3nm芯片，被瘋搶

昨天，台積電交出了一份出色的成績單，帶動公司股價再創歷史新高。

如下圖所示，在台積電三季度的營收中，5nm成為了公司的主要工藝，貢獻了本季度32%的營收。從下圖圖右可以看到，這種狀況從2023年Q1以來維持至今。在當季度，5nm貢獻了台積電31%的營收，7nm僅為20%。而上一季度（2022年Q4），7nm和5nm的貢獻不分伯仲。

隨後的時間里，5nm一直是公司的營收擔當，但3納米正在悄然崛起。自2022年台積電成功量產3納米鰭式場效電晶體（3nm FinFET，N3）製程技術以來，短短兩年，該先進工藝已為其營收貢獻了不菲的份額。

隨著AI應用的爆髮式增長，各大芯片廠商紛紛搶灘3nm，一場激烈的市場爭奪戰已全面打響。

一、七大芯片巨頭，紮堆擠進3nm

在眾多細分領域中，手機芯片，例如蘋果的A系列，一直以來都是半導體工藝的「風向標」，率先採用最先進的工藝節點。然而，隨著人工智能的迅猛發展，AI芯片也開始在這一領域嶄露頭角，甚至成為了新的「領跑者」。目前，諸多AI芯片公司幾乎都加入了台積電3nm新節點的爭奪戰。

3nm是當下最先進的已經量產的工藝節點。2022年，台積電領先業界成功量產3納米（N3）製程技術。N3是繼5納米（N5）製程技術之後的另一個全世代製程。而在N3製程技術之後，台積電又推出能夠支持更佳功耗、效能與密度的強化版N3E及N3P製程。此外，台積公司進一步提供廣泛的技術組合滿足客戶多樣化的需求，其中包括為高效能運算應用量身打造的N3X製程，以及支持車用客戶及早採用業界最先進製程技術的N3AE解決方案。

目前台積電3nm項目清單中包括Apple A18、Apple M4和用於iPhone的A19芯片、高通即將推出的驍龍8 Gen4芯片、英特爾的新款Lunar Lake和Arrow Lake CPU、AMD的新款Zen 5 CPU和即將推出的Instinct MI350系列AI加速器，以及NVIDIA的下一代Rubin R100 AI GPU（將搭載未來一代HBM4內存）、聯發科的新款Dimensity C-X1（汽車芯片）。

蘋果自去年的A17 Pro芯片開始，就率先使用了3nm工藝。今年的A18和A18 Pro則更進一步，分別採用的是台積電N3E和N3P工藝。據天風國際分析師郭明錤的推文透露，蘋果2025年iPhone 17的處理器A19 Pro芯片，將繼續採用台積電的N3P工藝/3納米技術製造。2026年iPhone 18型號的處理器預計將使用台積電的2納米技術。然而，出於成本方面的考慮，並非所有新款iPhone 18都將配備2納米處理器。

來源：X

自從蘋果自研電腦芯片M系列以來，M芯片也和A系列芯片一樣，迅速採用先進工藝。去年蘋果的M3系列就開始使用3nm工藝。而下一代M4芯片，將採用台積電第二代3nm製程，晶體管數量達280億。

來源：Apple

高通是除蘋果之外最大的手機芯片供應商。高通的驍龍8 Gen 4今年也開始採用3nm製程。隨著高通驍龍峰會的臨近，高通驍龍8 Gen 4也釋放出了更多的細節。據悉，這是高通首款搭載自研Oryon內核的智能手機SoC，將採用台積電3nm N3E工藝量產。高通這次將其命名為驍龍8 Elite，不再沿用此前的「第四代驍龍8」的命名方式。這款芯片也將成為安卓陣營的旗艦標杆。

不過在此之外，高通的一大競爭對手聯發科已經率先發佈了天璣9400，這是聯發科首款3nm芯片組，採用台積電第二代3nm工藝N3E，能效提高了40%。聯發科稱，這是唯一一款搭載最新Armv9.2 CPU優勢的旗艦5G智能手機芯片。

來源：聯發科

Google的Tensor系列手機芯片過去四代一直採用三星的工藝代工，不過從Tensor G5開始Google將轉向台積電，採用台積電3nm工藝，並搭配台積電的InFO-POP封裝。Tensor G5是Google首款完全自主設計的手機芯片，此前四代Tensor芯片均基於三星Exynos平台進行修改定製。由於三星代工廠的產量和功率效率存在問題，其又失去了一個重要客戶。

不過智能手機市場進入平緩期已成為行業共識，而以ChatGPT為代表的人工智能市場卻展現出勃勃生機。英偉達、AMD和英特爾三家芯片巨頭正全力投入AI芯片的研發和生產，力爭在AI芯片市場分得一杯羹。

英偉達的Rubin AI GPU被業界傳言將採用3nm工藝，但Rubin架構的GPU預計要到2026年才能上市，因此英偉達將在幾大巨頭中最晚推出3nm芯片。目前，英偉達正在全力研發Blackwell GPU，消息稱該GPU在未來一年的供應已經售罄。不得不說，英偉達的GPU確實非常搶手，在工藝上也不必過於激進。

AMD Instinct系列GPU是面向AI市場的重要武器。Instinct此前一直採用5納米/6納米雙節點的Chiplet模式，而從多次AMD所公佈的路線圖來看，到了MI350系列，就升級為了3納米。下一代Instinct MI350系列將於2025年上市。AMD表示，Instinct MI350系列將基於3nm工藝節點，還提供高達288 GB的HBM3E內存，並支持FP4/FP6數據類型。

來到英特爾方面，首先英特爾的AI PC處理器Lunar Lake SoC已經使用了3納米，採用了英特爾的Foveros 3D封裝技術，芯片生產外包給了台積電。Lunar Lake架構主要由兩個組件構成：計算芯片和平台控製器芯片。整個計算塊，包括P核和E核，都建立在台積電的N3B節點上，而SoC塊則使用台積電N6節點製造。

英特爾另外一款要採用3nm的芯片是代號為Falcon Shores的獨立GPU，但是隨著近來英特爾所面臨的巨大挑戰，英特爾似乎正在做一些調整，其中包括裁員、削減成本、推出訓練市場轉而聚焦在x86架構推理方面，這些可能會影響到Falcon Shores，該產品原本預計將於明年發佈。

聯發科除了做手機處理器之外，也瞄準廣闊的AI市場。今年4月26日，聯發科在北京車展發佈天璣汽車平台新品，天璣汽車座艙平台CT-X1採用3nm製程，CT-Y1和CT-YO採用4nm製程，為智能座艙帶來了巨大的算力突破。

聯發科也有意進軍AI PC，此前據報導，聯發科技與英偉達正在合作開發一款採用3nm製程的AI PC芯片。該芯片預計在2025年下半年實現量產。這款芯片將搭載英偉達的GPU IP，為AI PC提供強大的圖形處理和人工智能計算能力，以此進入高端筆記本電腦市場。

可以看出，下一代的AI芯片都在擁抱3nm，為什麼AI芯片會如此青睞先進工藝？

算力需求激增：AI模型的複雜度不斷攀升，對芯片的算力要求也與日俱增。先進工藝能提供更高的晶體管密度和更快的運算速度，從而滿足AI計算的龐大需求。

能效比至關重要：AI芯片不僅要快，還要省電。先進工藝能帶來更低的功耗，延長設備的續航時間，這對於移動端的AI應用尤為關鍵。

市場競爭激烈：AI芯片市場競爭異常激烈，各大廠商紛紛推出自己的產品。採用先進工藝，不僅能提升產品的性能，還能在市場競爭中佔據優勢。

二、台積電賺翻了

在先進的3納米芯片領域，台積電無疑是當之無愧的領跑者。由於三星的良率問題以及英特爾尚未實現量產，台積電在這一製程上獨佔鼇頭。2023年第四季度，儘管僅有蘋果一家客戶採用台積電的3納米工藝，但其營收仍佔公司總收入的15%，高達29.43億美元，充分彰顯了這一先進製程的巨大潛力。

今年第一季度和第二季度，3納米工藝節點在台積電的總營收中佔比數別為9%和15%。其中，一季度的佔比相對較低，主要受到智能手機市場季節性波動的影響。進入三季度，如上圖所示，3納米佔了公司20%的營收。台積電財務長黃仁昭表示，2024年第三季業績受惠於智慧型手機和AI相關應用對3納米和5納米技術的強勁需求，此一態勢可望持續至第四季。第四季合併營收預計介於261億美元至269億美元之間。

不過據《電子時報》報導，憑藉3納米和5納米這兩個高端製程，台積電有望在前三季度創造約1萬億新台幣（310億美元）的營收。2024年前三個季度台積電的收入總計新台幣20 258.5億元，比2023年同期增長31.9%。

隨著越來越多的客戶採用該製程，3nm工藝節點將在台積電的收入中佔據相當大的份額。據ICSmart.cn報導，今年台積電的N3系列節點（包括N3B和N3E）將在2024年佔到該代工廠總收入的20%以上。預計2025年，3nm將佔台積電2025年收益的30%以上。

來源：台積電

考慮到AI需求旺盛，加上蘋果、高通等IC設計公司的消費產品訂單，台積電產能仍然緊張。

供不應求的情況下，漲價之勢就起來了。據悉，台積電計劃將3nm、5nm等先進製程的價格上調8%，以確保長期穩定的利潤率。

此前DigiTimes指出，台積電將對其尖端3nm芯片收取更高的價格，3nm將突破2萬美元。這也意味著下一代CPU和GPU將比現在更加昂貴。生產成本的大幅上漲，芯片行業勢必會將其轉嫁給下遊客戶和消費者。據瞭解，高通上一代驍龍8 Gen3處理器芯片本身售價約為200美元，但新款驍龍8 Gen4處理器售價可能超過250美元，這無疑會使新旗艦智能手機的價格更高。