電子發燒友網報道（文/李彎彎）8月17日消息，據業內人士透露，今年底蘋果將是第一家采用臺積電3nm投片的客戶，首款產品可能是M2 Pro處理器，明年包括新款iPhone專用A17應用處理器，以及M2及M3系列處理器，都會導入臺積電3nm芯片。

而在臺積電3nm量產之前，三星已經在今年6月30日宣布，其采用全環繞柵極晶體管架構的3nm制程工藝，在當日開始初步生產芯片，據外媒報道，三星電子采用3nm工藝代工的首批芯片，定于7月25日出貨。臺積電、三星的3nm之爭似乎已經拉開帷幕。

臺積電3nm獲得更多客戶青睞

今年7月中旬，臺積電在法人宣講會中就指出，3nm制程將于今年下半年量產，并于2023年上半年貢獻營收，增強版3nm制程將在3nm量產一年后量產，3nm及增強版3nm制程主要應用為智能手機及高性能運算。

據臺積電此前介紹，該公司3nm工藝有多種不同版本，N3是最早也是最標準的3nm，它面向有超強投資能力、追求新工藝的早期客戶，比如蘋果，對比N5，功耗可降低約25-30%，性能可提升10-15%，晶體管密度可提升約70%。

Ehanced增強版N3E在N3的基礎上提升性能、降低功耗、擴大應用范圍，對比N5，同等性能和密度下功耗降低34%、同等功耗和密度下性能提升18%，或可將晶體管密度提升60%。臺積電稱，N3E可以達到比N4X更高的頻率。

另外還有N3P，Performance性能增強版；N3X超高性能版，不在乎功耗和成本。

早前就有多家大型芯片公司表示將采用臺積電3nm工藝，據之前報道，本來英特爾和蘋果一起會成為臺積電3nm首發客戶，不過近來有消息顯示，英特爾3nm訂單幾乎全部取消，14代酷睿GPU趕不上3nm工藝首發。隨著英特爾退出，臺積電3nm首發客戶就只剩蘋果了。

不過未來英特爾、AMD、NVIDIA、聯發科、高通、博通等都規劃采用臺積電3nm工藝，英特爾預計在明年下半年采用3nm生產處理器芯片，NVIDIA、聯發科、博通、AMD等預計將會在2023年到2024年陸續完成3nm芯片設計并開始量產。

相比之下，三星雖然已經使用3nm GAA制程為客戶生產芯片，然而并未公布客戶名單，有消息透露，三星3nm首批客戶是三星電子自身及一家礦機芯片廠商上海磐矽半導體技術有限公司，另外三星的大客戶高通未來可能會采用三星3nm工藝。

從目前的情況來看，雖然三星趕在臺積電之前量產了3nm工藝，而且更是比臺積電更早用上了GAA，臺積電在3nm仍然使用FinFET，將在2nm工藝使用GAA，不過從客戶的青睞程度來看，臺積電使用成熟的FinFET的3nm工藝似乎更被看好。

三星在3nm率先使用GAA，是否更具競爭力

就如前文所言，臺積電3nm制程節點仍然使用FinFET（鰭式場效應晶體管），而三星在3nm節點上激進的選擇了GAA晶體管技術。臺積電此前表示，3nm繼續使用FinFET晶體管是綜合考慮，能提供給客戶最成熟的技術、最好的效能及最佳的成本。

FinFET全稱Fin Field-Effect Transistor，中文名叫鰭式場效應晶體管，是一種新的互補式金氧半導體晶體管，FinFET命名根據晶體管的形狀與魚鰭的相似性。

在傳統晶體管結構中，控制電流通過的閘門，只能在閘門的一側控制電路的接通與斷開，屬于平面的架構。在FinFET的架構中，閘門成類似魚鰭的叉狀3D架構，可于電路的兩側控制電路的接通與斷開。這種設計可以大幅改善電路控制并減少漏電流，也可縮短晶體管的柵長。

在2011年初，英特爾推出商業化的FinFET，在其22nm節點工藝上使用，臺積電等主要的晶圓代工企業也開始推出自己FinFET，從2012年起，FinFET開始向20nm和14nm節點推進。

然而隨著芯片制程進一步微縮，到3nm、2nm的時候，FinFET就到了它的極限，鰭片距離太近、漏電重新出現，隨著工藝微縮，原來一個FinFET 晶體管上可以放三個鰭片，現在只能放一個，這樣就得把鰭片增高，到一定高度后，很難保持直立，FinFET 結構就很難形成。

也就是說之后FinFET就不可行了，于是GAA就登場了。GAA全稱Gate-All-Around，是一種環繞式柵極技術晶體管，也叫做 GAAFET。它的概念最早在比利時IMEC Cor Claeys博士及其研究團隊于1990年發表文章中提出。

GAA可以說是FinFET的改良版，晶體管結構有所改變，柵極和漏極不再是鰭片的樣子，而是一根根小棍子，垂直穿過柵極，這樣柵極能夠實現對源極、漏極的四面包裹，從三接觸面到四接觸面，并且還被拆分成好幾個四接觸面，柵極對電流的控制力進一步提高，GAA這種設計可以解決原來鰭片間距縮小的問題，并且在很大程度上解決柵極間距縮小后帶來問題，例如電容效應等。

目前在3nm工藝上，唯一使用GAA晶體管技術的是三星，臺積電和英特爾則會在2nm工藝節點使用GAA。三星一直以來致力于追趕臺積電，三星的考慮是，提前在3nm制程中使用GAA或許能夠為其贏得領先優勢。

三星此前談到，相比于4nm FinFET，3nm GAA工藝在頻率和功耗方面具有很大改善，在相同的有效溝道寬度下，3nm GAA能夠達成更高的頻率，同時達成更低的功耗。

在3nm GAA上，三星的推進速度還是比較快的，2020年1月三星宣布將生產世界上第一個3nm GAAFET工藝原型，2021年6月，三星宣布與Synopsys合作的采用GAA架構的3nm制程技術已經正式流片。到今年6月，領先于臺積電使用3nm為客戶生產芯片。

在3nm芯片中提前采用GAA工藝能否給三星帶來更多競爭優勢呢？Gartner研究副總裁盛陵海在前在接受媒體采訪的時候表示，FinFET工藝結構相對更成熟，能夠更好的控制成本，而引入GAA，很多技術需要重新考量，需要花費更多成本。

而且三星又急于在3nm領先臺積電，可能會因為急于求成，在新技術的研究上存在不足，整體來看，在成本、技術成熟度上，可能會令客戶擔憂，并且對于客戶來看，并不是用上了更新的GAA就更好，最終還是綜合看功耗、性能、價格等。

小結

目前來看，在3nm上三星領先于臺積電量產，并率先用上了GAA，不過從客戶的反應來看，臺積電使用成熟FinFET的3nm似乎更受青睞。

未來在更先進的工藝上，臺積電、英特爾也將會用上GAA，這樣看來，三星率先在3nm中使用GAA，提前進行研究，或許在當下來看不具優勢，而未來隨著經驗的積累，優勢將會逐漸顯現出來也未可知，不過這最終還是要看誰更能為客戶帶來性能更好，價格更適中的產品。