冰火两重天：3nm先进制程受厂商追捧，但能否拯救手机市场？「3nm制程手机芯片竞争大戏开锣」

集微网消息 苹果于9月13日发布了iPhone 15系列，其中iPhone 15 Pro高端机型首发搭载了A17 Pro，该台积电3nm工艺芯片采用6核心设计，包含2颗高性能核心和4颗高能效核心，集成190亿颗晶体管，单线程性能提高10%，图形处理速度提高20%。为了促进游戏的发展，新芯片支持一种称为光线追踪的技术，该技术可以实现更流畅的图形处理并提高色彩准确性。苹果强调，这是业界首款采用3nm工艺的手机SoC芯片。3nm的推出代表着新一代的移动芯片进入消费电子市场，不过市场方面却呈现出冰火两重天的境遇：各大厂商纷纷争抢3nm先进工艺及产能，但终端市场疲软、整体用户体验表现减弱了其影响力。

3nm能否拯救手机市场？A17 Pro提升不大

Counterpoint数据显示，2023年第二季度全球智能手机销量同比下降8%，环比下降5%，已连续八个季度下滑，这也凸显了该市场经济疲软及需求严重不足。智能手机是品牌竞争最激烈的市场之一，而其中搭载的SoC芯片成为移动设备竞争的关键所在。市场消息人士称，最新iPhone 15 Pro系列中使用的新型A17 Pro芯片的性能将决定3nm SoC的潜在成功，这可能对推动2024年手机市场向前发展至关重要。

虽然这一代A17 Pro芯片的性能有所提升，但测试表明在功耗方面仍有很大的提升空间。在基准数据方面，苹果A17 Pro超越了上一代A16芯片和高通2022年发布的骁龙8 Gen 2，内部大小CPU核心也表现出色。另一方面，一些基准测试发现，当A17 Pro芯片以最大效率运行时，其功耗超过前代产品标准，甚至接近存在过热问题的骁龙8 Gen 1。苹果这次对GPU架构进行了重大改变，增加了核心数量，但仍勉强赶上骁龙8 Gen 2 GPU规格，可见苹果在这方面仍有改进的空间。

熟悉移动SoC的玩家指出，对A17 Pro的失望主要源于过去移动SoC升级制造工艺时，例如从7nm转向5nm，无论是性能还是能效都有明显提升，但这次并不明显。此外，降低移动SoC的功耗一直是苹果的优势之一。然而这一次，不仅性能提升相对有限，而且最大性能时功耗也非常高，让大家对3nm工艺能够大幅提升移动SoC的希望落空。

3nm手机被质疑过热，台积电还是苹果背锅？

在台积电3nm芯片发布之前，就有传闻称苹果与台积电签订独家协议以承担缺陷芯片成本。具体来说，台积电在生产包含数百个芯片的晶圆时，不会向苹果收取全部费用。相反，它只向该公司收取“已知良好芯片”的费用，此前台积电3nm良率已达70%-80%。台积电还因苹果愿意支持其新芯片的开发而受益。对此，台积电回应，不评论与单一客户业务，同时强调3nm良率及进度良好。

最近有报道称，台积电3nm芯片导致iPhone 15 Pro机型过热，甚至在某些情况下严重到无法握持。分析师郭明錤表示，iPhone 15 Pro机型的过热问题并非由A17 Pro芯片造成，这与台积电的3nm制程无关，而是由内部散热系统设计和新的钛金属表面造成。不过这也影响了用户使用体验，除非苹果调降A17 Pro芯片的性能，否则将对台积电3nm芯片的发挥也会造成间接损害。

3nm将是长期备受争夺的先进制程

智能手机厂商、无晶圆厂、晶圆代工商、半导体设备制造商仍在追求先进工艺，3nm预计将在未来十年给半导体市场带来巨大变化。“至少到2030年，3nm工艺将成为代工企业的主流工艺。”一位半导体业内人士表示。“如果芯片制造商在这场竞赛中失败，未来就很难东山再起。”芯片制造商必须在达到2nm工艺之前，在3nm工艺游戏中取得决定性的胜利，因为2nm技术被认为是微制造工艺的物理极限。

据悉，3nm芯片的应用先从移动AP开始，然后是高性能计算（HPC）芯片、人工智能（AI）芯片和汽车半导体。其市场规模预计将呈爆炸式增长。3nm代工市场2022年估值为12亿美元，预计到2026年将增长至20倍以上，达到242亿美元。

台积电3nm工艺已在A17 Pro手机应用处理器上落地，并且2023年的3nm产能预计被苹果包圆。三星在2022年成为全球第一家量产3nm芯片的公司，但其主要重点仍然是4nm芯片。英特尔表示将于2024年开始使用3nm工艺制造芯片，并且有可能采用台积电和自己IFS代工服务并行生产。

台积电将3nm工艺系列视为该公司的一个重要且持久的节点，据报道，目前该代工厂3nm工艺产量预计约为6.5万片晶圆，但由于iPhone 15 Pro初始订单将低于之前机型，第四季度3nm工艺产量不太可能达到此前预期的8万-10万片。不过供应链透露，台积电3nm新流片（Tape-Out）数量激增，大客户将在明年、后年增加产量，台积电明年下半年3nm家族（含N3E）月产能将提升到10万片。

台积电还与联发科合作，联发科最近宣布采用代工厂的3nm工艺技术开发其旗舰产品天玑SoC，预计将于2024年下半年开始量产首款3nm芯片。业界消息称，除苹果、联发科外，AMD、英伟达、高通、英特尔也确定将导入N3家族制程。

3nm将得到继续优化，以台积电为例，第一个3nm制程节点N3B于2022下半年开始量产，强化版3nm（N3E）制程在2023下半年量产，之后还会有3nm延伸制程，共计5个制程包括N3B、N3E、N3P、N3S以及N3X。

爆料人士@手机晶片达人表示，苹果A17 Pro芯片采用的是台积电3nm N3E工艺，成本较高，因此后缀名称首次使用了“Pro”字样。2024年将推出的苹果iPhone 16标准版手机，有望搭载全新的苹果A17芯片，会使用成本更低的N3B工艺制造。

3nm终端需求不足，恐引发ASML EUV光刻机设备订单大幅下滑

虽然3nm是各大厂商争抢的先进制程，但反映在终端上却有差异，需求会受到市场的波动影响。台积电的3nm量产能力和良率明年将带来提高，但移动SoC面临升级停滞和一些人所说的“性能过剩”，削弱了其作为手机等移动设备销售卖点的作用。

天风证券分析师郭明錤调查报告指出，到2024年苹果硬件产品需求疲软有望引发连锁反应，波及芯片制造商。预计明年ASML EUV光刻机设备订单数将显著下调30%。

郭明錤表示，ASML可能显著下调2024年EUV光刻机出货量20%~30%，原因在于苹果与高通的3nm芯片需求低于预期。目前Macbook与iPad出货量在2023年分别显著衰退约30%与22%，至1700万部、4800万部。显著衰退的原因在于居家办公的结束，以及新产品Apple Silicon、Mini-LED对消费者的吸引力逐渐下滑。展望2024年，因为MacBook与iPad欠缺增长动能，不利于3nm芯片需求。

郭明錤同时对高通表达了看法，他认为高通2024年3nm需求低于预期，因为华为将停止采购高通芯片，此外三星也会在自家手机应用自研Exynos 2400 SoC。三星3nm GAA、英特尔Intel 20A节点（约等同台积电3nm）需求低于预期；三星、美光与SK海力士最快至2025~2027年才会有存储芯片的扩产计划。

不过，目前市场共识认为，半导体产业将在2023年下半年落底，但需密切观察落底时间是否会推迟到2024上半年或是下半年。

（校对/张杰）