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浅析三星在3nm工艺上存在的三个挑战

半导体代工近期成为了半导体行业新闻的热门，这无可厚非，毕竟芯片的奇迹离不开晶圆代工厂 。不幸的是，大多数“令人振奋”的消息已经被夸大了 。最近三星代工挑战台积电的话题引起我很大的兴趣，在过去三十年与代工厂密切合作中，我有自己不同的看法 。
正文 ： 彭博社最近发布一篇名为“三星2020年超越台积电，加剧芯片战”（Samsung Intensifies Chip Wars With Bet ItCan Catch TSMC by 2022）的文章，这是“三星1160亿美元计划挑战台积电”（SamsungTakes Another Step in $116 Billion Plan to Take on TSMC）文章的后续 。两篇文章的作者都是同一个人，在彭博社韩国区工作，虽说没有半导体教育背景和经验，但一定了解三星，且能与三星高层直接取得联系，可以下一个判断，该类文章就是出自三星之口 。
据表述，三星和台积电将在3nm节点展开业务竞争，这意味着在2022年大批量生产（HVM） 。这里非常重要的一点是，台积电3nm和三星3nm将是采用非常不同的技术 。台积电正在扩展他们的基于5nm FinFET的工艺，而三星则在3nm发布了一种新的工艺技术（GAA） 。
我认为，三星在3nm工艺上存在三个挑战：
第一个挑战是生态，台积电使用的是一种久经考验的切实成真的技术，由EDA、IP和服务公司组成的庞大生态系统所支持 。数以百计得到验证的IP将立即提供给TSMC 3nm客户，而三星必须建立一个新的GAA生态系统 。这肯定没那么容易 。

浅析三星在3nm工艺上存在的三个挑战
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第二个挑战就是信任，代工厂的信任有很多形式：相信你的IP安全可靠，相信代工厂不会与你不公平竞争，相信代工厂能提供良好的PPA（功率/性能/体积）技术 。
第三个挑战就是良率，GAA是一种新的工艺技术，且三星一直被良率问题所困扰 。新技术第一个吃螃蟹的人值得尊重，也是荣耀的象征，且我本人对三星的技术实力深表敬意 。但我对三星引入一种新工艺并实现大批量量产的过程产生质疑，这中间一定困难重重 。客户也必须要相信代工厂能良好的履行承诺，提供好的晶圆，以满足商定的芯片交货时间表 。
最后，那篇文章的作者建议：“如果三星成功，将会打破苹果、AMD依赖台积电的平衡，而抢部分订单 。这些公司极度依赖台积电 。”
显然，如今的苹果和AMD是台积电独有的客户 。这种排他性使苹果和AMD进入了台积电内部的圈子，在该圈子中，合作达到了最高水平 。三星的大客户是英伟达，高通和IBM，它们都不在台积电内部合作圈 。
从内部人士的角度来看，高通和英伟达曾经是台积电的最佳搭档，但高通和苹果竞争，而英伟达与AMD竞争，因此在队伍中存在分歧 。IBM使用了三星授权的GF 14nm，因此他们将继续使用三星7nm 。
【浅析三星在3nm工艺上存在的三个挑战】 总结： 三星代工厂真的可以与台积电竞争吗？抱歉，不是今天，不是3nm 。台积电3nm PDK（process design kit，流程设计工具包）已在全球顶级半导体公司中使用，并得到了生态系统的全面支持 。另一方面，三星3nm PDK及其支持的工具和IP仍在发展 。当然只是我的观察，经验和意见 。
责任编辑：tzh
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