全球芯片行业的竞争像一场没有终点的马拉松,而最前沿的“3纳米(nm)工艺”赛道,只剩下两个选手——台积电和三星。但最近,这场比赛的剧情出现了戏剧性转折:三星花了3年时间、砸下800多亿美元(约合人民币5800亿元)猛攻先进工艺,结果3nm订单几乎被台积电“包圆”,自己颗粒无收。为了翻盘,三星全力研发1.4nm工艺。但令人遗憾是有消息传出三星1.4nm工艺也按下了暂停键,这是明智的选择,还是被逼到墙角的无奈之举呢?今天我们就这个问题简单的分析一下。
一、3nm芯片,全球只有两家公司玩得起
芯片制造有多烧钱?举个例子:一台生产3nm芯片的极紫外光刻机(EUV),价格超过1.5亿美元,堪比一架大客机。而一条3nm生产线需要至少50台这样的设备,再加上厂房建设、材料研发、技术验证,总成本轻轻松松超过200亿美元。这种级别的投入,除了台积电和三星,其他公司连入场券都摸不到。
即便是财大气粗的英特尔,也在7nm工艺上卡了四年壳,直到2023年才勉强量产。而我国的中芯国际,目前最先进的量产工艺还停留在14nm。为什么大家都不敢碰3nm?因为从研发到量产,至少要烧掉5年时间和数百亿美元,而市场回报却充满不确定性——客户可能因为良率低、成本高而转身离开。台积电和三星敢赌,是因为它们背后有庞大的客户订单和现金流支撑。但即便这样,两家公司的压力也大得吓人:台积电2024年支出超360亿美元,三星半导体部门同年亏损近35亿美元。
二、800亿美元打水漂?三星3nm订单被台积电“截胡”
三星在芯片代工上的野心人尽皆知、从2020年到2024年,三星半导体部门在3nm工艺上的研发和生产线投入超过800亿美元,甚至比台积电同期投入(约680亿美元)还要激进。但现实却给了三星一记重拳:全球3nm芯片订单中,台积电拿走了90%以上的份额,包括苹果A18 Pro、高通骁龙8至尊版、联发科天玑9400等顶级客户;而三星的3nm客户名单上,只有自家手机芯片Exynos和高通试水的小批量订单,问题出在哪儿?
第一是良品率。台积电3nm工艺的良率(可用的合格芯片比例)超过80%,而三星的初期良率被曝仅有10%-20%,后期勉强提升到50%。对于苹果这样的客户来说,良率低意味着成本飙升——同样生产100万颗芯片,台积电可能只报废20万片,而三星要扔掉50万片,这笔账谁都会算。
第二是技术路线。三星为了抢进度,在3nm上激进采用GAA(全环绕栅极晶体管)架构,而台积电则选择更成熟的FinFET改进版。结果三星的GAA工艺稳定性不足,芯片发热和功耗问题频出,直接劝退了一众客户。
更扎心的是,三星的“大客户”高通,在2023年也把骁龙8 Gen3订单转给了台积电。用业内人士的话说:“三星就像花大价钱装修了一家豪华餐厅,但厨师做菜总翻车,客人自然跑去隔壁了。”
三、强攻1.4nm很可能难救三星
3nm订单崩盘,2nm研发又是个更大的坑——业内预估,2nm工艺的研发成本比3nm高出30%,而市场需求至少要到2026年才能起量。三星显然等不起了。2024年初,三星突然宣布:跳过2nm,直接启动1.4nm工艺研发,计划2027年量产。这个决定看似激进,实则是被逼到绝境后的“梭哈”。
但1.4nm的难度有多恐怖?晶体管尺寸缩小到原子级别,连台积电都坦言“物理极限逼近,每前进0.1nm都是地狱模式”。为了突破技术瓶颈,三星押注两大“黑科技”:一是新一代GAA+架构,试图通过立体堆叠晶体管提升性能;二是高数值孔径(High-NA)EUV光刻机,单台价格涨到3亿美元以上,而且需要重新设计整个生产线。这些投入能否换来回报?没人能保证。
更现实的问题是,三星的1.4nm即便研发成功,客户敢不敢用?台积电的2nm工艺已经锁定苹果、英伟达等大客户,而三星的1.4nm如果良率和成本控制不达标,很可能重蹈3nm的覆辙。一位芯片行业分析师直言:“三星这是在赌未来,但如果赌输了,它的晶圆代工业务可能彻底掉队。”
四、写在最后
三星的困境,折射出芯片行业最残酷的真相:先进工艺是“金钱游戏”,更是“信任游戏”。台积电之所以能通吃3nm订单,靠的不是技术绝对领先,而是数十年积累的良率口碑和客户信任。反观三星,尽管技术指标漂亮,但一旦量产翻车,客户立刻用脚投票。
对于三星来说,强攻1.4nm或许是为数不多的选择——如果继续在3nm、2nm上跟着台积电的节奏走,永远只能当“老二”;而冒险超车,至少还有一线机会。但这场豪赌的风险也显而易见:如果1.4nm再次失败,三星可能彻底失去和台积电竞争的资格,甚至退出先进制程赛道,所以三星赌不起。
芯片行业没有同情分,只有硬邦邦的技术和钞票。三星按下1.4nm暂停键,或许是最明智的选择。