5nm假冒4nm？三星、臺積電撒了彌天大謊？

　　許多人偶爾會謊報自己的年齡或體重，這可能并不是什么大問題。但是，如果企業(yè)出現(xiàn)了類似的謊報行為，則可視為虛假廣告，是在欺騙用戶。

　　據芯智訊收到的一份據稱半導體研究機構TechInsights的報告(我們沒有購買TechInsights的會員，因此無法進一步查證)，現(xiàn)在的半導體市場就出現(xiàn)了這種“謊報”的行為，兩家領先的代工廠都放任客戶聲稱他們采用了4nm工藝，而實際使用的卻仍是5nm技術。這種情況讓雙方均形象受損，尤其是代工廠。

　　這背后，也意味著晶體管微縮技術發(fā)展的放緩。

　　報告稱，這個問題最初始于三星。

　　在與臺積電下一個節(jié)點的長期競爭中，三星在交付5nm芯片的一年后，宣布將于2021年底交付生產4nm芯片。

　　如圖1所示，臺積電計劃在5nm和4nm節(jié)點之間用兩年時間，在2022年第2季度交付4nm。

　　為了避免給三星“耀武揚威”的機會，臺積電決定將其N4(4nm)節(jié)點的進度“拉快”兩個季度，以恰巧趕上競爭對手。

　　首個使用臺積電N4工藝的芯片是聯(lián)發(fā)科的天璣9000系列。

　　△圖1：經修訂的制程工藝路線圖。臺積電聲稱已在2021年末交付了4nm節(jié)點，只是當時誤標為5nm技術而已。　　臺積電可以突然從其通常嚴格而耗時的生產認證周期中足足擠出六個月的時間，對于這一點，我們本就應該感到懷疑。

　　當TechInsights分析天璣9000并發(fā)現(xiàn)關鍵工藝尺寸與臺積電早期N5產品完全相同時，情況就不妙了。顯然，臺積電聲稱的4nm產品是虛假的，正如聯(lián)發(fā)科技聲稱擁有4nm處理器一樣。

　　與此同時，三星的智能手機部門正準備推出Galaxy S22，該機型部分搭載了三星自有的Exynos 2200處理器，宣稱采用4nm技術制造，但高通的驍龍8 Gen 1(出現(xiàn)在一些S22型號內)采用的是5nm技術制造。為避免客戶對一種處理器(較于另一種處理器)在制程工藝上領先的渴望，兩家公司決定將8 Gen 1作為4nm芯片推出。

　　因為三星生產這兩種產品，所以它創(chuàng)造了一種稱為4LPX的新工藝，像N4一樣，但只為一種產品服務。

　　TechInsights在分析了驍龍芯片后，發(fā)現(xiàn)三星4LPX工藝在物理上與其5LPE工藝并沒有什么不同。

　　但頗為諷刺的是，唯一使用真正4nm技術的產品比假冒的4nm產品表現(xiàn)更差。因為，三星在將其4LPE工藝投入生產方面過于冒進，導致Exynos 2200高缺陷率和低能效——特別是在其新的圖形引擎中。

　　由于Exynos芯片供應有限，三星電子在大多數(shù)Galaxy S22型號采用了高通驍龍8 Gen 1 處理器。

　　這些生產困境進一步促使高通轉向采用臺積電N4P工藝代工其新一代的旗艦處理器驍龍8+ Gen 1。

　　TechInsights認為，臺積電N4P才是真正的4nm技術。驍龍8+ Gen 1是首個公開的臺積電N4P工藝產品，預計蘋果A16也將會使用N4P代工。

　　這兩種芯片都已經投產，蘋果A16并將在9月份左右應用于新一代的iPhone 14系列手機。

　　臺積電通常會給蘋果一到兩個季度的獨家使用權來使用其最新的制造技術�？吹礁咄ǔ霈F(xiàn)在首批客戶名單上令人驚訝，尤其是考慮到其基于驍龍的智能手機與蘋果的iPhones直接全面競爭。

　　臺積電顯然愿意打破蘋果的獨家地位，以便從三星手里奪取一項主要設計。(高通在許多其他產品上有選擇臺積電代工，但過去幾款旗艦處理器都是基于三星產品制造的。)

　　真相很難面對

　　為什么代工廠突然虛報其晶體管進展情況?這比承認進展遇阻要容易得多。

　　假冒的4nm工藝和“真正”4nm工藝之間的區(qū)別僅僅在于5%的光學微縮(10%的面積縮減)。即使是這小小的進步也打破了三星的產量模型，臺積電也是花了兩年時間才完成。

　　這兩家頭部的代工廠預計明年將實現(xiàn)3nm的大規(guī)模量產，而盡管他們在4nm工藝方面奮力掙扎，卻未能激發(fā)出多少信心。

　　考慮到節(jié)點之間的間隔時間較長，代工廠可能會在等待下一個節(jié)點的同時提高速度、功率或產量(最終達到相同的效果)。

　　例如，雖然三星的4LPX與5LPE工藝具有相同的尺寸，但前者可能會提供一些其他優(yōu)勢來證明其有資格獲得新名稱，只是在晶體管密度沒有任何提高的情況下，名稱應采用5LPX，以表明該工藝仍然屬于5nm節(jié)點的范疇。

　　大多數(shù)人用5nm或4nm的簡寫來代替完整的工藝名稱，所以數(shù)字還是很重要的。

　　盡管偽造新節(jié)點可以讓代工廠擺脫短期困境，但這對他們來說是有害的。

　　吹捧一個假冒的4nm里程碑并放任客戶大肆宣傳，會稀釋代工廠品牌的價值。

　　如果4nm不是真正的4nm，那么節(jié)點名稱還有意義嗎?如果可以重新命名一個較舊的工藝，為什么消費者要為4nm技術承擔額外的成本呢?

　　一段時間以來，代工廠沒有在節(jié)點數(shù)量和晶體管密度之間保持嚴格的相關性，但至少當他們在名稱中采用一個更小的nm數(shù)字時，就表明其已取得了一些密度方面的進步。

　　公然將一個5nm工藝重新標記為4nm，則抹殺了節(jié)點編號的最后一絲意義。

　　所以，當某個代工廠宣稱其已達到下一個新水平的時候，直到拆解確認前，請切勿輕信。

　　同樣的道理也適用于那些吹噓自己實現(xiàn)新制造技術的芯片供應商。隨著摩爾定律磕磕絆絆走到盡頭，最后留給我們的唯有謊言、該死的謊言以及那些毫無意義的節(jié)點名。

　　關于制程工藝節(jié)點的數(shù)字游戲早在多年前就已經開始。原本半導體產業(yè)界一直遵循著每一個大的代際的制程節(jié)點更新，都是以前一代制程的0.7倍對新制程節(jié)點命名，同時每一個大的代際升級，其晶體管密度將是上一代的兩倍。

　　比如Intel90nm、65nm、45nm、32nm、22nm這樣的命名，基本是遵循每兩年升級一代，晶體管數(shù)量翻一倍的規(guī)則。

　　但是自2011年下半年Intel發(fā)布了22nm之后，近2年半之后，即2014年上半年，Intel的14nm工藝才發(fā)布(二季度末才量產)。而在14nm向10nm提升的過程中，Intel在工藝上遭遇了挑戰(zhàn)，其Tick-Tock策略(即一年提升工藝，一年提升架構)甚至停擺。

　　雖然2014年Intel就推出了14nm工藝，之后僅一年不到的時間，三星也搶先臺積電推出了自家的14nm工藝，當時臺積電宣布量產的是16nm工藝。這也使得三星順利奪下了蘋果A9處理器的訂單。

　　但實際上，這只不過是三星的為爭奪市場而采取的制程數(shù)字上的營銷策略。之后的事實也證明，當時三星14nm工藝的性能甚至不如臺積電的16nm工藝，這也是為什么蘋果在A9之后又全面轉向了由臺積電獨家代工。

　　即便臺積電并沒有像三星那樣激進的玩“制程工藝數(shù)字的虛假游戲”，但是臺積電也絕不是旁觀者!因為臺積電和三星對于工藝節(jié)點的命名，都不是像Intel那樣嚴格按照最初的命名規(guī)則來命名。

　　根據此前Intel公布的數(shù)據顯示，其2014年推出的14nm制程所能達到的晶體管密度已經與三年后(2017年)臺積電、三星所推出的10nm的晶體管密度相當。

　　Intel的10nm制程工藝雖然比三星、臺積電的10nm工藝推出時間略晚，但是它的晶體管密度卻達到了后者的兩倍。

　　此外，Intel 10nm的鰭片間距、柵極間距、最小金屬間距、邏輯單元高度等指標均領先于臺積電和三星的10nm。

　　但是，對于大多數(shù)商用客戶及消費者來說，并不會去深究各家制程工藝的實質差別，通常都會認為制程工藝節(jié)點的數(shù)字越小，就代表著越先進。這也使得三星、臺積電在“制程節(jié)點命名的游戲”上越玩越嗨，并且憑此也贏得了市場的領先!

　　相比之下，“守舊”的Intel卻像個“祥林嫂”，一直在那說“我的是10nm相當于競品的7nm”，“我的晶體管密度更高”，“競品在工藝節(jié)點數(shù)字上的領先，并不是真正的領先”!但是，在消費者看來，Intel在工藝節(jié)點數(shù)字上的落后是“真的落后了”。

　　為了徹底扭轉這一局面，在Intel新CEO基辛格加入之后，很快就選擇了“打不過就加入”的策略，也開始玩起了“制程節(jié)點命名的游戲”，徹底打破了堅守了數(shù)十年的命名規(guī)則，直接采用“Intel X”的命名方式，來與臺積電的制程工藝節(jié)點一一對應。比如原本的Intel 10nm工藝被重新命名為了Intel 7，對應臺積電的7nm工藝。

　　雖然現(xiàn)在大家都在玩“制程節(jié)點命名的游戲”，但是基本上都是針對競爭對手，對于自家的產品，仍一直都是遵循制程工藝節(jié)點數(shù)字越小，越先進的命名規(guī)則。

　　如果TechInsights的分析無誤的話，那么三星、臺積電跟客戶一起“編造制造工藝的謊言”，拿“5nm”來冒充“4nm”無疑是太過分了。這也將使得制程工藝節(jié)點的命名，完全失去了應有的意義。