【pg娛樂電子游戲官網】臺積電與蘋果“對賭”3nm芯片，和三星決“存亡”

文章來歷｜騰訊科技。

作者｜汪波。臺積

iPhone 15和iPhone 15 Pro系列正式露臉，電蘋pg娛樂電子游戲官網“超大杯”的芯星決中心芯片A17 Pro成為本年的亮點之一。

A17 Pro選用了臺積電最新的片和3nm工藝（N3）制作，晶體管數量到達190億，存亡這是對賭臺積電3nm工藝初次應用在頂尖芯片上，而3nm工藝將比5nm工藝的臺積晶體管密度多70%、平等功耗下速度可前進15%，電蘋或許平等速度下功耗下降30%。芯星決

依據臺積電的片和材料，其3nm節點能夠分為N3B、存亡N3E、對賭N3P、臺積N3X等，電蘋這兒的N3B也便是N3，而之所以做了這么多拆分，是因為臺積電在不同的技能指標前進行了對應的優化。

圖為臺積電工藝節點路線圖。

雖然A17 Pro首發了N3工藝，可是它的誕生并非一往無前，首先是延期。有音訊稱蘋果原方案是在A16上導入這一節點，換句話說N3首發整整晚了一年。別的，一度有音訊稱蘋果一度方案拋棄N3，理由是其能效不合格，而臺積電也有意拋棄，猜想的理由是短少中心客戶，而現實也是如此，包含像AMD、英偉達、pg娛樂電子游戲官網聯發科這些企業，也的確都轉向了N3E。

更為失常的是，就在新iPhone發布前，一則臺積電和蘋果簽定的“對賭”協議將臺積電面向了言論的焦點。

協議規則，未來一年臺積電3nm將只為蘋果專用，假如出產的芯片中有不良的廢片，將不再按業界常規由客戶（即蘋果）埋單，而是由臺積電自己消化。據估量，僅僅這一項就能為蘋果節約幾十億美元的額定費用。

這次臺積電的退讓很不尋常，因為蘋果將獨占現在最先進的臺積電的3nm工藝長達一年的時刻，這將讓蘋果的產品更有競賽力。為何臺積電肯打破常規為蘋果做出如此大的退讓呢？

臺積電為蘋果代工出產芯片的前史能夠追溯到2014年，蘋果將iPhone 6上的A8自研芯片交給臺積電代工。

彼時，蘋果也在三星代工出產芯片，但因為兩邊的智能手機競賽、供應鏈安全等許多原因，蘋果將越來越多的芯片交給臺積電出產?，F在，蘋果一切的芯片都由臺積電代工，并成為了臺積電最大的客戶。

本年6月，蘋果在發布頭顯Vision Pro的一起發布了兩款高功能的芯片M2 max和M2 ultra，選用臺積電增強型5nm工藝制作。而更早的M1系列芯片也是由臺積電（規范5nm工藝）加工。

近10年的磨合，從手機擴展到最前沿的XR設備，兩家公司現已深度綁定，難以切開。

“廢片”與260億元的難題。

而此次臺積電為蘋果打破常規的做法，讓業界深感意外。有人說臺積電已被蘋果精準“拿捏”：假如不簽這個協議，有或許失掉這家占臺積電營收1/4的大客戶的訂單，沒有哪個客戶會像蘋果那樣能對頂尖芯片下如此大的訂單。而假如簽了，A17 Pro芯片將成為臺積電自己手中的“棘手山芋”！

A17 Pro 比照 A16，來歷：網絡。

接下來咱們會要點的講一講為什么A17 Pro會成為“棘手的山芋”，臺積電又將如何來處理這個問題。

這要回到半導體制作業的一個基本概念：良率，即一整片加工出來的晶圓上能正常作業的芯片的占比。。一塊晶圓片上能夠一起制作數百顆相同的裸芯片，之后將晶圓片上的裸芯片切開開來，封裝后安裝到電子產品上。

依據。業界常規，晶圓上的不良芯片將由客戶買單，制作廠并不承當這筆費用。。但客戶也并非徹底承當丟失，因為有些不良芯片并非徹底壞掉了，而僅僅無法發揮100%的規劃功能。只需。下降芯片作業頻率，其間一部分不良芯片仍是能夠在低端產品上持續運用。的，這樣客戶也會拯救一部分丟失。

一般來說，半導體制作業在。加工老練工藝時。，良率能到達99%以上。。業界有音訊稱，這次臺積電為蘋果iPhone15制作的A17 Pro芯片良率很低，僅到達了70-80%。，換句話說，臺積電要為20%-30%的不良芯片買單。，咱們能夠大概算一筆賬，看看臺積電要花費多少冤枉錢。

每片3nm晶圓大約3萬美元，不良率按較低的20%核算，每月加工5萬片12寸晶圓，那么12個月臺積電要為此額定支出費用便是36億美元(約合人民幣260億元)。，這筆錢占了2022年臺積電贏利341億美元的10.6%。

假如上述核算契合實際情況，那么假如要改動這種“巨虧”的局勢，臺積電僅有能改動的便是良率。

良率問題“摧殘”貝爾實驗室。

良率不只決議臺積電這一家企業盈虧，也決議了芯片職業能否依照摩爾定律猜測的節奏行進，乃至決議了芯片是否能創造出來。

20世紀50年代，最有或許創造芯片的組織是貝爾實驗室，它實力雄厚，人才輩出，更重要的是，它具有創造芯片技能所需的簡直悉數根底技能（硅晶體管、光刻、分散技能、硅晶圓拉伸與提純等），但卻。完美地錯過了這一載入史冊的嚴重創造，而將芯片的創造拱手讓給了其時兩家名不見經傳的小公司：德州儀器和仙童半導體。。

何故至此？從中作梗的，正是良率。

貝爾實驗室其時的研制主管莫頓以為，假如將很多晶體管集成起來，那么全體的良率將是每個晶體管良率的乘積。假定一個晶體管的良率是99%，一顆芯片上有100個晶體管，芯片的全體良率將是100個99%的乘積，即36%。

假如芯片上有500個晶體管，良率將下降到7/1000。芯片上有1000個晶體管呢？良率將再次下降到4/100000，簡直等于0。這意味著，芯片規劃越大，作廢的或許性也越大，就越賠本。

莫頓的搭檔坦嫩鮑姆也舉了一個形象的比如，“你向芯片籃子里放的雞蛋越多，就越有或許碰到一顆壞的蛋?！焙髞懋敶笠巹澕呻娐罚↙arge Scale Integrated-circuits）鼓起時，莫頓訕笑其為“大規劃癡人”（Large Scale Idiot）。

莫頓的剖析看似緊密，但真的如此嗎？

前期影響芯片良率的主要因素之一是空氣中的塵埃。當微米尺度的塵埃落到晶圓外表，就會讓其時微米等級的晶體管產生毛病。莫頓以為塵埃是均勻散布的，但實際上并非如此?；蛟S有些區域沒有塵埃，那里的良率能夠到達100%。假如把塵埃顆粒比作射出的箭，將硅晶圓比作靶子，晶體管比作靶心，尺度越小，被塵?！皳糁小钡母怕试降?。因為塵?；蛟S較大，一次損壞多個晶體管，但它們同歸于一顆裸芯片，所以只要這一顆芯片被損壞，其他方位的芯片仍是好的。這樣芯片的良率不是像莫頓估量的那樣接近于零。

維護軟弱的硅晶圓。

與莫頓的緊密思想相反，那些“不信邪”的小公司德州儀器和仙童半導體等，不斷地探究前進芯片良率的辦法。

新近，制作廠將芯片制作車間改成成無塵的超凈間，經過空氣過濾體系使得超凈間比醫院的手術室還要潔凈1000倍以上。。并且，每個進入超凈間的人都要穿上緊密的防護服（俗稱兔子服），從頭到腳遮擋起來，防止毛發和汗液影響那些軟弱的硅晶圓。

還遠遠不夠，其時。先進工藝車間，簡直現已看不到操作員，只要機器人和機械臂在全自動地完結各項操作。。

臺積電超凈間的工程師，數據顯現碩士畢業生新入職年薪可到達45.5萬元。

對良率最有發言權的莫過于臺積電的創始人張忠謀。張忠謀早年參加德州儀器時，擔任半導體制作事務，為IBM代工的電晶體，其時的良率只要2%-3%，而在張忠謀的操刀之下，這一良率前進至20%以上，超越客戶IBM自有產線。后來張忠謀回想，自己“立了大功，被公司送到斯坦福念博士”，處理良率問題，應是其在德州儀器“大功”之一。

良率還關乎摩爾定律行進的節奏。假如電路規劃師將晶體管尺度規劃得比摩爾定律估計得還要小，那么晶圓廠加工困難，就會讓良率遭受沖擊，讓本錢飆升，蘋果的A17 Pro，應該歸于這一類問題。

所以芯片更新換代并不是越快越好，而是要契合本錢最低的準則。能夠這樣了解，良率決議了芯片的本錢，而本錢下降的速度決議了芯片更新換代的快慢，即摩爾定律的節奏。。

其時，一整塊制成的晶圓現已高達數萬美元，良率稍有下降，就會急劇前進本錢，所以業界對良率的尋求變得愈加急切。

前進良率的一個新趨勢是選用更小的裸芯片。仍是射箭的比如，假如將中10環靶心比作裸芯片，相同的，裸芯片面積越小，被危害的概率也越小，小芯片技能（chiplet）應運而生——將一大塊裸芯片拆分紅許多小芯片，讓每顆小芯片的面積更小，良率前進。然后再將許多小芯片在硅晶圓以及基板上封裝在一起，做出一塊更大的芯片。

本年6月蘋果發布的M2 Ultra便是用兩塊較小的M2 Max芯片拼在一起，切當地說是用2.5D封裝技能完成的，所以也就有了“膠水芯片”的外號。

臺積電的存亡之戰。

2個月前，有音訊稱臺積電3nm工藝的良率僅為55%，最新音訊是70-80%，這是一個不錯的前進。假如在未來的幾個月內，臺積電能持續將良率前進到90%乃至95%以上，廢片帶來的本錢問題就會大幅下降。

假定3nm的良率能前進到95%，那么臺積電需求額定付出的本錢將從36億美元下降到9億美元。假如良率到達98%，那么臺積電的額定本錢將被進一步緊縮到3.6億美元。

那樣的話，定論就會回轉，臺積電因為良率前進而節約下來的30多億美元本錢將不再是軟肋，而是盔甲。

改仁慈率緊縮本錢前進贏利率契合正常的商業邏輯，但不能徹底解說臺積電要替客戶埋單廢片的工作，所以也能夠從整個職業的視角來臺電的這一失常行為。

一個信號是，三星于上一年6月份正式宣告其已開端大規劃出產根據3nm GAA制程工藝技能的芯片，作為比照，臺積電的3nm，晚了一年，且用的仍是FinFET工藝。

在不考慮三星良率的情況下，擺在蘋果等一眾客戶面前的3nm制作商的挑選，有兩個，三星和臺積電，而臺積電在先進工藝的代工上現已有了一家獨大的氣勢。此前，6月份，有傳言稱臺積電現已和包含蘋果、英偉達這些中心客戶交流，2024年開端提價3%-6%不等，雖然臺積電對此表明不予置評。

最初蘋果根據供應鏈安全，挑選臺積電而拋棄三星的動作，在時空改換之后，漸漸顯現出對調之勢，這個時分假如三星能夠拿出良率、產能都有確保的3nm處理方案，“去臺積電化”就將成為定局。所以，其時職業里也有一個觀念，臺積電和三星的3nm之爭，說的是“既分高低，也決存亡”，這個是值得重視的。

所以，關于臺積電來說，在3nm上守住蘋果這個客戶，也就等于守住了三星。

別的，也不要忘了英特爾，它手中的Intel 3工藝也是2024年量產，聲稱能夠超越臺積電的3nm，而它當年也被臺積電“橫刀奪愛”。