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[数码]三星3nm为什么失败了？ |
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三星3nm为什么失败了？ 关注问题?写回答 [img_log] 芯片（集成电路） 制造工艺 芯片设计 三星电子 (Samsung) 芯片制造 三星3nm为什么失败了？ |
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按理说，一个新工艺节点做风险量产之前会先做最简单的逻辑器件SRAM，这种器件一般只包含最简单的mos管，互联线简单规整。需要把SRAM（面积也较小）的良率做到相当高（可能要到80-90以上，因为面积小，可能可以做高），同时把其他的必要器件（电阻电容电感）都开发好，才开始风险量产。在上述前置工作都做好的情况下，风险量产的芯片（面积也较小，利于提高良率）一般能做到25以上的良率。这次三星做到0%，确实有点奇怪。就是说你做一个个小零件都没有问题了，各种小零件的组合也跑的很好了，但是装配成大机器却完全不能动。那么显然要从系统的角度来考虑问题，应该是器件与器件的相互影响，大数量器件和大数量器件的相互影响出了问题。 目前三星肯定要上各种检测手段，分析问题到底在什么地方，典型的问题大概就是某种器件的结构和另一种器件的结构在某种条件下起了冲突，而在之前没有考虑到。只要能发现问题就好，到了这一步应该不至于解决不了，只是时间（金钱）的问题。 我自己瞎猜一下，这年头先进制程太过复杂，已经不是少量人脑可以解决的，非常依赖先进eda。我猜这次是eda出了问题，优化错了。 |
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虽然不止一次被打成“沸腾”、“翼赞人”、“恰爱国饭”，但我个人认为，现在就断言三星3nm失败可能为时尚早。 我认为更准确的说法是，三星3nm工艺制程目前良率表现相当糟糕，没有达到设计预期，后续发展需要观察。 另外，我看到有不少回答都表示“7nm以下制程都处于技术试验阶段”、“台积电3nm疑似表现不甚理想”等等观点。 实际上从14nm之后，所谓的“3nm”、“5nm”更多是芯片制造厂的商业命名或者说营销命名，跟栅极间距等实际物理量早就没有关系了。 采用台积电3nm支撑的苹果A17 Pro整体看能效表现不佳，提升幅度远不及预期，这也是事实。 但若真要分锅，我想说句对果粉来说“大不敬”的话： 台积电3nm制程能效和晶体管密度等性能实际基本符合预期，A17 Pro表现不及预期主要是果子设计部门的锅。 就我目前听到的消息，台积电3nm制程还是挺厉害的，与官方PPT宣称的水平出入不大。 A17 Pro之所以“挤牙膏”，应该是果子设计部门翻车了。 业内的小道消息是，A17 Pro回片后，果子的设计部门当然也知道没达到预期。 只是台积电3nm制程流片费用实在太贵（据说流一次片要八千多万刀，甚至奔着一亿刀去了），财大气粗如苹果也感到肉痛。 再加上A系列芯片底子确实强，A17 Pro虽然小翻车但也不算差，果子权衡一下就凑合用了。 不得不说，这操作很符合我对“库存克星”的刻板印象。 至于三星3nm工艺为何良率至今上不来，说实话具体技术细节我并不清楚。 硬要说的话，我个人猜测可能有GAA工艺不成熟、先进制程越发艰难以及半导体“赢家通吃”三方面原因。 1，三星率先试水GAAFET可能面临风险 其实半导体行业都知道，三星从很早就开始计划切GAA工艺，试图弯道超车。 原本在三星的规划内，率先尝试GAA的3nm是非常核心的工艺节点。 5nm工艺制程上三星表现比较拙劣，一定程度上就源于三星体系内5nm本就是半代升级迭代，主要精力投向了3nm节点。 只是率先尝试新技术，必然也要面临一定风险。 现在看，GAA工艺面临的问题恐怕比三星预期要多，这对于三星来说的确是比较大的打击。 2，先进制程技术研发越来越难，投入越来越大。 这方面应该明确一点，我个人坚定支持国内的产业升级，看好国内半导体产业一步步站上世界之巅，但我不认为先进制程的发展会陷入停滞。 如果未来先进制程真的无路可走，难道我国进入行业顶尖后也要陷入停滞吗？ 我认为不是，3nm/2nm/1nm未必是终点，未来芯片晶体管还可能进一步3D化。 我对国内半导体产业发展充满信心，我们的先进制程前进完全不需要指望别人停下来等我们。 恰恰相反，当我们前进到行业领先位置，自然会引领人类的半导体产业持续前进。 但客观来说，随着半导体产业的快速发展，工艺制程演进的效益开始逐渐面临边际递减的问题。 为什么28nm制程如此长寿？甚至被称为“黄金制程”？ 因为28nm之后的先进制程，单位晶体管成本不降反升。 说白了就是，先进制程能够使芯片性能更强、功耗更低，但不能令芯片更便宜。 所以很多对性能和功耗要求不太高的领域，采用28nm成熟制程是最具性价比的选择。 近些年来，半导体产业的摩尔定律虽然还能续，但明显越来越力不从心。 摩尔定律已经从“性能提升的同时单位晶体管价格下降”发展到现在的“性能提升，单位晶体管价格略升”，未来“单位晶体管价格继续提升”也很难避免。 而华为被制裁客观上也导致，台积电最先进制程的研发少了一个重量级支撑者，只靠苹果（英特尔、高通等不坚决投入最先进工艺）发展自然更加艰难。 这一切叠加起来，就意味着先进制程越来越难越来越贵。 苹果从iPhone 14系列开始放弃全系搭载最新锐的A系列芯片，应该算是一个重要转折点。 近期A17 Pro的小翻车，说到底也与此有关。 正因为先进制程发展越来越难，三星的3nm遇到一些挫折，我觉得也是正常的。 反倒是台积电3nm良率领先三星，性能也基本符合预期，确实是有两把刷子。 3，半导体产业“赢家通吃”，三星又有多条业务线面临挑战，发展自然更加艰难。 芯片代工是资金、技术、人才都高度密集的重资产行业，这是众所周知的事。 事实上，多年前我就强调过半导体领域强者恒强的特性： 半导体制造，是典型的先发优势、强者恒强领域。 先攻克先进制程的厂商，不仅可以轻松获得大量高价值订单，率先收割高额利润； 更可以将所得利润进一步投入研发，迅速迭代，拉大与后来者的技术差距； 更有甚者，随着制程的一次次迭代，先发一方的产线还能更早进入折旧，压低落后制程的成本和售价。 先发者不仅技术领先，连成本也有优势，这就使后发追赶的企业越发举步维艰。 过去，中芯国际就是因为与台积电和三星差距过大，导致新掌握的制程已经没有多少利润空间，发展自然越发缓慢。 其实不止中芯国际，在芯片代工一次次升级制程的军备竞赛中，联电、格罗方德等老牌企业同样不堪重负，宣布放弃7nm研发。 甚至于，资本力量雄厚且极度擅长逆周期投资的三星，出于种种原因，即使长期努力仍无法赶超台积电。 所以，必须对中芯国际追赶的长期性和艰巨性有清醒的认识。 如何看待华为将 14nm 自主芯片的生产从台积电转移到中芯国际？?www.zhihu.com/question/366253118/answer/974764892?utm_psn=1741182561802436608 具体到三星这家企业，更是有其特殊情况。 三星一贯擅长垂直整合，但如今主力的手机/存储器/显示面板多条业务线正迎来诸多挑战。 从本质上来说，三星电子并不仅仅是在和国产手机竞争，而是同时和华为OV+京东方深天马+长江存储+欧菲光豪威+中芯国际等等为代表的中国产业集群竞争。 所以多年前我就在专栏文章中分析过，三星电子资本力量不如人、垂直整合战略暴露弊端、产业链腹背受敌的战略态势。 现实主义理想者：三星电子的困局（三）——三星乃至韩国的三大隐忧?zhuanlan.zhihu.com/p/64554323?utm_psn=1741186340543307776 |
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虽说美国制裁的干预使得很多进程被人为推迟了，但我认为大趋势是不变的。 而且说三星工艺不行5nm翻车，那是跟台积电比。 从业内传言来看，英特尔的工艺部门才是真的垃圾。 作为“根正苗蓝”的美国企业，英特尔拿了美国那么多资源，结果工艺表现还不如三星。 用着落后的工艺，英特尔的芯片硬是挤挤牙膏就能压制AMD，不得不说设计部门才是真的牛逼。 所以三星芯片代工业务能有如今的表现，个人觉得不算很差了，后续再看吧。 |
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有幸参加过一个海外论坛的半导体谈论小组，我用翻译软件看见有位显示工作经历为英特尔的用户说道：至今为止3纳米技术并没有证实具备降低功耗的能力，更没有证明是完全可行的新技术。 台积电方面说过3纳米芯片降低30%的功耗，提升15%的性能，但行业分析指出芯片制程不能完全相信厂家的说法，根据苹果制程工艺工程师的说法苹果手机系列在iPhone15就采用了3纳米的芯片，但iPhone15具备先天缺陷比如严重发热导致功耗过大，功耗峰值甚至超过了非3纳米芯片手机的50%甚至70%以上，用户也是普遍反映该型号手机过热。 苹果内部检测发现，可能主要问题就是3纳米芯片发热太厉害了，为了解决这个问题后期苹果升级系统后iPhone15发热降低，但据论坛讨论怀疑苹果公司是低了运算速度，让3纳米芯片性能百分比级别的下降来缓解发热。当时各个用户都说你没办法解释，苹果从来没有把iPhone15手机回收的情况下，为什么原来这个芯片的手机会发热严重，但后来就突然不严重了，除了限制速度没有其他解释。 我后来查了查资料，网上资料显示。 根据登纳徳缩放比例定律，随着芯片尺寸的缩小所需的电压和电流也会下降，由于功耗会受电压和电流的影响，当制程工艺提升、电压和电流随之下降时，其芯片产生的功耗也会降低。比如台积电表示，与7nm工艺相比，同样性能下5nm工艺的功耗降低30%，同样的功耗下则性能提升了15%。 但半导体制造领域，集成电路的尺寸随着摩尔定律的发展而持续缩小，沟道长度也相应地缩短，这就导致了沟道管中的S和D（源和漏）的距离越来越短。因此栅极对沟道的控制能力变差，这就意味着栅极电压夹断沟道的难度变大，即产生短沟道效应，从而出现严重的电流泄露（漏电）现象，最终令芯片的发热和耗电失控。90纳米时已经出现了制程提高但功耗变大的问题，之后利用FinFET（鳍式场效应晶体管）结构，解决了这个问题，但现在7纳米以下的芯片没有新的解决方案。 目前行业正在研究通过新架构（例如环绕式栅极）以及新材料（例如二氧化铪），来解决功耗问题。但新的解决方案仍有很大的问题，比如良率很低等。 我认为这些新工艺都不太成熟，台积电的3纳米并没有想象中的好用而三星更是被良品率困住，从实际使用角度出发，目前低于7纳米的芯片都处于技术试验状态，并不会对整个芯片市场或应用环境产生更多的影响。 |
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强答一波：三星拼了老命抢先用GAA搞3nm，本来想弯道超车，结果步子太大闪到腰了，工艺太复杂，多次曝光并且需要垂直大深宽比刻蚀，导致良率一直上不去，直接就是良率为0。。 韩国经济这么差的情况下，爆出来这个新闻，对于韩国半导体产业的信心打击非常大。 这就侧面说明，人类文明在硅基半导体上的微缩极限已经快要达到了。 这就像是一个长途赛跑，1号台积电和2号运动员三星都已经到了终点(摩尔定律的终结)，还剩下3号运动员没到。但是假以时日，等我们解决了EUV光刻机的束缚，开足马力，胜利指日可待 ! |
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我来说，因为本质上EUV就是个失败技术 EUV按照原计划它就应该是在40nm切入，28nm基本成熟，然后一路干到5，存在接近20年然后转入下一代光源 然而现实我们都知道，DUV强行续命一路做到7，中芯国际以后可能会做5，而EUV因为选择了一个长期难产的杂技光源，并且早早放弃了其他路线，所以一出来就要面对极限工艺 对于一代光刻技术来说其成本随着时间的关系某种程度上也是澡盆曲线，初期需要对技术做大量迭代，后期需要对工艺做大量优化，而中期技术和物理上问题比较少，工艺稳定迭代的时间段才是它体现价值的区间。我们可以想象到EUV如果比较早面世，从40到14nm这个区间会简单很多，但是没有如果 所以EUV的成本一直是失控的，这里的关键在于，基于DUV发展出的很多技术在EUV上都是推倒重来，因为EUV上所有的透射光学都不可用，甚至反射的次数也要严格限制，这是所有人的麻烦。麻烦的结果就是所有东西都涨价，光刻机涨，工艺涨，掩模涨，等等等等 三星这个新闻确实是过度炒作了，工艺节点初期大家都有零良率的时期，但是EUV的瓶颈过早出现这是一个放在台面上的问题。ASML现在推大NA的EUV也只是缓解这个焦虑，但是不解决实际问题 其实现在已经到了要讨论下个时代集成电路要怎么走的时期了，对于制造或者封装等等领域的新技术现在应该说是机会比较多的一个时期，你可以看到像纳米压印这些冷藏很多年的东西近期都端出来了，这不是偶然的 |
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三星应该是跟ibm技术合作，做gaa要做4层。最后塞进去一个底座si. 当初看到就觉得做最后一个si难度挺大，而且功函数实现也非常复杂，多种dipole结合做功函数，hvm难度明显不小。很容易把功函数作废。 Gaa蚀刻难度比finfet高一个层级，虽然amat号称解决，但是呢hvm咋样也不好说。 后面看tsmc咋样了。 |
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从目前的情况看还不能完全断定失败，毕竟还是有成功案例的，去年不是说某矿机龙头的3nmGAE芯片成功流片了。 这次失败的是3nmGAA，流片良率为0，对应产品是Exynos下一代旗舰处理器。 一直以来的宣传都是，3nmGAA的晶体管密度对比三星7nm提升80％，三星7nm晶体管密度也就1亿/㎜2的水平，3nmGAA的晶体管密度顶多也就2亿/㎜2，对比台积电的N4，晶体管密度差距并不大。 问题应该是相当明朗的，三星的GAA技术还是不太成熟。 |
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FinFET鳍式场效应晶体管。栅极和通道间的接触面积越大，效率越高。FinFET采用三维结构使栅极和通道拥有三个接触面，增大了接触面积，从而提高了半导体性能。GAA结构晶体管，其栅极包围着电流流经的四个面，从而最大化通道调节能力，能更精准控制电流流动，实现更高能效。不过带来的问题就是加工难度更大，就像本来是一个普通的门，你现在要雕花一样。 台积电的3nm用的是FinFET，英特尔的GAA也还在路上，相当于三星这次是第一个吃螃蟹的。不过我们都知道，三星非常不擅长吃螃蟹，以前的螃蟹都是英特尔吃的。所以你看，当台积电和英特尔都很谨慎的时候，三星造了一波大的，翻车的概率就非常大了。 对于此事，我只能说失败是正常的，放弃才可耻。 这件事不会对三星代工业务产生重大影响。现在明眼人都能看到的一件事就是，先进工艺是供不应求的，爱立信都需要用英特尔4工艺做ASIC了，其他领域的需求有多大自然不用多说。这个行业不是一家企业能影响结果的，也不是说一家失败大家都没动力的。 |
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为了等华为。 三星忍辱负重多年了。 |
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半导体制作技术，技术领先者可以得到更高的利润回报，但是第二第三第四...也不会饿着，企业生存就是保持盈利，给投资者带来回报。 再看3nm，苹果的A17pro处理器已经体现出来的，性能提升很有限，已经摸到了FinFET的极限，这个时候三星已经开始变车道了，在3nm用了GAAFET。至于具体的工艺细节很少有披露，大的构架变化，困难多是难免的，但是nVidia，高通，特斯拉，都没有完全放弃三星转到台积电，还要看后续。 对于终端用户来讲，如果没有三星，intel在工艺技术上的紧追，就会出现挤牙膏的情况，intel 14代桌面版，苹果A17pro都在挤牙膏。 海峡对过的很多报道就是非黑即白，需要理性评价成功和失败。 对，2023年，三星失败了，因为没给企业带来收益。但是技术角度看，对标GAAFET，intel 20A和tsmc 2nm量产都是2024下半年或年尾的事情了。 好戏还在后头，等今年下半年看Snapdragon 8 Gen 4 和 Exynos 2500的比较再说吧。 |
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因为人类已经触碰到了量子隧穿了，这个效应人类应该是长期无法解决的，现在最高端的芯片制程都是在玩文字游戏，都是相当于多少多少纳米的制程，失败才是正常的，既然没办法真的做出真的3nm芯片，那就只能想办法去多堆晶体管，芯片的大小一般都是有限制的，堆的越多越容易出问题 |
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三星本来就没这个本事，做7nm还是跟台积电学的。 |
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估计是GAA的栅极沉积过程太过变态，三星只搞定了光刻，按照以前的经验觉得光刻一通剩下都是小事，然后被刻蚀沉积工艺打脸了。 |
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工艺就是那个工艺，三星已经都能做到5nm，证明在原有工艺基础上没有什么前提性的短板； 敢进入风险试产，一定是在前期工艺认证测试成功的基础上才敢开始进入风险试产阶段。 盲猜的话，那么一定是gaa在大规模大批量生产时一定有属于在实际批量生产中才能遇到的问题和盲区。我感觉跟edc关系不太大。毕竟工艺验证阶段就已经让edc介入了。花时间还是可以修正和突破的，只是需要时间。 总的来说三星要给力啊。没有你怎么能跟台积电杀价呢，靠INTC那个阿斗嘛 |
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我们知道三星与台积电在即将到来的先进工艺节点的大规模生产中争夺霸主地位。三星3nm为什么失败了？ 其主要原因是想三星想通过GAA(Gate-All-Around)弯道超车，而带来的效果并不理想。而台积电采用的FinFET属于“熟能生巧”的技术更迭。无论是台积电、三星、英特尔等芯片工厂都在寻求GAA、MBC的技术突破。 |
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虽然三星3nm在2023年失败了，但其在2024年的发展计划仍然有机会迎来新的突破。 |
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据韩国媒体报道，三星电子已开始采用第二代3nm制程技术(SF3)进行芯片试产。同时，三星预计在未来6个月内将提升良率超过60%。 SF3工艺是在三星第一代3nm工艺基础上发展起来的3nm级技术。这种新工艺可以生产更高效、更强大的芯片，有望引领人工智能时代。预计三星也将在Exynos 2500芯片上使用该制程节点。Exynos 2500将与三星电子明年推出的“Galaxy S25”系列一起上市。 三星电子表示，今年将专注于生产其3nm芯片SF3 (3GAP)及其更好版本SF3P (3GAP+)。至于2nm节点，三星已经确认将在两年内推出其计划。 |
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讲起2nm节点，台积电和三星都在致力于下一代加工技术，以期在2025年初实现2nm芯片组的快速生产。我们乐观地认为，2nm将成为行业的领先技术和最适合支持客户增长的技术。台积电2nm将使用新的GAA晶体管技术，第一个2nm芯片的商用芯片将于2026年上市。 按照三星的说法，台积电在GAA(Gate-All-Around)方面面临一些挑战，GAA是与传统FinFET工艺相比具有更高电力使用效率的下一代技术。 三星声称，相对于目前的7nm FinFET架构工艺，新的3nm工艺芯片可以在低于0.75V的低电压环境下工作。这将减少50%整体电力消耗。它还将提高30%的性能，减少45%芯片尺寸。 |
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就目前而言，三星电子在3nm制程方面已经取得了GAA技术的成功，预计产率将超过60%。这可能会在效率和节省时间方面给三星带来优势。 不过能够取得突破不仅仅是三星自己的说法，其客户群体的赞扬才是最大的肯定。毕竟三星代工的火龙对于高通来讲也是抹不去的伤。 |
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步子迈大了，容易扯着蛋。 十年前，当年台积电还是20nm没有用顺手呢，三星抢14nm首发，台积电的16nm也是同代的。最后结果就是用台积电16nm的iPhone比用三星14nm的iPhone更好一些。 还有知乎上一堆人说什么中国在5G上太狂热，没什么用。2019年时，也是韩国和美国抢5G商业运营的全球首发。 |
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落后者想要追赶领先者，除了苦练内力紧紧跟随然后一举超越，还有在分岔路上搏一搏。这条分岔路谁也没走过，车毁人亡才是正常。上次能成功，是梁孟松团队在台漏电的时候早就探索过这条路线，三星只要按图索骥就行了。 |
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确实非常意外，应该是急于求成没有把很多步骤充分验证和模拟完整。技术领域有其内在的客观机制的，如果不能把每个细节搞清楚理解完善，那么结果就存在巨大的不确定性，更不要说半导体制造这种包含大量精密步骤的制造过程。 不过没有必要悲观，应该不会是大量步骤出错造成的失败，大概率可能是耦合因素造成的恶果，只要排查之后重新梳理完整，模拟好整个流程应该修正起来不难。 |
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说明当年对面没说谎。两年了，还是撞得晕头转向。 DUV光刻机可以做GAA吗？?www.zhihu.com/question/620014852/answer/3312250567?utm_psn=1741275094859575296 |
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设计上（包括工艺设计）不太可能有什么问题，韩国在这方面还是经验丰富的 设备能力上应该也没问题，这都是可以评估出来的 感觉可能是对设备特性有未摸清的点导致严重的工艺事故，毕竟没有能力造设备的人是不可能深刻理解工作原理的 |
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正经的回答： 步子太大扯到蛋了 想一步到位gaa （这可是台积电都没弄明白的） 不正经的回答： 为了等华为 晶体管密度都快被华为赶上了 |
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刀想要快必须得磨，可是刀太薄了，容易断，之前看过一个军事节目，里面一句话很有意思，美国的飞机经常出问题，问题就是他飞机上什么都想加，什么先进的东西都加上去，结果不兼容，总是出问题。 |
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只是3gaa迭代3gae失败了，3gaa早拿去造矿机了，techinsghts去年还是前年就报导了。 |
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工艺，还是需要大量实验和积淀，一点点运气。三星技术路线好像有问题，过热好像一直没解决 |
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谁知道 |
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前面忘了 中间忘了 提头来见！且听龙吟！ |
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TechInsights在中国制造商MicroBT的Whatsminer M56S++加密挖矿ASIC中确定了三星革命性的3nm门全方位（GAA）工艺。这一发展的意义在于GAA技术的商业应用，这有助于将晶体管扩展到2nm及以上。这一发展非常重要，因为它有可能提高性能、提高能源效率、跟上摩尔定律并实现高级应用。与FinFET的同类器件不同，基于GAA的器件提供了对泄漏和驱动电流的卓越控制，从而以更低的功耗实现更高的操作速度。三星专有的MBCFET技术可以进一步优化功耗和性能。 我寻思着这不是已经有产品了吗？怎么就变成失败了呢？不懂求解。 |
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你要不问谁知道失败了 |
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