早期时候，联发科还只是个专注于中低端芯片市场的不起眼芯片厂商，直到联发科抓住了5G芯片市场的需求，才一步步的从中低端迈进高端，7nm至4nm的芯片产品接踵而至。联发科的逆袭开始了。

市调机构Counterpoint Research于近日公布了2023年第二季度全球智能手机AP处理器份额，其中联发科自2020年第三季度以来，已经连续3年稳居第一名。

然而，在上周联发科又与台积电共同宣布，联发科首款采用台积电3nm制程工艺生产的天玑旗舰芯片开发进度顺利，日前已成功流片，预计将于明年量产，这标志着双方充分利用各自在芯片设计和制造方面的优势，共同打造高性能、低功耗的旗舰级芯片组，为全球终端设备提供动力。

3nm工艺芯片是什么，巨头们为何都在争什么？

什么是3nm工艺芯片？

在半导体处理器发展的早期，有一个简单的说法，只需测量晶体管的栅极长度，从最初几十年里的微米（百万分之一）到至今的纳米（十亿分之一），随着晶体管尺寸的缩小，我们看到了晶体管性能的提高、功耗的降低和发热量的减少。因此，相对而言，更小的晶体管比大晶体管更好，而且各制造商在工艺节点上的改进也大同小异。

然而，在过去的几十年里，由于集成电路设计（从平面晶体管到各种类型的3D晶体管）和制造工艺的各种专有改进，晶体管的物理尺寸与工艺节点名称之间已有效脱钩，仅根据晶体管尺寸来衡量性能提升是不太可能的。因此，3纳米工艺芯片基本上只是一个营销术语，与晶体管的尺寸没有直接关系。同一制造商生产的两代工艺节点（如5纳米和3纳米）芯片，在较小工艺节点上的晶体管总体尺寸应该较小，但是，这些尺寸并不一定与工艺节点名称相对应。

相反，微芯片制造商会按照现已停用的国际半导体技术路线图（ITRS）以及后来的国际器件与系统路线图（IRDS）制定的处理器节点扩展计划，按照路线图中的工艺节点名称（如5纳米工艺节点和3纳米工艺节点）来销售每一代处理器，预计芯片将遵循IRDS对接触栅间距和金属间距等尺寸的预测，但尺寸可能更小。

因此，比较英特尔的5nm工艺芯片和AMD的5nm工艺芯片可能并不像看晶体管栅极长度（或金属间距等其他指标）那么简单。目前有多种关于新工艺节点命名的建议，如GMT（确定晶体管密度）和LMC（包括内存和互连密度）。在此期间，最好是比较竞争芯片的实际性能，或比较同一制造商不同代工艺节点的性能。

在这种情况下，联发科宣布已使用台积电的3纳米工艺开发出首款芯片，这就是工艺节点名称与制造商工艺不一致的一个很好的例子。台积电和联发科都没有更准确地说明使用的是台积电专有的3nm工艺节点中的哪一个，或许是N3、N3E、N3S、N3P又或是N3X。但是从发布的新闻稿中猜测出，很有可能是N3S或N3P工艺，因此该款芯片预计将于2024年下半年开始为智能手机、平板电脑、智能汽车和其他各种设备提供支持。

3纳米工艺芯片的竞争？

到目前为止，除联发科、苹果之外，还没有任何主要的移动芯片设计公司宣布采用3纳米工艺芯片，其中包括三星、高通。

联发科成功流片3nm工艺的天机旗舰芯片是一个重要里程碑，这意味着联发科正式进入3nm工艺时代。一款芯片到了流片阶段，就相当于制造厂商已经开始使用实际的制造工艺在硅片上生产芯片，在这个阶段，芯片设计师将会验证设计的正确性和性能，并对芯片进行全面测试。如果测试结果符合预期，芯片将会被用于实际的产品中。进展顺利的话，预计将在明年春季就能看见搭载联发科3nm芯片的终端产品了。

前天，苹果召开新品发布会，发布iPhone 15系列四款新品，其中iPhone 15 Pro Max和iPhone 15 Pro搭载A17 Pro芯片，是业界首款搭载3nm制程芯片的系列手机。据悉，这颗3nm芯片内含190亿个晶体管，拥有六核CPU，16核神经引擎，图形处理器性能提升20%，CPU运行速度提升10%，这毫无疑问是全世界最先进的芯片，因为它采用的是台积电3nm工艺。

目前，高通3nm处于哪个发展阶段，是否研发成功，使用台积电还是三星作为其代工厂等都尚未可知，但高通的旗舰芯片在移动设备市场上拥有很高的地位，其骁龙系列芯片一直是全球移动设备市场的领先者，所以高通是不会缺席3nm芯片时代竞争的。

但值得注意的是，作为代工厂，三星已经在生产3nm工艺芯片，但不是专门针对移动芯片的。

使用3nm工艺芯片的益处？

平均而言，更小的晶体管可提高性能、功耗和散热性，晶体管密度也随着晶体管的缩小而增加。因此，由于晶体管内部和晶体管之间的传输距离更小，电子在电路中的传输时间更短，从而提高了处理速度。电子在较短距离内移动所需的能量也会减少，从而降低所需的输入功率。这意味着采用3nm芯片的设备将比采用同一芯片制造商生产的5nm或4nm工艺芯片的设备速度更快、寿命更长。

当然，影响这些指标的因素不仅仅是处理器或SoC，芯片设计或架构、与之搭配的内存速度以及包括软件在内的其他因素，都会影响终端设备的性能；电池寿命还将受到设备上其他组件的耗电量以及硬件和软件优化的影响。

但在成本上，最新一代工艺节点芯片的生产成本将比前几代芯片更高，而且在生产初期的单位晶圆产量较低，这也意味着它们将仅限于公司生产的高端手机和平板电脑。因此，预计至少在未来一年内，3nm工艺芯片智能手机和平板电脑只能在各制造商的旗舰产品系列中出现。