芯片行业有多烧钱你清楚吗？据相关数据统计，据TrendForce集邦咨询公布的数据显示，全球前十大晶圆代工者的资本支出在2021年已经超过500亿美元(约合人民币3185亿元)，而随着对更先进制程的研究，这一数字有望进一步增加。

不过，当飙升的成本与不相称的性能提升遇到消费低迷期，先进制程芯片似乎正步入尴尬期，这也使得芯片代工厂与客户之间的博弈，变得愈发激烈。

如此现实，带来的问题是：先进制程工艺芯片发展又将何去何从？

01

先进制程争夺战已经打响

对于1nm以下制程的探索也说明了先进制程对于芯片制造商的吸引力——能购置更先进的光刻机，就能生产性能更好的产品，并在市场上占据领先地位。在当下的半导体先进制程领域中，三星、英特尔、台积电可谓是三足鼎立，各有千秋，焦点主要集中于2nm节点。

2019年，台积电率先开始了2nm制程技术的研发工作，相应的技术开发中心和晶圆厂主要设在中国台湾的新竹，同时还规划了4座超大型晶圆厂。同年，台积电成立了2nm专案研发团队，寻找可行路径进行开发。在考量成本、设备相容、技术成熟及效能表现等多项条件后，决定采用以GAAFET为基础的MBCFET（Multi-Bridge Channel FET）架构，解决FinFET因制程微缩产生电流控制漏电的物理极限问题。2022年6月16日，台积电在2022年度北美技术论坛上，官宣将推出下一代先进制程N2，也就是2nm制程，预计2025量产。外界预测，在ASML高数值孔径EUV光刻机的加持下，台积电有望成为全球第一家率先提供2纳米制程代工服务的晶圆厂。

相比台积电的制程工艺，三星的制程似乎从7nm开始就日渐落后，尤其是英伟达以及高通这两个大客户采用三星的制程工艺之后在能效比上并不尽如人意，但这些都没有让三星停下脚步。目前，三星已经宣布成功量产3nm制程工艺，成为行业内首个量产3nm制程的厂商，性能平均提升20%，功耗也将降低35%。据悉在3nm制程之后，三星将迎来2nm制程工艺，预计在2025年正式量产。

再来看英特尔，其在大踏步进军芯片代工业务后对包括2纳米在内的先进工艺制程进行了大手笔投入。2021年7月，英特尔公布了最新的技术路线，还对芯片制程工艺命名进行了修改。比如，英特尔将10纳米工艺节点改名为Intel 7，7纳米技术改为Intel 4，5纳米技术改成Intel 3，2纳米技术改成Intel20A。值得一提的是，在2nm节点时，英特尔将FinFET工艺转为了GAAFET工艺。

至于更精尖的制程——按照IMEC（比利时微电子中心）规划的发展路线图，预计2028年可实现1nm工艺量产。目前，台积电的 1nm 制程仍处于探索阶段，除此之外，三星、英特尔和IBM也在进行1nm制程工艺的研发。

面对先进制程，市场一方面在高调喊出补充28nm制程，一方面头部企业很诚实地给有7nm以下代工厂下单。未来，主攻先进制程和主攻成熟制程的代工厂可能因此分流。

02

飙升的成本与不相称的性能提升

随着芯片制程工艺在近年来从28nm一路狂奔至如今的5nm、4nm乃至明年进入3nm，但在摩尔定律逐步失效的现实下，过往先进制程工艺带来的性能红利也正在逐步消失，取而代之的是成本的飙升与不相称的性能提升。

这在iPhone 14 Pro系列所使用的A16仿生处理器上，表现得颇为明显。

据Nikkei Asia 报道称：今年iPhone 14 Pro 款机型成本上涨明显，其中iPhone 14 Pro Max 的成本更是达到了501 美元，比上代多了 60 美元；而iPhone 14 Pro 系列成本飙升的最大推手，则属A16仿生芯片。

据报道这枚采用了台积电4nm制程工艺的芯片，其成本相较于A15 芯片的成本上涨超 2.4 倍，达到了 110 美元。

要知道，这还是在台积电对苹果这个大客户，并未进行大幅提价的现实下。

但成本的飙升并未带来与之相称的性能提升，事实上今年A16仿生芯片带来的性能提升相对有限。

在苹果发布上，虽然苹果宣称A16仿生芯片是iPhone的速度之王，其晶体管数量达到了近160亿个，性能相较于A13处理器提升40%，能耗相较于A15处理器下降20%。

但事实上，相较于 A15处理器，今年A16仿生芯片在晶体管数量上提升不足十亿，落实到具体性能，从白问科技发布的相关测试成绩来看：则是今年A16芯片在CPU部分的Geekbench5跑分为单核1887/多核5461，整体较iPhone13 Pro的A15芯片提升约12%，GPU方面，A16在内存带宽升级50%的情况下，GFXBench离屏测试成绩相比A15仅提升约6%。

03

芯片代工厂与客户之间的博弈，变得更为激烈

如此现实，也使得先进制程工艺在当下显得颇为尴尬。

但于先进芯片制程工艺而言，更无奈的现实在于：厂商需要用拥有先进制程芯片的产品，作为卖点来刺激低迷的终端消费市场；芯片代工厂也需要持续投入、推进先进制程芯片向前发展，进入3nm、2nm乃至更高制程阶段；消费者也希望拥有最新技术的产品，但却不愿意承担与之相伴的涨价，特别是在当下这种经济低迷期。

所以我们看到，即使今年苹果A16处理器成本飙升2.4倍，但苹果在Pro系列产品上，还是选择将这部分成本自我吸收，未提高Pro产品起售价。

但要厂商长期自我吸收成本压力，降低利润率，显然厂商并不会乐意，更何况，面对接下来愈发先进的制程工艺，其成本还会进一步上涨。

这也让当下先进制程工艺出现了未曾有过的三角矛盾——即愈发先进的制程工艺必然会带来更为高昂的成本，但对上涨的成本，芯片代工厂、厂商与消费者，三方均不愿意过多的承担。

这从两条有关台积电先进芯片制程工艺动态信息，便可见端倪。

一是业内人士“手机芯片达人”爆料称“tsmc 内部决定放弃N3工艺，因为客户都不用，转2023 下半年量产降本的N3E 工艺， N3 成本高，design的window 又很critical .连Apple 都放弃N3 工艺。”

二是自2021年宣布提价20%之后，日前台积电对苹果、英伟达、高通等客户提出了新一轮的涨价要求——从2023年1月1日起，台积电计划将8英寸芯片晶圆的价格涨价6%，将12 英寸晶圆的价格将提高 3% 至 5%。

如此种种，都指向了先进制程工艺在当下所面临的巨大成本困境。

而这种困境，带来的直接后果是让芯片代工厂与客户之间的博弈变得更为激烈。

面对台积电新一轮的涨价要求，据业内人士“手机芯片达人”爆料称：“苹果正式拒绝tsmc 2023 涨价要求，苹果比tsmc更强势”，但来自《经济日报》的信息又称苹果已同意承担成本。

所以这也让台积电与苹果之间的博弈结果变得颇为扑朔迷离，但当这种博弈来到明面上，无论此轮博弈谁胜谁负，对于苹果这种习惯于对供应链强把控、难以接受供应链钳制的厂商而言，可能都不是其乐于见到的。

这从苹果此前在整机制造、OLED显示屏幕等方面扶持新势力制衡老势力一家独大的举措中，便可见一斑。

在此，或许一场究竟是制程工艺为王，还是订单为王的争斗，已然逐步打响。

但这种争斗，显然也打破了原本相互成全、多方共赢的商业模式，于其中各方，事实上都是不利的存在，但在成本、利润、话语权等多方考量争夺下，这恐怕又是厂商们的必然选择。

04

先进制程工艺又将何去何从？

更强性能、更低功耗虽然是我们对芯片的永恒追求，但随着芯片制程工艺跨过7nm这道分水岭之后，其性能提升愈发与成本提升不相匹配——特别是在消费电子产业正不可避免的进入衰退期，面对先进制程工艺这头吞金巨兽，芯片代工厂、厂商与消费者均不愿过多分担的现实下，这也使得更先进工艺将何去何从，变成了一个迫切需要回答的问题。

毕竟，当前采用5nm、4nm制程工艺的芯片，在性能与功耗表现上已经非常优秀，其已能够完全满足消费者产品日常使用。那么在此现实下，厂商是否还有持续的动力去采用更高成本的先进制程工艺芯片，特别是在消费不振的现实下？

在此，我们或许唯一能期待的是：厂商们能够尽快研发出新一代需要更高制程工艺支撑且被市场广泛接受的全新终端设备，或许唯有此，才能刺激先进制程芯片持续向前发展。

当下，在先进制程市场，台积电和三星旗鼓相当，在3nm的研发和量产上台积电略微处在领先位置；在成熟制程市场，28nm工艺需求依旧旺盛，尤其是国内的智能制造产业链，亟需晶圆代工厂供给成熟制程芯片，国产芯片会迎来难得的机遇吗？

文章来源： 智能制造网，邻章，传感网创新示范区