臺積電4nm芯片提前量產(chǎn)！聯(lián)發(fā)科和蘋果搶首發(fā)？

4月20日消息，2021年第一季度，5nm芯片手機(jī)市場激戰(zhàn)正酣，vivo、OPPO、小米等玩家連連發(fā)新。與此同時(shí)，許多芯片設(shè)計(jì)、制造玩家，已經(jīng)將目光瞄準(zhǔn)更加前沿的4nm市場。

　　4月19日，中國臺灣經(jīng)濟(jì)日報(bào)報(bào)道稱，聯(lián)發(fā)科或搶跑一眾廠商，成為臺積電4nm制程產(chǎn)能的第一家客戶。而就在據(jù)此前不到兩周的4月7日，業(yè)界盛傳有資格首次“嘗鮮”臺積電4nm制程的，還是蘋果。

　　5nm落地僅幾個(gè)月，4nm作為5nm的增強(qiáng)版本，到底能帶來怎樣的提升，讓蘋果聯(lián)發(fā)科等大廠“搶破頭”？

　　據(jù)此前臺積電公布相關(guān)信息，盡管難以實(shí)現(xiàn)像3nm“相同功耗下性能（相比5nm）提升10～15%”的進(jìn)步，但其最新量產(chǎn)時(shí)間為2021年Q4，相比3nm提早了約整一年，恰好滿足3nm量產(chǎn)之前，智能手機(jī)芯片、顯卡、各類專用芯片對性能與功耗的極致追求。

　　那么，在這場先進(jìn)芯片性能追擊戰(zhàn)中，有誰已入局？從芯片制造、設(shè)計(jì)、到最終商用的各個(gè)環(huán)節(jié)中，又有誰已蓄勢待發(fā)？芯東西挖掘全球4nm制程的相關(guān)信息，以便回答這些問題。

　　一、4nm芯片制造市場：臺積電提前量產(chǎn)，三星直接跳過？

　　當(dāng)芯片集成的晶體管直徑逼近7nm及更小尺寸，這場目標(biāo)為先進(jìn)制程生產(chǎn)能力的賽場上，就只剩下臺積電和三星兩個(gè)選手，4nm制程賽道上也不例外。同時(shí)，兩大晶圓代工領(lǐng)軍企業(yè)針對4nm的布局，均曾經(jīng)歷變動(dòng)。

　　在2020年8月25日舉辦的“臺積電第26屆技術(shù)研討會(huì)”上，臺積電公布其最新工藝路線圖，計(jì)劃在2022年量產(chǎn)4nm工藝（5nm N4工藝）。

　　但在今年3月初，業(yè)界有消息傳出，臺積電4nm工藝量產(chǎn)時(shí)間有望提前至2021年第四季度。

　　技術(shù)指標(biāo)方面，臺積電4nm工藝作為5nm工藝（5nm N5工藝）的改進(jìn)版，相比后者在速度、功耗、密度上有所提升，但提升幅度低于3nm工藝。

　　據(jù)臺積電工藝路線圖，3nm相比5nm，相同功耗下性能可提升10～15%，相同性能下功耗可降低25～30%。

　　同時(shí)，4nm與5nm有100%的IP相容性，能夠沿用5nm工藝既有的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)架構(gòu)、加速產(chǎn)品創(chuàng)新。

　　▲臺積電第26屆技術(shù)研討會(huì)上公布的工藝路線圖

　　整理三星在2018年“晶圓代工論壇”上釋放的信息，可發(fā)現(xiàn)對4nm工藝的相關(guān)論述。論壇上，三星高管規(guī)劃稱，將在2019年推出5/4nm FinFET EUV工藝。但在2019年，三星4nm工藝并未如約現(xiàn)身。

　　2020年7月2日，中國臺灣媒體DigiTimes援引業(yè)內(nèi)人士消息稱，三星修改了晶圓代工工藝路線圖，將從5nm直接跳至3nm的研發(fā)。目前三星并未回應(yīng)這一說法。

　　不過，三星在2020年7月30日發(fā)布第二季度財(cái)報(bào)時(shí)表示“正在開發(fā)4nm工藝”。

　　▲三星在2018年“晶圓代工論壇”上公布的工藝路線圖

　　二、4nm芯片設(shè)計(jì)市場：傳蘋果/高通/聯(lián)發(fā)科青睞臺積電，聯(lián)發(fā)科或搶先？

　　盤點(diǎn)先進(jìn)制程芯片設(shè)計(jì)市場，通常來說，蘋果、三星、高通、聯(lián)發(fā)科等智能手機(jī)芯片設(shè)計(jì)商，將領(lǐng)先其他場景中的芯片設(shè)計(jì)玩家發(fā)布新品，想來針對4nm制程也不例外。

　　不過，相比5nm芯片商用時(shí)間線不同的是，這次聯(lián)發(fā)科有望成為臺積電4nm制程產(chǎn)能的第一位客戶。此外，由于美國出臺的相關(guān)禁令，華為海思或許不得不從4nm制程“爭霸賽”中退場。

　　回顧5nm芯片商用進(jìn)程，蘋果、三星、高通5nm芯片均已落地，聯(lián)發(fā)科5nm芯片尚未面世，此前有報(bào)道稱或?qū)⒃?021年底推出。

　　按照慣例，蘋果采用高端制程的新款自研芯片產(chǎn)品會(huì)在iPhone上首發(fā)，但針對4nm情況可能有所不同。

　　據(jù)DigiTimes援引知情人士消息報(bào)道，蘋果4nm芯片將首先搭載于MacBook和iMac產(chǎn)品。目前，還沒有關(guān)于4nm芯片版本MacBook及iMac亮相時(shí)間的更多消息。

　　除去上面提及的聯(lián)發(fā)科和蘋果，高通亦看好臺積電的4nm制程工藝。

　　DigiTimes報(bào)道稱，高通或?qū)⒃?022年，將新一代5G移動(dòng)芯片代工大單轉(zhuǎn)移至臺積電4nm產(chǎn)線。此前，高通2020年發(fā)布的5nm驍龍888是由三星獨(dú)家代工。

　　三、從智能手機(jī)SoC到礦機(jī)芯片，終端商用市場或?qū)⒏傊?nm

　　除去上述手機(jī)芯片設(shè)計(jì)玩家，在顯卡、礦機(jī)等多種專用芯片市場中，4nm等先進(jìn)制程產(chǎn)能同樣搶手。

　　對比5nm芯片市場，礦機(jī)芯片玩家比特大陸、嘉楠等曾被報(bào)道為臺積電的首批5nm客戶，同時(shí)業(yè)界亦傳出GPU龍頭NVIDIA的下代產(chǎn)品“Hopper”一代或?qū)⒂膳_積電5nm代工。

　　可以想見，當(dāng)4nm產(chǎn)能滿足消費(fèi)電子需求后，亦有望向礦機(jī)芯片等專用芯片市場轉(zhuǎn)移。

　　在市場需求旺盛的另一面，4nm制程工藝還面臨著制造成本高的問題。

　　臺灣經(jīng)濟(jì)日報(bào)報(bào)道稱，采用4nm制程技術(shù)的聯(lián)發(fā)科5G新旗艦芯片產(chǎn)品單價(jià)將拉高到80美元（約522.01元人民幣）以上，遠(yuǎn)高于現(xiàn)行平均單價(jià)30至35美元。

　　未來，如何平衡4nm芯片制造成本及芯片各項(xiàng)性能指標(biāo)，將是芯片設(shè)計(jì)玩家、芯片制造玩家面臨的共同課題。

　　結(jié)語：2022年，4nm芯片市場或迎來爆發(fā)

　　細(xì)數(shù)全球有能力實(shí)現(xiàn)4nm量產(chǎn)的芯片制造玩家，僅有臺積電與三星兩家。目前，三星的4nm相關(guān)進(jìn)展尚不明確。假設(shè)臺積電能夠如約在2021年底實(shí)現(xiàn)4nm量產(chǎn)，可以想象，臺積電的4nm產(chǎn)能將成為各大廠商爭奪的關(guān)鍵資源。

　　芯片設(shè)計(jì)方面，近期，市場上已流傳有關(guān)于蘋果、高通、聯(lián)發(fā)科4nm芯片的相關(guān)消息?；蛟S在2022款發(fā)布的各款新機(jī)中，我們將能看到4nm芯片的“身影”。