与之前的5nm相比，新一代的4nm制程工艺降低了45%的功耗

许多人偶尔会谎报自己的年龄或体重，这可能并不是什么大问题。但是，如果企业出现了类似的谎报行为，则可视为虚假广告，是在欺骗用户。据芯智讯收到的一份据称半导体研究机构TechInsights的报告(我们没有购买TechInsights的会员，因此无法进一步查证)，现在的半导体市场就出现了这种“谎报”的行为，两家领先的代工厂都放任客户声称他们采用了4nm工艺，而实际使用的却仍是5nm技术。这种情况让双方均形象受损，尤其是代工厂。这背后，也意味着晶体管微缩技术发展的放缓。报告称，这个问题最初始于三星。

在与台积电下一个节点的长期竞争中，三星在交付5nm芯片的一年后，宣布将于2021年底交付生产4nm芯片。如图1所示，台积电计划在5nm和4nm节点之间用两年时间，在2022年第2季度交付4nm。为了避免给三星“耀武扬威”的机会，台积电决定将其N4(4nm)节点的进度“拉快”两个季度，以恰巧赶上竞争对手。首个使用台积电N4工艺的芯片是联发科的天玑9000系列。台积电可以突然从其通常严格而耗时的生产认证周期中足足挤出六个月的时间，对于这一点，我们本就应该感到怀疑。

当TechInsights分析天玑9000并发现关键工艺尺寸与台积电早期N5产品完全相同时，情况就不妙了。显然，台积电声称的4nm产品是虚假的，正如联发科技声称拥有4nm处理器一样。与此同时，三星的智能手机部门正准备推出Galaxy S22，该机型部分搭载了三星自有的Exynos 2200处理器，宣称采用4nm技术制造，但高通的骁龙8 Gen 1(出现在一些S22型号内)采用的是5nm技术制造。为避免客户对一种处理器(较于另一种处理器)在制程工艺上领先的渴望，两家公司决定将8 Gen 1作为4nm芯片推出。

因为三星生产这两种产品，所以它创造了一种称为4LPX的新工艺，像N4一样，但只为一种产品服务。TechInsights在分析了骁龙芯片后，发现三星4LPX工艺在物理上与其5LPE工艺并没有什么不同。但颇为讽刺的是，唯一使用真正4nm技术的产品比假冒的4nm产品表现更差。因为，三星在将其4LPE工艺投入生产方面过于冒进，导致Exynos 2200高缺陷率和低能效——特别是在其新的图形引擎中。

由于Exynos芯片供应有限，三星电子在大多数Galaxy S22型号采用了高通骁龙8 Gen 1 处理器。这些生产困境进一步促使高通转向采用台积电N4P工艺代工其新一代的旗舰处理器骁龙8+ Gen 1。TechInsights认为，台积电N4P才是真正的4nm技术。骁龙8+ Gen 1是首个公开的台积电N4P工艺产品，预计苹果A16也将会使用N4P代工。这两种芯片都已经投产，苹果A16并将在9月份左右应用于新一代的iPhone 14系列手机。

台积电通常会给苹果一到两个季度的独家使用权来使用其最新的制造技术。看到高通出现在首批客户名单上令人惊讶，尤其是考虑到其基于骁龙的智能手机与苹果的iPhones直接全面竞争。

在芯片的生产环节中，有三个主要环节，分别是设计、制造、封测。

以前的芯片企业，需要自己搞定这三个环节。但现在众多的芯片企业，均只负责中间的一个环节，大家分工合作。

比如苹果设计芯片，台积电制造芯片，长电科技封测芯片，大家分工合作。

由于是分工合作的，所以厂商们竞争就非常激烈，谁的技术最牛，谁的订单就不断。

比如制造方面，台积电最牛，所以它一家就拿下了全球55%+的代工订单。

而在封测上面，台湾省的日月光最牛，所以它全球第一家，一家就拿下了全球30%左右的封测订单，关键是日月光的很多技术非常领先。

不过好在，中国大陆的封测企业，也是相当争气的。全球Top10的封测企业中，中国有3家上榜，分别是长电科技，通富微电、华天科技，分别位列全球第3、5、6名。

从技术上来看，大家相差不是特别远，去年的时候，三家厂商就表示，已经能够封测5nm的芯片，与全球顶尖水平基本一致。

而近日，长电科技在自己的官微上发文表示，公司在先进封测技术领域又取得新的突破，已经实现4纳米(nm)工艺制程手机芯片的封装，以及CPU、GPU和射频芯片的集成封装。

目前三星表示已经量产3nm芯片，但3nm芯片还没有真正的亮相。所以4nm芯片就是最先进的硅节点技术，而手机芯片又是4nm芯片中最具代表性的，比如高通骁龙8+、天玑9000等，都是4nm工艺。

所以长电科技表示能够封测4nm手机芯片，也就意味着其封测技术达到了最顶尖的水平了?

当然，封测达到4nm，大家也不必太高兴，毕竟封测是这三个环节中门槛最低的，又不是制造达到了4nm，如果制造达到了4nm，那就是真的牛了。

台积电凭借其先进制程的技术优势，稳坐晶圆代工市场的头把交椅，而三星作为追随者这么多年来一直在寻找赶超台积电的机会。可惜三星最近几代工艺的问题太多，导致高通都转投台积电，三星自然不会善罢甘休。

据外媒报道，三星现在正向晶圆代工先进制程发起冲锋，继在 6 月底宣布 3nm 领先业界量产后，其4nm 的良品率也已经有了显著提升，并且正在准备扩大其产能，预计到今年第四季度每月将会新增 2 万片产能，准备在 4nm 制程上上豪掷约 50000 亿韩元(约 258 亿元人民币)的投资，以此希望能够从台积电手上抢下更多高通、AMD、英伟达等大厂的晶圆代工订单。

业界指出，三星晶圆代工产能过往约六成提供自家芯片生产，其余承接委外订单，今年积极扩产，并扩大承接晶圆代工订单，将自家芯片产能占比降至五成。研究机构估计，三星在先进制程产能规模上仍仅约台积电五分之一。

早在6月份，三星电子就已经正式官宣，已于韩国的华城工厂大规模开始量产3nm芯片，与前几代使用的FinFET的芯片不同，三星使用了GAA晶体管架构，能极大改善芯片的功率以及效率。

与之前的5nm相比，新一代的3nm制程工艺降低了45%的功耗，并且性能提升23%的同时减少16%的面积。三星还宣称，第二代的3nmGAA制造工艺也尚在研发中，下一代工艺将使芯片的功耗降低50%，性能提升30%并减少35%的面积。三星电子表示，其GAA晶体管芯片将会应用于高性能、低功耗的计算领域，并计划拓展到移动处理器。

三星电子的3nm芯片采用了GAA架构通过降低电源电压和增强驱动电流的能力来有效提升功率。此外，三星还在高性能智能手机处理器的半导体芯片中也应用过纳米片晶体管，与纳米线技术相比，前者拥有更宽的通道，以及具备更高的性能和效率。三星的客户可通过调整纳米片的宽度，来定制自己需要的功耗和性能指标。

最直观的就是在5nm工艺时，采用三星5nm工艺制程打造的骁龙8早早地就翻了车，迫使高通不得不将之后的订单悉数交给台积电，而由台积电代工的骁龙8+在性能功耗等各个方面都远超三星5nm工艺的骁龙8。这主要是因为三星的5nm工艺对比台积电的5nm工艺在晶体管密度这块就相差了35%。因此，就连英伟达就宣布下一代40系显卡将采用台积电的N4工艺打造，不带三星玩了。

有消息称，三星旗下的Exynos 2300处理器可能会使用3nm工艺制造，并在明年的Galaxy S23系列上搭载。但也有消息称，由于三星Exynos 处理器的表现未达预期，Galaxy S23系列极有能全部采用高通的解决方案。此外，谷歌第三代Tensor芯片也可能采用三星3nm工艺，并在Pixel 8系列上搭载。高通在即将发布的骁龙 8 Gen2上选择了台积电的4nm工艺，可能是真的被三星的5nm工艺坑怕了吧。

此次三星豪掷重金，不知能否在4nm制程工艺上成功抢单台积电，看来半导体行业又将风起云涌了。