Практическое сравнение TSMC и Samsung Foundry: лидерство процесса, выход годных кристаллов, дорожные карты, упаковка и почему доверие клиентов определяет, кто будет выпускать чипы следующего поколения.

«Foundry» — это компания, которая производит чипы для других компаний. Apple, NVIDIA, AMD, Qualcomm и многие стартапы обычно проектируют чип (чертеж), а затем полагаются на foundry, чтобы превратить этот дизайн в миллионы идентичных, рабочих кристаллов в масштабах производства.
Задача foundry — не просто «напечатать» узоры: это управление повторяемой фабричной системой высокого объёма, где крошечные различия в процессе решают, будет ли продукт выпущен вовремя, соответствует ли он целевым характеристикам и останется ли рентабельным.
Лидерство процесса — это не маркетинговые заявления, а то, кто способен надёжно дать лучшее — производительность, энергопотребление и площадь при высоком выходе. Для покупателей лидерство проявляется в практических результатах:
На передовых узлах обычно получают самые большие выигрыши по эффективности, поэтому они особенно важны для ускорителей ИИ и дата‑центров (производительность на ватт), смартфонов (время работы от батареи и тепловые характеристики) и ПК (устойчивая производительность в тонких корпусах).
Но «лучший» узел зависит от продукта: мобильный SoC и большой GPU для ИИ по‑разному нагружают процесс.
Это сравнение не выдаст единственного вечного победителя. Различия меняются в зависимости от поколения узла, от стадии жизненного цикла узла (ранний подъём против зрелого состояния) и от конкретных правил дизайна и библиотек, которые использует заказчик.
Одна компания может лидировать для одного класса продуктов, в то время как другая будет привлекательнее в другой области.
Публичные маркировки вроде «3nm» не являются стандартизированными измерениями. Это — имена продуктов, а не универсальная шкала. Два предложения с маркировкой «3nm» могут отличаться в выборе транзисторной архитектуры, целевой плотности, энергетических характеристиках и зрелости — поэтому единственно значимые сравнения используют реальные метрики (PPA, выход годных, сроки наращивания объёмов), а не только название узла.
«Лидерство» foundry — это не одно число. Покупатели обычно оценивают узел по тому, достигает ли он полезного баланса PPA, обеспечивает ли приемлемый выход при масштабах и достигает ли времени до объёма достаточно быстро для синхронизации с запуском продукта.
PPA означает производительность (насколько быстро может работать чип), мощность (сколько энергии он потребляет при заданной частоте) и площадь (сколько кремния он занимает). Эти цели конфликтуют между собой.
Мобильный SoC может отдавать приоритет энергопотреблению и площади, чтобы увеличить время работы от батареи и уместить больше функций на кристалле. Серверный CPU или ускоритель ИИ может принять большую площадь (и стоимость), чтобы получить частоту и устойчивую производительность, при этом тоже учитывая мощность, потому что электроэнергия и охлаждение доминируют в операционных расходах.
Выход — это доля годных кристаллов на пластине, которые работают и соответствуют спецификациям. Он определяет:
На выход влияют плотность дефектов (сколько случайных дефектов появляется) и вариабельность (насколько одинаково ведут себя транзисторы по пластине и между партиями). Ранние этапы жизни узла обычно характеризуются большей вариабельностью, что может уменьшать доступные частотные бинги или вынуждать к более консервативным напряжениям.
Анонсы важнее даты, когда узел стабильно даёт высоковыходные, соответствующие спецификациям пластины для многих заказчиков. Зрелые узлы часто более предсказуемы; стабильность раннего узла может колебаться, пока процессы, маски и правила не станут устойчивыми.
Даже при схожей физике кремния результаты зависят от поддержки дизайна: качества PDK, библиотек стандартных ячеек и памяти, валидированной IP и отлаженных потоков EDA.
Сильная поддержка снижает количество пересборок, улучшает достижение целевых таймингов/энергопотребления и помогает командам быстрее выйти на объёмы — часто сокращая реальные разрывы между foundry.
Есть полезный параллель в ПО: команды быстрее выпускают продукт, когда «платформа» устраняет трения. Инструменты вроде Koder.ai делают это для разработки приложений, позволяя командам создавать веб, бэкенд и мобильные продукты через чат (с режимом планирования, снимками/откатом, деплоем и экспортом исходного кода). В мире кремния поддержка foundry выполняет похожую роль: меньше сюрпризов, больше повторяемости.
«3nm», «2nm» и похожие обозначения звучат как физическое измерение, но в основном это сокращение для поколения процессных улучшений. Каждый foundry выбирает собственную номенклатуру, и число «nm» уже не отображает одно определённое размерное измерение на кристалле.
Поэтому часть «N3» от одной компании и «3nm» от другой могут отличаться по скорости, энергопотреблению и выходу.
В течение многих лет логика на передовых узлах опиралась на FinFET — представьте вертикальную «плавнику» кремния, вокруг которой с трёх сторон оборачивается затвор. FinFET улучшал контроль и снижал утечки по сравнению с более старыми плоскими транзисторами.
Следующий шаг — GAA (Gate-All-Around), где затвор окружает канал более полно (часто реализуется как нанополосы/нанолисты). В теории GAA даёт лучший контроль утечек и масштабируемость на очень низких напряжениях.
На практике это также вносит новую сложность в изготовление, задачи настройки и риски вариабельности — поэтому «новая архитектура» не всегда автоматически даёт лучшие результаты для любого чипа.
Даже если логические транзисторы хорошо масштабируются, реальные продукты часто ограничиваются:
Иногда прирост производительности больше связан с улучшениями металлизации и трассировки, чем с самим транзистором.
Некоторые покупатели ценят плотность (больше вычислительных мощностей на мм² для снижения затрат и увеличения пропускной способности), другие — энергоэффективность (время работы от батареи, тепловой режим и устойчивая производительность).
Узел может выглядеть «впереди» на бумаге, но быть худшей подгонкой, если реальный баланс PPA не совпадает с целями продукта.
Когда клиенты объясняют, почему они выбирают TSMC, они редко начинают с одного бенчмарка. Они говорят о предсказуемости: даты доступности узла, которые меньше смещаются, опции процесса, которые приходят с меньшим количеством сюрпризов, и наращивание объёмов, которое кажется «скучным» в лучшем смысле — то есть вы можете запланировать продукт и действительно уложиться в сроки.
Большая часть привлекательности TSMC — это окружающая экосистема. Многие поставщики IP, потоки EDA и методологии сначала (или тщательнее всего) настраиваются под PDK TSMC.
Эта широкая поддержка снижает риск интеграции, особенно для команд, которые не могут позволить себе долгий цикл отладки.
TSMC также часто получают кредит за быстрое обучение на выходе, как только начинается реальный объём. Для клиентов это переводится в меньший период, когда каждая единица дорогостоящая и поставки ограничены.
Кроме пластин покупатели отмечают практичные «дополнения»: сервисы по дизайну и глубокое меню упаковок. Продвинутые варианты упаковки (как CoWoS/SoIC‑подходы) важны, потому что многие продукты сейчас выигрывают за счёт системной интеграции, а не только плотности транзисторов.
Недостаток статуса «выбора по умолчанию» — конкуренция за ёмкость. Слоты на передовом уровне могут быть напряжёнными, и распределение может отдавать приоритет самым крупным и самым долгосрочно привязавшимся клиентам — особенно в периоды больших нарастаний.
Небольшим fabless‑компаниям иногда приходится планировать раньше, принимать другие окна тапаута или использовать вторую foundry для менее критичных частей.
Даже с этими ограничениями многие fabless‑команды стандартизируются вокруг основной foundry, потому что это упрощает всё: повторно используемые блоки IP, повторяемое signoff, консистентная DFM‑практика и отношения с поставщиком, которые улучшаются с каждым поколением.
В результате организационные издержки ниже — и больше уверенности в том, что «достаточно хорошо на бумаге» будет хорошим и в производстве.
История Samsung Foundry тесно связана с самой Samsung Electronics: компанией, которая проектирует флагманские мобильные чипы, производит переднюю память и владеет большой частью производственной цепочки.
Такая вертикальная интеграция может давать практические преимущества — тесную координацию между потребностями дизайна и исполнением на фабрике, а также способность делать крупные долгосрочные капитальные вложения, когда бизнес‑случай стратегический, а не только транзакционный.
Мало кто находится на пересечении массового производства памяти и передовой логики. Управление гигантскими операциями по DRAM и NAND формирует глубокие навыки в контроле процесса, автоматизации фабрик и дисциплине по затратам.
Хотя память и логика — разные задачи, эта культура «производства в масштабе» может быть полезна, когда продвинутые узлы должны перейти от лабораторной производительности к повторяемому высокопроизводительному производству.
Samsung также предлагает широкий портфель помимо главного узла: зрелые узлы, RF и специализированные процессы, которые для реальных продуктов могут иметь не меньшее значение, чем спор «3nm против 3nm».
Покупатели, оценивающие Samsung Foundry, часто меньше фокусируются на пиковых PPA‑заявлениях и больше — на операционной предсказуемости:
Эти вопросы не означают, что Samsung не может доставить — они означают, что заказчики могут планировать с более широкими буферами и большей валидационной работой.
Samsung может быть привлекательным как стратегический второй источник, чтобы снизить риск зависимости, особенно для высокообъёмных продуктов, где непрерывность поставок так же важна, как и небольшое преимущество по эффективности.
Он также хорошо подходит, если ваша команда уже согласована с экосистемой Samsung (PDK, библиотеки, опции упаковки) или когда продукт выигрывает от более широкого портфеля устройств Samsung и долгосрочных обязательств по ёмкости.
EUV‑литография — это двигатель, который делает возможными современные «3nm‑классовые» чипы. На таких размерах старые глубокоу‑фотовольтные техники часто требуют многократного мульти‑паттернинга — разбивая один слой на несколько экспозиций и травлений.
EUV может заменить часть этой сложности меньшим числом шагов, что обычно означает меньше масок, меньше возможностей для ошибок выравнивания и более чистое определение структур.
И TSMC, и Samsung Foundry имеют EUV‑сканеры, но лидерство — это то, как последовательно вы превращаете эти инструменты в высоковыходные пластины.
EUV чувствителен к крошечным вариациям (доза, фокус, химия резиста, загрязнения), и дефекты, которые он создаёт, могут быть вероятностными, а не очевидными. Выигрывают команды, которые:
EUV‑установки редки и дороги, и производительность одного инструмента может стать узким местом для всего узла.
Когда время безотказной работы ниже или коэффициенты переделки растут, пластины дольше находятся в очереди на фабрике. Это удлиняет цикл и замедляет обучение по выходу, потому что требуется больше календарного времени, чтобы увидеть эффект изменений.
Меньше масок и шагов может снизить переменные издержки, но EUV добавляет свои расходы: время сканера, обслуживание и более строгий контроль процесса.
Эффективное исполнение EUV — двойная выгода: лучшие выходы (больше годных кристаллов с пластины) и более быстрое обучение, что вместе снижает реальную стоимость каждого отгружаемого чипа.
Лидерство процесса не проверяется слайд‑деком — оно проявляется, когда реальные продукты отгружаются вовремя, с целевыми характеристиками и в значимых количествах.
Поэтому язык «наращивания» важен: он описывает хаотичный переход от многообещающего процесса к надёжному фабричному потоку.
Большинство передовых узлов проходят через три широкие фазы:
«HVM» может означать разное в зависимости от рынка:
Клиенты отслеживают время между tape‑out → первый кремний → валидированная версия → отгрузки продукта.
Короткие сроки не всегда лучше (спешка может обернуться плохо), но долгие задержки часто указывают на проблемы с выходом, надёжностью или трением экосистемы дизайна.
Вы не увидите внутренних графиков выхода, но можно смотреть на:
На практике foundry, которая переводит ранние успехи в стабильные отгрузки, заслуживает доверие — и это доверие может стоить дороже небольшого преимущества по PPA.
«Лучший узел» больше не гарантирует лучший продукт. По мере того как чипы распадаются на множество кристаллов (чиплетов) и память укладывается рядом с вычислительной частью, продвинутая упаковка становится частью истории про производительность и поставки, а не второстепенным вопросом.
Современные процессоры часто комбинируют разные силиконовые плитки (CPU, GPU, I/O, кеш), сделанные на разных процессах, и затем соединяют их плотными межсоединениями.
Выбор упаковки напрямую влияет на задержки, мощность и достижимую частоту — потому что расстояние и качество этих соединений почти так же важны, как скорость транзисторов.
Для ускорителей ИИ и высококлассных GPU в счёт часто входят:
Это не «приятные дополнения». Отличный вычислительный кристалл в паре с плохим тепловым или межсоединительным решением теряет реальную производительность или требует снижения мощностных целей.
Даже когда выход пластин улучшается, выход и ёмкость упаковки могут стать лимитом — особенно для больших ИИ‑устройств, которые требуют несколько стеков HBM и сложных субстратов.
Если поставщик не может обеспечить достаточное число продвинутых упаковочных слотов, либо сборка многокристальной упаковки имеет низкий выход, заказчики столкнутся с задержками наращивания и ограниченными объёмами.
При оценке TSMC и Samsung Foundry клиенты всё чаще спрашивают про упаковку:
На практике лидерство узла и доверие клиента выходят за рамки кремния: это способность доставить полную, высоковыходную упаковку в масштабе.
Преимущество в 1–3% по PPA выглядит решающим на слайде. Для многих покупателей оно таким не является.
Когда запуск продукта привязан к узкому окну, предсказуемое исполнение может стоить больше, чем чуть лучшая плотность или целевой частотный показатель.
Доверие — это не расплывчатое чувство, а набор практических гарантий:
Производство на передовом уровне — это не товар. Качество инженерной поддержки, ясность документации и прочность эскалационных путей могут определить, займёт ли решение две дня или два месяца.
Долгосрочные клиенты часто ценят:
Компании пытаются снизить зависимость, квалифицируя вторую foundry. На передовых узлах это дорого и медленно: разные правила дизайна, разная доступность IP и фактически вторая портировка чипа.
Многие команды в итоге мульти‑сорсят только зрелые узлы или менее критичные части.
Спросите это перед закреплением партнёрства:
Если ответы сильны, небольшая разница по PPA часто перестаёт быть решающим фактором.
Котировка foundry обычно начинается с цены за пластину, но это число — лишь первая строка.
Покупатели на самом деле платят за годные чипы, доставленные вовремя, и несколько факторов решают, останется ли «дешёвая» опция дешёвой.
Цены на пластины растут с появлением новых и более сложных узлов. Ключевые факторы:
TCO — это место, где многие сравнения меняют знак. Дизайн, требующий меньше пересборок (tape‑out), экономит не только на масках, но и месяцы инженерного времени.
А срывы графиков могут быть дороже любой экономии на пластинах — упущенная прибыль, дополнительный инвентарь или задержанный запуск платформы.
Инженерные усилия тоже важны: если достижение целевых частот или энергопотребления требует серьёзной доработки, эти затраты проявятся в человеко‑месяцах и времени.
На передовом уровне покупатели часто платят за резервирование ёмкости — обязательство, которое гарантирует наличие пластин при наращивании. Проще говоря, это как бронирование мест в производстве заранее.
Компромисс — гибкость: более жёсткие обязательства дают лучший доступ, но меньше свободы для быстрых изменений объёмов.
Если одна опция предлагает более низкую цену за пластину, но имеет меньший выход, большую вариабельность или большую вероятность пересборок, цена за годный кристалл может в итоге оказаться выше.
Поэтому закупочные команды всё чаще моделируют сценарии: «Сколько продаваемых чипов мы получаем в месяц при наших целевых спецификациях, и что случится, если мы сдвинемся на квартал?» Лучшее соглашение — то, которое проходит эти проверки.
Когда компания выбирает передовую foundry, она выбирает не только транзисторы — она выбирает, где её самый ценный продукт будет изготовлен, отправлен и возможно задержан.
Это превращает концентрационный риск в вопрос уровня совета директоров: слишком много критической ёмкости в одном регионе может превратить локальное нарушение в глобальный дефицит продукта.
Большая часть объёма передового уровня сконцентрирована в небольшом числе площадок. Покупатели беспокоятся о событиях, не связанных с инженерией: кросс‑тайваньская напряжённость, изменение торговой политики, санкции, закрытие портов и даже визовые или логистические ограничения, замедляющие установку и обслуживание.
Они также планируют на повседневные, но реальные проблемы — землетрясения, штормы, перебои с энергией и дефицит воды — потому что современный фаб — это тонко настроенная система. Короткое нарушение может привести к пропущенным окнам запуска.
Анонсы расширения ёмкости важны, но не менее важна избыточность: несколько фабрик, квалифицированных на одном и том же процессе, резервные коммунальные системы и доказанная способность быстро восстановить работу.
Клиенты всё чаще спрашивают про планы восстановления, диверсификацию упаковки и тестирования по регионам и как быстро foundry может перераспределить партии, если площадка выйдет из строя.
Производство на передовом узле зависит от длинной цепочки оборудования (EUV‑сканеры, осаждение, травление) и специализированных материалов.
Экспортный контроль может ограничить, куда инструменты можно отправлять, кто их может обслуживать или каким клиентам можно поставлять продукт. Даже если фабрика работает нормально, задержки в поставке инструментов, запасных частей или обновлений могут замедлить наращивание и сократить доступную ёмкость.
Компании обычно комбинируют несколько подходов:
Это не устраняет риск, но превращает «ставку компании» в управляемый план.
«2nm» — это меньше не одно уменьшение линейного параметра, а набор изменений, которые должны наступить вместе.
Большинство планов 2nm предполагают новую транзисторную структуру (обычно GAA / нанолисты), чтобы снизить утечки и улучшить контроль при низком напряжении.
Они также всё чаще опираются на заднюю подачу питания (backside power delivery), чтобы освободить пространство для сигналов, плюс новые материалы межсоединений и правила дизайна, чтобы провода не стали главным ограничителем.
Другими словами: имя узла — это сокращение для транзистора + питания + проводки, а не только более точной литографии.
Анонс 2nm важен только если foundry может (1) добиться повторяемых выходов, (2) доставлять стабильные PDK и signoff‑потоки достаточно рано, чтобы клиенты могли спроектировать продукт, и (3) согласовать упаковку, тест и ёмкость, чтобы массовые продукты могли реально отгружаться.
Лучшая дорожная карта — та, которая переживает реальные tape‑out, а не внутренние демо.
ИИ толкает чипы к большим размерам кристаллов, чиплетам и пропускной способности памяти — в то время как энергетические ограничения требуют улучшений по эффективности, а не только сырых частот.
Это делает подачу питания, тепловое управление и продвинутую упаковку столь же важными, как плотность транзисторов. Ожидайте, что решения о «лучшем узле» будут включать опции упаковки и эффективность по ватту в реальных нагрузках.
Команды, которые ценят проверенную предсказуемость массового производства, глубокую готовность EDA/IP и низкий риск графика, склонны выбирать TSMC — даже если это дороже.
Команды, которые ценят конкурентное ценообразование, готовы совместно оптимизировать дизайн с foundry или хотят стратегию второго источника, часто рассматривают Samsung Foundry — особенно когда сроки контракта и стратегическая диверсификация важны не меньше, чем пиковый PPA.
В обоих случаях победителями становятся организации, стандартизировавшие внутреннее исполнение: чёткое планирование, быстрые итерации и откат при срыве предположений. Именно такая операционная культура — причина, по которой современные команды разработки выбирают платформы вроде Koder.ai для разработки приложений от начала до конца (React в вебе, Go + PostgreSQL на бэкенде, Flutter для мобильных) с встроенным деплоем и хостингом — потому что быстрая итерация ценна только тогда, когда она остаётся предсказуемой.