4nm工艺芯片批量商用

虽然7nm以下先进工艺的复杂性和成本都在大幅增加，但对于那些追求极致芯片性能的厂商们来说4nm工艺芯片依然非常重要。在半导体制程工艺最大逼近物理极限的限制下，芯片发展必须通过改变晶体管架构、后段封装技术或新颖材料突破等方式，才能进一步达成提高效能、降低功耗和缩小芯片尺寸的目的。

2021年底，两家手机SoC芯片厂商高通和联发科，前后宣布推出采用三星4nm和台积电4nm工艺制造的旗舰SoC平台——骁龙8 Gen 1和天玑9000。这意味着，经过这一场，2022年，安卓手机阵营将跑步进入4nm时代。

其实5nm芯片在2020年就已实现量产，高通骁龙888、华为麒麟9000，以及苹果的A14、A15等芯片，都采用了5nm工艺制造。在此基础上，台积电和三星正向3nm芯片进发。在3nm量产之前，4nm制程有效填补了5nm与3nm之间的空挡。

台积电N4工艺平台基于N5平台，新工艺在速度、功耗和密度都得到了进一步的提升，在设计规则、SPICE和IP方面同样与N5保持兼容，以利于在5nm和4nm之间实现无缝衔接，并在3nm未大规模量产时形成一种补充。根据此前的规划，N4会在2021年Q4开始试产，并于2022年实现量产。

此前，三星将其4nm工艺4LPE视为其7LPP工艺的演进版本，并在此基础上新增了低功耗版本4LPP，据称相比4LPE会实现5%的性能提升和10%的功耗降低，是“全环绕栅极晶体管(GAA)架构之前，实现最佳PPAc(功率、性能、面积、成本)的第5代EUV节点工艺”，预计在2022年实现量产。当然，这也是三星最后一个采用鳍式场效晶体管架构(FinFET)工艺的先进制程技术，从3nm工艺开始，该公司将全面采用GAA工艺。

总体来说，相对于3nm工艺，以5nm制程为基础改良而来的4nm制程技术相对稳定和成熟，生产成本相对低廉，属于过渡性制程工艺，3nm才是相关企业未来比拼的重点。

但另一方面，我们也不得不承认，先进工艺面临的挑战是巨大的，这也是为什么当前集成电路工艺技术的发展趋势，正逐渐从单一追求尺寸依赖的先进工艺，向先进工艺(More Moore)、非尺寸依赖的特色工艺(More than Moore)和先进封装三个维度并举发展，小芯片(Chiplet)、异构集成的系统级封装(System-in-Package)、3D堆叠等新技术层出不穷的原因。

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