芯東西（公眾號：aichip001）
作者 | 温淑
編輯 | 心緣
芯東西4月20日消息，2021年第一季度，5nm芯片手機市場激戰正酣，vivo、OPPO、小米等玩家連連發新。與此同時，許多芯片設計、製造玩家，已經將目光瞄準更加前沿的4nm市場。
4月19日，中國台灣經濟日報報道稱，聯發科或搶跑一眾廠商，成為台積電4nm製程產能的第一家客户。而就在據此前不到兩週的4月7日，業界盛傳有資格首次“嚐鮮”台積電4nm製程的，還是蘋果。
5nm落地僅幾個月，4nm作為5nm的增強版本，到底能帶來怎樣的提升，讓蘋果聯發科等大廠“搶破頭”？
據此前台積電公佈相關信息，儘管難以實現像3nm“相同功耗下性能（相比5nm）提升10～15%”的進步，但其最新量產時間為2021年Q4，相比3nm提早了約整一年，恰好滿足3nm量產之前，智能手機芯片、顯卡、各類專用芯片對性能與功耗的極致追求。
那麼，在這場先進芯片性能追擊戰中，有誰已入局？從芯片製造、設計、到最終商用的各個環節中，又有誰已蓄勢待發？芯東西挖掘全球4nm製程的相關信息，以便回答這些問題。
一、4nm芯片製造市場：台積電提前量產，三星直接跳過？當芯片集成的晶體管直徑逼近7nm及更小尺寸，這場目標為先進製程生產能力的賽場上，就只剩下台積電和三星兩個選手，4nm製程賽道上也不例外。同時，兩大晶圓代工領軍企業針對4nm的佈局，均曾經歷變動。
在2020年8月25日舉辦的“台積電第26屆技術研討會”上，台積電公佈其最新工藝路線圖，計劃在2022年量產4nm工藝（5nm N4工藝）。
但在今年3月初，業界有消息傳出，台積電4nm工藝量產時間有望提前至2021年第四季度。
技術指標方面，台積電4nm工藝作為5nm工藝（5nm N5工藝）的改進版，相比後者在速度、功耗、密度上有所提升，但提升幅度低於3nm工藝。
據台積電工藝路線圖，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%。
同時，4nm與5nm有100%的IP相容性，能夠沿用5nm工藝既有的設計基礎架構、加速產品創新。
台積電第26屆技術研討會上公佈的工藝路線圖
整理三星在2018年“晶圓代工論壇”上釋放的信息，可發現對4nm工藝的相關論述。論壇上，三星高管規劃稱，將在2019年推出5/4nm FinFET EUV工藝。但在2019年，三星4nm工藝並未如約現身。
2020年7月2日，中國台灣媒體DigiTimes援引業內人士消息稱，三星修改了晶圓代工工藝路線圖，將從5nm直接跳至3nm的研發。目前三星並未回應這一説法。
不過，三星在2020年7月30日發佈第二季度財報時表示“正在開發4nm工藝”。
三星在2018年“晶圓代工論壇”上公佈的工藝路線圖
二、4nm芯片設計市場：傳蘋果/高通/聯發科青睞台積電，聯發科或搶先？盤點先進製程芯片設計市場，通常來説，蘋果、三星、高通、聯發科等智能手機芯片設計商，將領先其他場景中的芯片設計玩家發佈新品，想來針對4nm製程也不例外。
不過，相比5nm芯片商用時間線不同的是，這次聯發科有望成為台積電4nm製程產能的第一位客户。此外，由於美國出台的相關禁令，華為海思或許不得不從4nm製程“爭霸賽”中退場。
回顧5nm芯片商用進程，蘋果、三星、高通5nm芯片均已落地，聯發科5nm芯片尚未面世，此前有報道稱或將在2021年底推出。
按照慣例，蘋果採用高端製程的新款自研芯片產品會在iPhone上首發，但針對4nm情況可能有所不同。
據DigiTimes援引知情人士消息報道，蘋果4nm芯片將首先搭載於MacBook和iMac產品。目前，還沒有關於4nm芯片版本MacBook及iMac亮相時間的更多消息。
除去上面提及的聯發科和蘋果，高通亦看好台積電的4nm製程工藝。
DigiTimes報道稱，高通或將在2022年，將新一代5G移動芯片代工大單轉移至台積電4nm產線。此前，高通2020年發佈的5nm驍龍888是由三星獨家代工。
三、從智能手機SoC到礦機芯片，終端商用市場或將競逐4nm除去上述手機芯片設計玩家，在顯卡、礦機等多種專用芯片市場中，4nm等先進製程產能同樣搶手。
對比5nm芯片市場，礦機芯片玩家比特大陸、嘉楠等曾被報道為台積電的首批5nm客户，同時業界亦傳出GPU龍頭NVIDIA的下代產品“Hopper”一代或將由台積電5nm代工。
可以想見，當4nm產能滿足消費電子需求後，亦有望向礦機芯片等專用芯片市場轉移。
在市場需求旺盛的另一面，4nm製程工藝還面臨着製造成本高的問題。
台灣經濟日報報道稱，採用4nm製程技術的聯發科5G新旗艦芯片產品單價將拉高到80美元（約522.01元人民幣）以上，遠高於現行平均單價30至35美元。
未來，如何平衡4nm芯片製造成本及芯片各項性能指標，將是芯片設計玩家、芯片製造玩家面臨的共同課題。
結語：2022年，4nm芯片市場或迎來爆發細數全球有能力實現4nm量產的芯片製造玩家，僅有台積電與三星兩家。目前，三星的4nm相關進展尚不明確。假設台積電能夠如約在2021年底實現4nm量產，可以想象，台積電的4nm產能將成為各大廠商爭奪的關鍵資源。
芯片設計方面，近期，市場上已流傳有關於蘋果、高通、聯發科4nm芯片的相關消息。或許在2022款發佈的各款新機中，我們將能看到4nm芯片的“身影”。