2022-04-25 13:39:00 阅读: 来源:燕窝厂家
三星的8nm与台积电的7nm制程究竟有何不同--电子发烧友网 三星的8nm与台积电的7nm制程究竟有何不同?-电子发烧友网

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近几年,英伟达GPU成为了市场明星,特别是推出的新品,非常抢手,被各应用市场客户争抢,特别是该公司于今年9月推出的GeForce RTX 30系列,行情非常紧俏,最近一直处于断货状态,特别是要获得RTX 3090和RTX 3080非常困难,而中端的RTX 3070有时会有库存,但由于需求增加,很快也会售罄。对此,据中国台湾媒体Digitimes报道,之所以如此,是因为三星Foundry的8nm制程产能不足导致的。不过,该消息没有得到三星官方的证实。

英伟达最新的GeForce RTX 30系列GPU采用了三星的8nm LPP(Low Power Plus)制程工艺,9月份,随着这一新产品所采用制程的发布,再一次引起了业界的关注,因为三星的8nm LPP制程工艺的直接竞争对手就是台积电的7nm制程,这两大Foundry的制程技术和客户争夺战,一直都是业界关注的焦点。此次,人们不禁要发问,英伟达为何采用的是三星8nm制程,而不是台积电的7nm呢?

这还要从三星正式推出8nm制程说起。2017年5月,三星电子半导体事业部在美国圣克拉拉举行的三星代工论坛上,公布了其未来几年的制程工艺路线图,其中,8nm首次正式亮相。当年10月,三星即宣布已完成8nm LPP工艺验证,具备量产条件。

8nm LPP并没有使用EUV技术,因此,其成本得到了很好的控制。该工艺是三星基于10nm改进而来的,可以提供更好的性能表现以及更高逻辑门密度,效率提升了10%,芯片面积减小10%。与7nm制程相比,8nm LPP有明显的成本优势,但在PPA(性能、功耗、面积)方面,还是有一定差距的。

除了英伟达,AMD的市场表现也非常抢眼,该公司的CPU和GPU市场率节节攀升,因此,AMD也加大了从台积电的下单量,并有望成为后者7nm制程的第一大客户。那么,在主要竞争对手AMD已经全线采用台积电7nm制程的情况下,英伟达为何不采用三星的7nm EUV工艺呢?

对此,英伟达和三星表示,虽然是8nm制程,但是在双方的深度合作下,最大程度地挖掘出了该工艺的性能潜力,与过去的8nm制程相比,RTX 30系列使用的8nm LPP工艺性能提升了10%,从而拉近了与7nm制程的差距。

那么,三星的8nm与台积电的7nm制程究竟有何不同呢?

7nm是10nm之后的“武林正宗”,8nm制程工艺本质上是10nm++++。在这一点上,三星将英特尔10nm的演进路线进一步发扬光大了。

8nm更像是三星研发7nm过程中的中间产物,其性能必然不如7nm。8nm制程工艺结构面积要比10nm工艺结构要小一圈,带来的好处就是降低功耗,提高能效比。

晶体管密度方面,台积电的7nm芯片易拉宝海报
每平方毫米有9600万个晶体管,三星的8nm制程芯片的晶体管密度为6100万,两者相差40%。

另外,三星于2019年推出了7nm EUV工艺,当时,据称其晶体管性能比该公司8nm制程的提高了20%~30%,能耗减少了30%~50%,而且,其价格也比台积电的7nm便宜。不过,在实际应用当中,三星的7nm EUV在整体性能上与其8nm制程相比,提升幅度并不是很大。这或许也是英伟达采用了三星8nm制程,而非7nm的一个原因吧。

总体来看,英伟达RTX 30系列采用三星的8nm制程,成本是其主要考量因素。具体来看,如果采用台积电7nm制程,那么一片12英寸的晶圆价格在8000-10000美元之间,而采用三星8nm制程,对于英伟达而言,成本可降低30%或更多。这可以帮助其压低RTX 30系列GPU的市场价,从而在与AMD等主要对手的竞争中拿创意二维码海报
到更多的砝码。

另外,7nm,特别是台积电的7nm制程工艺产能非常紧张,难以满足英伟达大量订单的需求,也是其选择采用三星8nm制程的一个原因。

三星的8nm芯片

自从三星推出8nm制程之后,由于其性价比较高,订单也在稳步增加,在此次接单英伟达RTX 30系列GPU之前,还有其它一些芯片也采用了该制程工艺。

2018年11月,三星发布了采用8nm制程的Exynos 9820处理器,这是基于10nm制程的Exynos 9810的后继产品,被用于韩版三星Galaxy智能手机,如S10和S10 5G

2019年9月,三星发布了首款集成5G能力的处理器Exynos 980,采用的也是8nm制程。Exynos 980是三星推出的首个5G集成SoC。

高通方面,其骁龙730和骁龙730G芯片,也采用了8nm LPP制程工艺,不过不支援5G。另外,骁龙765和骁龙765G移动平台,也采用了三星8nm工艺制造。

另外,在矿机领域,用到的先进制程也很多,例如,蚂蚁与神马矿机,就采用了台积电7nm和三星的8nm。台积电7nm性能占优,但因为客户太多,因此产能与价格上有劣势。相比之下,三星的8nm虽然性能差一些,但成本低很多,除了供给三星手机外,矿机出货量较大。据悉,嘉楠也由台积电7nm转向了三星的8nm。

台积电7nm更胜一筹

与三星的8nm相比,台积电的7nm制程,在市场影响力方面有明显优势。不久前,该公司宣布截止到7月,其7nm良品芯片(good die)累计出货量已超过10亿颗。同时,台积电优化7nm制程后推出的6nm已经开始进入生产阶段,并采用EUV技术取代部份浸润式光刻掩模。苹果、高通、联发科、AMD、赛灵思博通等均是台积电7nm客户。

据悉,台积电的大部分客户已经大幅追加了第四季度7nm订单,使得台积电7nm产能满载。

在过去两年里,因客户需求非常强烈,其产能得到快速提升,预估2020年7nm产能将是2018年的3.5倍。

2020年第二季度的财报显示,与去年同期相比,台积电收入增长了28.9%,而净收入和稀释后的每股收益均增长了81.0%。与2020年第一季度相比,第二季度的收入结果基本持平,净收入增长3.3%。其中,7nm的出货量占晶圆总收入的36%,而16nm的出货量占18%。在今年第二季度,7nm为台积电带来的利润最多。

据产业链消息人士透露,台积电计划将7nm制程工艺的月产能提升到13万片晶圆,并努力在年底提升至14万片。

如前文所述,英伟达将最新的RTX 30系列GPU交由三星采用8nm代工生产,而前者的主要竞争对手AMD则在大力挖掘台积电的7nm产能。

在过去的两三个月内,同英伟达类似,AMD也出现了缺货的情况,而Ryzen 4000型APU的情况尤为明显。在被问及AMD的产能与供应情况时,该公司CEO Lisa Su(苏妈)表示:“我们有一个强大的供应链。我已经在之前说过了,在此就再强调一遍,7nm供应非常紧张,我们仍然在紧密地和台积电合作,以确保我们能够满足客户们的需求。但产能非常紧,我想表达的是,随着我们继续增加产能,我们能够看到的机会就越多。”

从中我们可以看出,AMD在旗下7nm芯片批量上市一年多后,仍然受到产能问题的困扰,即便苹果这种超级大客户的订单已全面转为5nm,其腾出的7nm产能仍然无法满足所有客户。另外,台积电在上个季度的环比收入增长只有0.8%,这也从侧面证明其产能已经接近极限。

为了在英特尔7nm芯片进展延迟的情况下更快占领处理器市场,AMD加大了对台积电7nm制程的下单量,预计2021全年7nm芯片的订单将增加到20万片,与今年相比增加一倍,有望在2021年成为台积电7nm芯片的最大客户。

结语

近几年,三星欲赶超台积电的愿望越来越强烈,其在先进制程方面也在紧跟,且不断加大投入,不过,从7nm和8nm这一组制程节点的市场影响力来看,台积电依然处于优势地位,而最新量产的5nm,成为了新的争夺焦点,台积电有苹果这一大客户保驾护航,而三星拿下了高通最新的骁龙888。在接下来的两三年里,3nm、2nm将成为更具看点的制程,目前来看,三星很有希望在3nm节点处填平与台积电之间的制程代沟。
责任编辑:tzh