3nm，被疯抢

昨天，台积电交出了一份出色的成绩单，这带动公司股价再创历史新高。

如下图所示，在台积电三季度的营收中，5nm 成为了公司的主要工艺，贡献了本季度 32% 的营收。从下图有右可以看到，这种状况从 23 年 Q1 以来维持至今。在当季度，5nm 贡献了台积电 31% 的营收，7nm 仅为 20%。而上一季度（22 年 Q4），7nm 和 5nm 的贡献不分伯仲。

随后的时间里，5nm 一直是公司的营收担当，但 3 纳米正在悄然崛起。自 2022 年台积电成功量产 3 纳米鳍式场效电晶体（3nm FinFET，N3）制程技术，短短两年，该先进工艺已为其营收贡献了不菲的份额。

随着 AI 应用的爆发式增长，各大芯片厂商纷纷抢滩 3nm，一场激烈的市场争夺战已全面打响。

七大芯片巨头，扎堆挤进 3nm

在众多细分领域中，手机芯片，例如苹果的 A 系列，一直以来都是半导体工艺的 “风向标”，率先采用最先进的工艺节点。然而，随着人工智能的迅猛发展，AI 芯片也开始在这一领域崭露头角，甚至成为了新的 “领跑者”。目前诸多 AI 芯片公司几乎都加入了台积电 3nm 新节点的争夺战。

3nm 是当下最先进的已经量产的工艺节点。2022 年，台积电领先业界成功量产 3 纳米（N3）制程技术。N3 是继 5 纳米（N5）制程技术之后的另一个全世代制程。而在 N3 制程技术之后，台积电又推出能够支持更佳功耗、效能与密度的强化版 N3E 及 N3P 制程。此外，台积公司进一步提供广泛的技术组合满足客户多样化的需求，其中包括为高效能运算应用量身打造的 N3X 制程、以及支持车用客户及早采用业界最先进制程技术的 N3AE 解决方案。

目前台积电 3nm 项目清单中包括 Apple A18、Apple M4 和用于 iPhone 的 A19 芯片、高通即将推出的骁龙 8 Gen4 芯片、英特尔的新款 Lunar Lake 和 Arrow Lake CPU、AMD 的新款 Zen 5 CPU 和即将推出的 Instinct MI350 系列 AI 加速器，以及 NVIDIA 的下一代 Rubin R100 AI GPU（将搭载未来一代 HBM4 内存）、联发科的新款 Dimensity C-X1（汽车芯片）。

苹果自去年的 A17 Pro 芯片开始，就率先使用了 3nm 工艺。今年的 A18 和 A18 Pro 则更进一步，分别采用的是台积电 N3E 和 N3P 工艺。据天风国际分析师郭明錤的推文透露，苹果 2025 年 iPhone 17 的处理器 A19 Pro 芯片，将继续采用台积电的 N3P 工艺/3 纳米技术制造。2026 年 iPhone 18 型号的处理器预计将使用台积电的 2 纳米技术。然而，出于成本方面的考虑，并非所有新款 iPhone 18 都将配备 2 纳米处理器。

自从苹果自研电脑芯片 M 系列以来，M 芯片也和 A 系列芯片一样，迅速采用先进工艺。去年苹果的 M3 系列就开始使用 3nm 工艺。而下一代 M4 芯片，将采用台积电第二代 3nm 制程，晶体管数量达 280 亿。

高通是除苹果之外最大的手机芯片供应商。高通的骁龙 8 Gen 4 今年也开始采用 3nm 制程。随着高通骁龙峰会的邻近，高通骁龙 8 Gen 4 也释放出了更多的细节。据悉，这是高通首款搭载自研 Oryon 内核的智能手机 SoC，将采用台积电 3nm N3E 工艺量产。高通这次将其命名为骁龙 8 Elite，不再沿用此前的 “第四代骁龙 8” 的命名方式。这款芯片也将成为安卓阵营的旗舰标杆。

不过在此之外，高通的一大竞争对手联发科已经率先发布了天玑 9400，这是联发科首款 3nm 芯片组，采用台积电第二代 3nm 工艺 N3E，能效提高高达 40%。联发科称，这是唯一一款搭载最新 Armv9.2 CPU 优势的旗舰 5G 智能手机芯片。

谷歌的 Tensor 系列手机芯片过去四代一直采用三星的工艺代工，不过从 Tensor G5 开始谷歌将转向台积电，采用台积电 3nm 工艺，并搭配台积电的 InFO-POP 封装。Tensor G5 是谷歌首款完全自主设计的手机芯片，此前四代 Tensor 芯片均基于三星 Exynos 平台进行修改定制。这对三星来说，又失去了一个重要客户，由于三星代工厂的产量和功率效率存在问题。

不过智能手机市场进入平缓期已成为行业共识，而以 ChatGPT 为代表的人工智能市场却展现出勃勃生机。英伟达、AMD 和英特尔三家芯片巨头正全力投入 AI 芯片的研发和生产，力争在 AI 芯片市场分得一杯羹。

英伟达的 Rubin AI GPU 被业界传言将采用 3nm 工艺，但 Rubin 架构的 GPU 预计要到 2026 年才能上市，因此英伟达将在几大巨头中最晚推出 3nm 芯片。目前，英伟达正在全力研发 Blackwell GPU，消息称该 GPU 在未来一年的供应已经售罄。不得不说，英伟达的 GPU 确实非常抢手，在工艺上也不必过于激进。

AMD Instinct 系列 GPU 是面向 AI 市场的重要武器。Instinct 此前一直采用 5 纳米/6 纳米双节点的 Chiplet 模式，而从多次 AMD 所公布的路线图来看，到了 MI350 系列，就升级为了 3 纳米。下一代 Instinct MI350 系列将于 2025 年上市。AMD 表示，Instinct MI350 系列将基于 3nm 工艺节点，还提供高达 288 GB 的 HBM3E 内存，并支持 FP4/FP6 数据类型。

来到英特尔方面，首先英特尔的 AI PC 处理器 Lunar Lake SoC 已经使用了 3 纳米，采用了英特尔的 Foveros 3D 封装技术，芯片生产外包给了台积电。Lunar Lake 架构主要由两个组件构成：计算芯片和平台控制器芯片。整个计算块，包括 P 核和 E 核，都建立在台积电的 N3B 节点上，而 SoC 块则使用台积电 N6 节点制造。

英特尔另外一款要采用 3nm 的芯片是代号为 Falcon Shores 的独立 GPU，但是随着近来英特尔所面临的巨大挑战，英特尔似乎正在做一些调整，其中包括裁员、削减成本、推出训练市场转而聚焦在 x86 架构推理方面，这些可能会影响到 Falcon Shores，该产品原本预计将于明年发布。

联发科除了做手机处理器之外，也瞄准广阔的 AI 市场。今年 4 月 26 日，联发科在北京车展发布天玑汽车平台新品，天玑汽车座舱平台 CT-X1 采用 3nm 制程，CT-Y1 和 CT-YO 采用 4nm 制程，为智能座舱带来了巨大的算力突破。

联发科也有意进军 AI PC，此前据报道，联发科技与英伟达正在合作开发一款采用 3nm 制程的 AI PC 芯片。该芯片预计在 2025 年下半年实现量产。这款芯片将搭载英伟达的 GPU IP，为 AI PC 提供强大的图形处理和人工智能计算能力，以此进入高端笔记本电脑市场。

可以看出，下一代的 AI 芯片都在拥抱 3nm，为什么 AI 芯片会如此青睐先进工艺？

• 算力需求激增：AI 模型的复杂度不断攀升，对芯片的算力要求也与日俱增。先进工艺能提供更高的晶体管密度和更快的运算速度，从而满足 AI 计算的庞大需求。
• 能效比至关重要：AI 芯片不仅要快，还要省电。先进工艺能带来更低的功耗，延长设备的续航时间，这对于移动端的 AI 应用尤为关键。
• 市场竞争激烈：AI 芯片市场竞争异常激烈，各大厂商纷纷推出自己的产品。采用先进工艺，不仅能提升产品的性能，还能在市场竞争中占据优势。

台积电赚翻了

在先进的 3 纳米芯片领域，台积电无疑是当之无愧的领跑者。由于三星的良率问题以及英特尔尚未实现量产，台积电在这一制程上独占鳌头。2023 年第四季度，尽管仅有苹果一家客户采用台积电的 3 纳米工艺，但其营收仍占公司总收入的 15%，高达 29.43 亿美元，充分彰显了这一先进制程的巨大潜力。

今年第一季度和第二季度，3 纳米工艺节点在台积电的总营收中占比分别为 9% 和 15%。其中，一季度的占比相对较低，主要受到智能手机市场季节性波动的影响。进入三季度，如上图所示，3 纳米占了公司 20% 的营收。台积电财务长黄仁昭表示，2024 年第三季业绩受惠于智慧型手机和 AI 相关应用对 3 纳米和 5 纳米技术的强劲需求，此一态势可望持续至第四季。第四季合并营收预计介于 261 亿美元至 269 亿美元之间。

不过据《电子时报》报道，凭借 3 纳米和 5 纳米这两个高端制程，台积电有望在前三季度创造约 1 万亿新台币（310 亿美元）的营收。2024 年前三个季度台积电的收入总计新台币 20,258.5 亿元，比 2023 年同期增长 31.9%。

随着越来越多的客户采用该制程，3nm 工艺节点将在台积电的收入中占据相当大的份额。据 ICSmart.cn 报道，今年台积电的 N3 系列节点（包括 N3B 和 N3E）将在 2024 年占到该代工厂总收入的 20% 以上。预计 2025 年，3nm 将占台积电 2025 年收益的 30% 以上。

考虑到 AI 需求旺盛，加上苹果、高通等 IC 设计公司的消费产品订单，台积电产能仍然紧张。

供不应求的情况下，涨价之势就起来了。据悉台积电计划将 3nm、5nm 等先进制程的价格上调 8%，以确保长期稳定的利润率。

此前 DigiTimes 指出，台积电将对其尖端 3nm 芯片收取更高的价格，3nm 将突破 2 万美元。这也意味着下一代 CPU 和 GPU 将比现在更加昂贵。生产成本的大幅上涨，芯片行业势必会将其转嫁给下游客户和消费者。据了解，高通上一代骁龙 8 Gen3 处理器芯片本身售价约为 200 美元，但新款骁龙 8 Gen4 处理器售价可能超过 250 美元，这无疑会使新旗舰智能手机的价格更高。

除了制程先进以外，有传闻称台积电也因 AMD、NVIDIA 等大厂对 AI 芯片的需求，CoWoS 产能也是一大问题。《工商时报》引述业界消息指出，台积电计划在第 3 季前新增 CoWoS 相关机台，并已要求设备厂商增派工程师，以充实龙潭 AP3 厂、竹南 AP6 厂及中部科学园区 AP5 厂的产能。

MoneyDJ 报道中引用的消息人士此前估计，台积电 CoWoS 产能仍然供不应求，今年每月产能为 3.5 万至 4 万片。加上额外的外包产能，明年的产量可能达到每月 6.5 万片以上，甚至可能更高。

写在最后

总的来说，七大芯片巨头，扎堆挤进 3nm，这不仅是一场技术竞赛，更是一场关于产能的角逐。随着 AI、5G 等技术的不断发展，对芯片性能的需求将日益增长。3nm 工艺的成熟应用，将为这些新兴技术提供坚实的底层支撑，推动整个电子产业迈向新的高度。然而，技术的进步也伴随着挑战，如高昂的制造成本、良率问题等。

未来，如何平衡性能、功耗和成本，将是芯片厂商们面临的重要课题。不过，对台积电来说，好日子依然在向他们招手。

日经亚洲报导，台积电董座兼 CEO 魏哲家表示，一家主要客户透露，AI 需求旺到「疯」。他认为这只是开始，这波态势可望延续好几年。魏哲家称，几乎所有 AI 公司皆与台积电合作，因此 TSMC 对产业前景的看法，可说是既广且深。

而且，按照魏哲家所说，公司 2nm 客户询问度高于 3 吗，，A16 需求也很强。

魏哲家表示，高速运算（HPC）加速往小芯片（Chiplet）设计，但并不会影响 2nm 采用，且客户目前对 2nm 需求也比 3nm 还高，预计产能也将会更高。至于最先进的 A16 需求也很强，A16 对 AI 服务器应用有很强的吸引力，台积电积极准备相关产能，以应对客户需求。

“法人关注未来 PC、智能手机需求，预计未来 PC、手机出货量会是个位数成长，但硅含量成长将超过出货量。” 魏哲家说。

本文作者：杜芹 DQ，来源：半导体行业观察，原文标题：《3nm，被疯抢》。