文|半导体产业纵横

供应链消息称，由于三星电子的4nm制程良率出现问题，无法解决处理器发热，可能影响到高通Snapdragon 8 Gen 1的出货。因为三星的良率问题，高通向台积电发出邀请，希望台积电代工生产新一代加强版的旗舰手机芯片Snapdragon 8 Gen 1 Plus。高通目前正与台积电协商，希望能尽快交货。在全球半导体供应短缺的情况下，高通再也不想受到良率的阻碍。

据悉，台积电将有2 万片的产能可提前至4 月出货，高通可能会用Snapdragon 8 Gen 1 Plus取代现有的Snapdragon 8 Gen 1。

在先进制程的布局方面，三星比台积电提前半年宣布量产3nm，并且采用全新GAA技术。想通过领先的制程，在晶圆代工领域扳回一城。

但高通放弃三星代工，想要投靠台积电，不禁让我们思考：良率和制程，究竟哪个才是晶圆厂的“摇钱树”？

良率，困三星已久

三星代工生产的高通Snapdragon 8 Gen 1良率仅为35%左右。在同一条生产线上生产的 Exynos 2200 的良率低于此值。 之所以高通的芯片良率高于 Exynos，是因为高通的高管和技术人员常驻三星的代工厂，以解决良率问题。而三星原定1 月11 日举办Exynos 2200 发布会延后，业内人士怀疑是因为Exynos 2200良率过低，芯片品质无法达标，迫使三星变更时间。

三星位于华城的半导体V1工厂，于2020年2月启动生产，是全球首座将极紫外光(EUV)微影设备导入7nm以下制程的产线。不过，多名业界人士透露，该厂存在良率难以提升的问题，部分5nm产品的良率甚至不到50%。此外，三星在先进制程芯片的生产初期，良率可能在30至40%左右，而台积电则有60至70%，若未来先进制程芯片量产，三星的良率也可能低于台积电。

以往韩国出售的三星Galaxy S 系列机种，都采用的是三星自家处理器Exynos，可是Exynos 芯片良率差，客户满意度低，迫使三星决定改采高通处理器，而Exynos 芯片只会用在欧洲和东南亚市场。

三星电子因为良率问题一直受到Fabless的怀疑。全球5/7nm工艺的主要客户中，只有高通、英伟达和IBM表示愿意采用三星电子的先进工艺技术，苹果、联发科、AMD、英特尔、赛灵思、博通都与台积电保持稳定的合作关系。

近期，三星也为解决良率问题做出了努力，三星电子总部最近开始对代工部门进行内部审计，包括开展前任及现任DS部门高管访谈。核实先进制程良率报告是否属实，以及用于工艺改进的资金是否被恰当使用。

良率，是铠甲也是软肋

在集成电路制造中，晶圆良率就是完成所有工艺步骤后测试合格的芯片的数量与整片晶圆上的有效芯片的比值。

晶圆良率越高，同一片晶圆上产出的质量合格的芯片数量就越多，如果晶圆价格是固定的，质量合格的芯片数量越多就意味着每片晶圆的产量越高，每颗芯片的成本就越低，那么理所当然，利润也就越高。对于3D NAND晶圆厂而言，1%的良率提高可能意味着每年1.1亿美元的净利润；而对于尖端的逻辑晶圆厂而言，1%的良率提升意味着1.5亿美元的净利润。如果良率不足的话，也会大大影响晶圆厂的盈利能力。

此外，高良率也能提升产品品质和可靠度，可以减少产品因良率不够重新生产的次数，提高客户满意度和市场占有率，更能提升公司在产业价值链的地位和利润。而低良率则会对客户的信任度及满意度产生影响。

良率反映的是直接利润，而先进制程也是衡量晶圆厂技术实力的标准之一。

良率与制程，两手都要抓

从芯片的进化历史来看，芯片的研发主要遵循着摩尔定律，即每18个月到两年间，芯片的性能会翻一倍，使一块芯片内装上尽可能多的晶体管来提升芯片性能。先进制程把芯片从大做小，制程具体是指芯片晶体管栅极宽度的大小，数字越小对应晶体管密度越大，芯片功耗越低，性能越高，但要实际做到这一点却并不容易。

目前，能够有量产先进制程的代工厂只有台积电与三星，双方对于先进制程的竞争异常激烈。

台积电此前表示，3nm制程工艺在按计划推进，将在今年下半年量产，在明年一季度就将看到3nm工艺的营收。到2025年，将投入预计440亿美元用于研发，八成费用将用于先进制程。

高额的投入给台积电带来了丰厚营收回报。2021年，台积电在5nm的营收已超2300亿元新台币，比去年多了1400亿。有供应链人士称，苹果给台积电贡献了超过1/4的营收，成为台积电先进制程的最大试验田。此外，AMD的Zen4处理器以及联发科的天玑系列、高通骁龙也都是台积电的大客户。

三星方面则表示，今年上半年三星第一代3nm GAA制程技术将量产，最迟不会超过二季度，而下半年将开始商业化生产。

对于晶圆厂来说，良率与制程就好像手心手背上的两块肉，无法单独割裂来看。

对于晶圆制造而言，通常在一个新工艺或新产品刚开始之初，新工艺造成的系统性缺陷是制约良率提升的重要因素，整体的良率都不会很高。但随着生产的进行和导致低良率的因素被发现和改进，良率就会不断地被提升。现在，产品、新工艺或是工具，每隔几个月或甚至几周就会被引进，因此提升良率就成了晶圆厂一个一直循环往复的极其重要的过程。

台积电和三星也在先进工艺大战即将进入3nm时代。但3nm良率拉升难度大飙，台积电为此已不断修正3nm制程，且划分出N3、N3E与N3B等多个版本，寻求最合适的方案且符合不同客户需求，但3nm制程方案到现在还是有很多问题，预计今年下半年月产能都很难达标，而这将使得多家 IC设计客户延长使用5nm制程的时间。

先进制程不断向前，良率提升已经不单单是晶圆厂的挑战，整个半导体产业都需要重新审视这个问题，并引入更多有效的手段和工具来提升良率。此外，如何发展先进制程，也是高精尖的晶圆代工厂龙头应该思考的问题。

良率与制程，两手都要抓，两手都要硬。