5nm芯片手机市场激战正酣

2021年第一季度，5nm芯片手机市场激战正酣，vivo、OPPO、小米等玩家连连发新。与此同时，许多芯片设计、制造玩家，已经将目光瞄准更加前沿的4nm市场。

4月19日，中国台湾经济日报报道称，联发科或抢跑一众厂商，成为台积电4nm制程产能的第一家客户。而就在据此前不到两周的4月7日，业界盛传有资格首次“尝鲜”台积电4nm制程的，还是苹果。

5nm落地仅几个月，4nm作为5nm的增强版本，到底能带来怎样的提升，让苹果联发科等大厂“抢破头”?

据此前台积电公布相关信息，尽管难以实现像3nm“相同功耗下性能(相比5nm)提升10～15%”的进步，但其最新量产时间为2021年Q4，相比3nm提早了约整一年，恰好满足3nm量产之前，智能手机芯片、显卡、各类专用芯片对性能与功耗的极致追求。

那么，在这场先进芯片性能追击战中，有谁已入局?从芯片制造、设计、到最终商用的各个环节中，又有谁已蓄势待发?芯东西挖掘全球4nm制程的相关信息，以便回答这些问题。

一、4nm芯片制造市场：台积电提前量产，三星直接跳过?

当芯片集成的晶体管直径逼近7nm及更小尺寸，这场目标为先进制程生产能力的赛场上，就只剩下台积电和三星两个选手，4nm制程赛道上也不例外。同时，两大晶圆代工领军企业针对4nm的布局，均曾经历变动。

在2020年8月25日举办的“台积电第26届技术研讨会”上，台积电公布其最新工艺路线图，计划在2022年量产4nm工艺(5nm N4工艺)。

但在今年3月初，业界有消息传出，台积电4nm工艺量产时间有望提前至2021年第四季度。

技术指标方面，台积电4nm工艺作为5nm工艺(5nm N5工艺)的改进版，相比后者在速度、功耗、密度上有所提升，但提升幅度低于3nm工艺。

据台积电工艺路线图，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%。

同时，4nm与5nm有100%的IP相容性，能够沿用5nm工艺既有的设计基础架构、加速产品创新。

▲台积电第26届技术研讨会上公布的工艺路线图

整理三星在2018年“晶圆代工论坛”上释放的信息，可发现对4nm工艺的相关论述。论坛上，三星高管规划称，将在2019年推出5/4nm FinFET EUV工艺。但在2019年，三星4nm工艺并未如约现身。

2020年7月2日，中国台湾媒体DigiTimes援引业内人士消息称，三星修改了晶圆代工工艺路线图，将从5nm直接跳至3nm的研发。目前三星并未回应这一说法。

不过，三星在2020年7月30日发布第二季度财报时表示“正在开发4nm工艺”。

▲三星在2018年“晶圆代工论坛”上公布的工艺路线图

二、4nm芯片设计市场：传苹果/高通/联发科青睐台积电，联发科或抢先?

盘点先进制程芯片设计市场，通常来说，苹果、三星、高通、联发科等智能手机芯片设计商，将领先其他场景中的芯片设计玩家发布新品，想来针对4nm制程也不例外。

不过，相比5nm芯片商用时间线不同的是，这次联发科有望成为台积电4nm制程产能的第一位客户。此外，由于美国出台的相关禁令，华为海思或许不得不从4nm制程“争霸赛”中退场。

回顾5nm芯片商用进程，苹果、三星、高通5nm芯片均已落地，联发科5nm芯片尚未面世，此前有报道称或将在2021年底推出。

按照惯例，苹果采用高端制程的新款自研芯片产品会在iPhone上首发，但针对4nm情况可能有所不同。

据DigiTimes援引知情人士消息报道，苹果4nm芯片将首先搭载于MacBook和iMac产品。目前，还没有关于4nm芯片版本MacBook及iMac亮相时间的更多消息。

除去上面提及的联发科和苹果，高通亦看好台积电的4nm制程工艺。

DigiTimes报道称，高通或将在2022年，将新一代5G移动芯片代工大单转移至台积电4nm产线。此前，高通2020年发布的5nm骁龙888是由三星独家代工。

三、从智能手机SoC到矿机芯片，终端商用市场或将竞逐4nm

除去上述手机芯片设计玩家，在显卡、矿机等多种专用芯片市场中，4nm等先进制程产能同样抢手。

对比5nm芯片市场，矿机芯片玩家比特大陆、嘉楠等曾被报道为台积电的首批5nm客户，同时业界亦传出GPU龙头NVIDIA的下代产品“Hopper”一代或将由台积电5nm代工。

可以想见，当4nm产能满足消费电子需求后，亦有望向矿机芯片等专用芯片市场转移。

在市场需求旺盛的另一面，4nm制程工艺还面临着制造成本高的问题。

台湾经济日报报道称，采用4nm制程技术的联发科5G新旗舰芯片产品单价将拉高到80美元(约522.01元人民币)以上，远高于现行平均单价30至35美元。

未来，如何平衡4nm芯片制造成本及芯片各项性能指标，将是芯片设计玩家、芯片制造玩家面临的共同课题。

结语：2022年，4nm芯片市场或迎来爆发

细数全球有能力实现4nm量产的芯片制造玩家，仅有台积电与三星两家。目前，三星的4nm相关进展尚不明确。假设台积电能够如约在2021年底实现4nm量产，可以想象，台积电的4nm产能将成为各大厂商争夺的关键资源。

芯片设计方面，近期，市场上已流传有关于苹果、高通、联发科4nm芯片的相关消息。或许在2022款发布的各款新机中，我们将能看到4nm芯片的“身影”。

关键词： 台积电 4nm市场