近幾年，英偉達的GPU成為了市場明星，特別是推出的新品，非常搶手，被各應用市場客戶爭搶，特別是該公司于今年9月推出的GeForce RTX 30系列，行情非常緊俏，最近一直處于斷貨狀態(tài)，特別是要獲得RTX 3090和RTX 3080非常困難，而中端的RTX 3070有時會有庫存，但由于需求增加，很快也會售罄。對此，據(jù)中國臺灣媒體Digitimes報道，之所以如此，是因為三星Foundry的8nm制程產(chǎn)能不足導致的。不過，該消息沒有得到三星官方的證實。
英偉達最新的GeForce RTX 30系列GPU采用了三星的8nm LPP（Low Power Plus）制程工藝，9月份，隨著這一新產(chǎn)品所采用制程的發(fā)布，再一次引起了業(yè)界的關注，因為三星的8nm LPP制程工藝的直接競爭對手就是臺積電的7nm制程，這兩大Foundry的制程技術和客戶爭奪戰(zhàn)，一直都是業(yè)界關注的焦點。此次，人們不禁要發(fā)問，英偉達為何采用的是三星8nm制程，而不是臺積電的7nm呢？
這還要從三星正式推出8nm制程說起。2017年5月，三星電子半導體事業(yè)部在美國圣克拉拉舉行的三星代工論壇上，公布了其未來幾年的制程工藝路線圖，其中，8nm首次正式亮相。當年10月，三星即宣布已完成8nm LPP工藝驗證，具備量產(chǎn)條件。
8nm LPP并沒有使用EUV技術，因此，其成本得到了很好的控制。該工藝是三星基于10nm改進而來的，可以提供更好的性能表現(xiàn)以及更高邏輯門密度，效率提升了10%，芯片面積減小10%。與7nm制程相比，8nm LPP有明顯的成本優(yōu)勢，但在PPA（性能、功耗、面積）方面，還是有一定差距的。
除了英偉達，AMD的市場表現(xiàn)也非常搶眼，該公司的CPU和GPU市場率節(jié)節(jié)攀升，因此，AMD也加大了從臺積電的下單量，并有望成為后者7nm制程的第一大客戶。那么，在主要競爭對手AMD已經(jīng)全線采用臺積電7nm制程的情況下，英偉達為何不采用三星的7nm EUV工藝呢？
對此，英偉達和三星表示，雖然是8nm制程，但是在雙方的深度合作下，最大程度地挖掘出了該工藝的性能潛力，與過去的8nm制程相比，RTX 30系列使用的8nm LPP工藝性能提升了10%，從而拉近了與7nm制程的差距。
那么，三星的8nm與臺積電的7nm制程究竟有何不同呢？
7nm是10nm之后的“武林正宗”，8nm制程工藝本質(zhì)上是10nm++++。在這一點上，三星將英特爾10nm的演進路線進一步發(fā)揚光大了。
8nm更像是三星研發(fā)7nm過程中的中間產(chǎn)物，其性能必然不如7nm。8nm制程工藝結(jié)構(gòu)面積要比10nm工藝結(jié)構(gòu)要小一圈，帶來的好處就是降低功耗，提高能效比。
晶體管密度方面，臺積電的7nm芯片每平方毫米有9600萬個晶體管，三星的8nm制程芯片的晶體管密度為6100萬，兩者相差40％。
另外，三星于2019年推出了7nm EUV工藝，當時，據(jù)稱其晶體管性能比該公司8nm制程的提高了20%~30%，能耗減少了30%~50%，而且，其價格也比臺積電的7nm便宜。不過，在實際應用當中，三星的7nm EUV在整體性能上與其8nm制程相比，提升幅度并不是很大。這或許也是英偉達采用了三星8nm制程，而非7nm的一個原因吧。
總體來看，英偉達RTX 30系列采用三星的8nm制程，成本是其主要考量因素。具體來看，如果采用臺積電7nm制程，那么一片12英寸的晶圓價格在8000-10000美元之間，而采用三星8nm制程，對于英偉達而言，成本可降低30%或更多。這可以幫助其壓低RTX 30系列GPU的市場價，從而在與AMD等主要對手的競爭中拿到更多的砝碼。
另外，7nm，特別是臺積電的7nm制程工藝產(chǎn)能非常緊張，難以滿足英偉達大量訂單的需求，也是其選擇采用三星8nm制程的一個原因。
三星的8nm芯片
自從三星推出8nm制程之后，由于其性價比較高，訂單也在穩(wěn)步增加，在此次接單英偉達RTX 30系列GPU之前，還有其它一些芯片也采用了該制程工藝。
2018年11月，三星發(fā)布了采用8nm制程的Exynos 9820處理器，這是基于10nm制程的Exynos 9810的后繼產(chǎn)品，被用于韓版三星Galaxy智能手機，如S10和S10 5G。
2019年9月，三星發(fā)布了首款集成5G能力的處理器Exynos 980，采用的也是8nm制程。Exynos 980是三星推出的首個5G集成SoC。
高通方面，其驍龍730和驍龍730G芯片，也采用了8nm LPP制程工藝，不過不支援5G。另外，驍龍765和驍龍765G移動平臺，也采用了三星8nm工藝制造。
另外，在礦機領域，用到的先進制程也很多，例如，螞蟻與神馬礦機，就采用了臺積電7nm和三星的8nm。臺積電7nm性能占優(yōu)，但因為客戶太多，因此產(chǎn)能與價格上有劣勢。相比之下，三星的8nm雖然性能差一些，但成本低很多，除了供給三星手機外，礦機出貨量較大。據(jù)悉，嘉楠也由臺積電7nm轉(zhuǎn)向了三星的8nm。
臺積電7nm更勝一籌
與三星的8nm相比，臺積電的7nm制程，在市場影響力方面有明顯優(yōu)勢。不久前，該公司宣布截止到7月，其7nm良品芯片（good die）累計出貨量已超過10億顆。同時，臺積電優(yōu)化7nm制程后推出的6nm已經(jīng)開始進入生產(chǎn)階段，并采用EUV技術取代部份浸潤式光刻掩模。蘋果、高通、聯(lián)發(fā)科、AMD、賽靈思、博通等均是臺積電7nm客戶。
據(jù)悉，臺積電的大部分客戶已經(jīng)大幅追加了第四季度7nm訂單，使得臺積電7nm產(chǎn)能滿載。
在過去兩年里，因客戶需求非常強烈，其產(chǎn)能得到快速提升，預估2020年7nm產(chǎn)能將是2018年的3.5倍。
2020年第二季度的財報顯示，與去年同期相比，臺積電收入增長了28.9％，而凈收入和稀釋后的每股收益均增長了81.0％。與2020年第一季度相比，第二季度的收入結(jié)果基本持平，凈收入增長3.3％。其中，7nm的出貨量占晶圓總收入的36％，而16nm的出貨量占18％。在今年第二季度，7nm為臺積電帶來的利潤最多。
據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈消息人士透露，臺積電計劃將7nm制程工藝的月產(chǎn)能提升到13萬片晶圓，并努力在年底提升至14萬片。
如前文所述，英偉達將最新的RTX 30系列GPU交由三星采用8nm代工生產(chǎn)，而前者的主要競爭對手AMD則在大力挖掘臺積電的7nm產(chǎn)能。
在過去的兩三個月內(nèi)，同英偉達類似，AMD也出現(xiàn)了缺貨的情況，而Ryzen 4000型APU的情況尤為明顯。在被問及AMD的產(chǎn)能與供應情況時，該公司CEO Lisa Su（蘇媽）表示：“我們有一個強大的供應鏈。我已經(jīng)在之前說過了，在此就再強調(diào)一遍，7nm供應非常緊張，我們?nèi)匀辉诰o密地和臺積電合作，以確保我們能夠滿足客戶們的需求。但產(chǎn)能非常緊，我想表達的是，隨著我們繼續(xù)增加產(chǎn)能，我們能夠看到的機會就越多。”
從中我們可以看出，AMD在旗下7nm芯片批量上市一年多后，仍然受到產(chǎn)能問題的困擾，即便蘋果這種超級大客戶的訂單已全面轉(zhuǎn)為5nm，其騰出的7nm產(chǎn)能仍然無法滿足所有客戶。另外，臺積電在上個季度的環(huán)比收入增長只有0.8%，這也從側(cè)面證明其產(chǎn)能已經(jīng)接近極限。
為了在英特爾7nm芯片進展延遲的情況下更快占領處理器市場，AMD加大了對臺積電7nm制程的下單量，預計2021全年7nm芯片的訂單將增加到20萬片，與今年相比增加一倍，有望在2021年成為臺積電7nm芯片的最大客戶。
結(jié)語
近幾年，三星欲趕超臺積電的愿望越來越強烈，其在先進制程方面也在緊跟，且不斷加大投入，不過，從7nm和8nm這一組制程節(jié)點的市場影響力來看，臺積電依然處于優(yōu)勢地位，而最新量產(chǎn)的5nm，成為了新的爭奪焦點，臺積電有蘋果這一大客戶保駕護航，而三星拿下了高通最新的驍龍888。在接下來的兩三年里，3nm、2nm將成為更具看點的制程，目前來看，三星很有希望在3nm節(jié)點處填平與臺積電之間的制程代溝。