三星计划于2026年量产3nm GAA芯片(Exynos 2500)

三星计划于2026年量产3nm GAA芯片(Exynos 2500)

2025年6月23日,三星正式发布Exynos 2500芯片,这款搭载第二代3nm GAA(Gate-All-Around)工艺的处理器,不仅标志着三星在先进制程领域迈出关键一步,更成为其技术攻坚与商业策略调整的缩影。

Exynos 2500基于三星第二代3nm GAA工艺打造,相比第一代工艺,其晶体管结构进一步优化。官方数据显示,在相同功耗下,该工艺性能提升30%,功耗降低50%,芯片面积减少35%。这一提升得益于GAA架构的纳米片晶体管设计,通过调整通道宽度,实现了更精准的功耗与性能平衡。在架构设计上,Exynos 2500采用了创新的10核CPU配置,包括1颗3.3GHz Cortex-X925超大核、2颗2.74GHz A725大核、2颗2.36GHz A725中核及5颗1.8GHz A520小核。这种四丛集架构既保证了单核性能的爆发力,又兼顾了多核场景下的能效表现。不过,受限于良率问题,其单核性能仍落后于竞争对手高通骁龙8 Gen 4约15%。图形处理方面,Exynos 2500集成了基于AMD RDNA 3.5架构的Xclipse 950 GPU,配备8组WGP(工作组处理器),并支持硬件加速光线追踪。实测显示,启用光追后游戏帧率提升28%,但线程同步延迟较竞品高19ms,需通过后续驱动优化解决。此外,Exynos 2500在AI与影像能力上也实现了升级。其搭载的24K MAC算力AI引擎,设备端AI性能较前代提升39%,支持每秒59万亿次运算(TOPS),可加速生成式AI模型(如MobileBERT性能提升90%)。影像处理方面,则支持3.2亿像素摄像头、8K视频录制,并引入了多层降噪(MLNR)和动态范围压缩(DRC)技术,提升了高分辨率拍摄的清晰度与对比度。

尽管三星在2022年就抢先台积电量产了3nm GAA工艺,但良率问题一直困扰着其商业化进程。2024年上半年数据显示,3nm GAA工艺良率仅20%-30%,远低于台积电3nm的70%以上。这导致Exynos 2500单月产能不足5000片,迫使三星将Galaxy S25系列全线转向高通骁龙8 Gen 4,仅在中端机型Galaxy Z Flip 7上试水Exynos 2500。为了提升良率,三星采取了多项措施。首先,引入了NepassArc与Doosan Tesna检测技术,缺陷筛除效率提升至每片晶圆23%有效芯片产出。其次,在芯片基板中掺入12%氮化硼纳米管以增强机械稳定性,并通过扇出型晶圆级封装(FOWLP)优化散热性能。

在技术路线上,台积电3nm工艺仍基于FinFET架构,计划于2025年转向GAA技术(用于2nm工艺)。相比之下,三星通过Exynos 2500抢先实现了GAA技术的商业化,但良率劣势导致其高端市场竞争力受限。客户信任度方面,高通、谷歌等厂商因良率问题放弃Exynos 2500,转而采用台积电3nm工艺。三星需通过提升良率至40%以上,才能缩小与台积电在有效芯片产出率上的差距(当前低35%)。

展望未来,三星已启动2nm GAA工艺研发,初始良率达30%,目标2026年商用。该工艺计划性能提升12%,晶体管密度增加5%,并支持高性能计算与车规级场景。同时,三星正通过Galaxy Z Flip 7等折叠屏设备验证Exynos 2500的技术表现。为了解决折叠屏散热与功耗平衡问题,三星为这些设备定制了均热板与动态功耗墙调整方案,并正在验证AI模拟散热路径预测算法与超弹性导热材料。

Exynos 2500的发布标志着三星在3nm GAA技术商业化中迈出了关键一步,但其良率瓶颈与生态短板仍需突破。随着2nm工艺研发推进,三星能否重夺高端芯片市场话语权,将取决于其能否在工艺稳定性与商业化落地间找到平衡。对于消费者而言,折叠屏设备的试水或为体验前沿半导体技术提供“低成本尝鲜”机会,而行业则需关注自研芯片在激烈竞争中的存活率考验。

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