三星尋求加快5nm及3nm芯片制程工藝研發(fā) ，欲與臺(tái)積電試比高

外媒最新的報(bào)道顯示，在芯片制程工藝方面落后臺(tái)積電一段時(shí)間的三星，正在尋求加強(qiáng)與極紫外光刻機(jī)供應(yīng)商阿斯麥的合作，以加快5nm及3nm制程工藝的研發(fā)。

三星加快5nm及3nm工藝的開發(fā)，欲與臺(tái)積電試比高，未來能否超越臺(tái)積電讓我們拭目以待。

臺(tái)積電近今年的發(fā)展可以說是順風(fēng)順?biāo)?，可以說臺(tái)積電憑借著領(lǐng)先的工藝技術(shù)，在半導(dǎo)體行業(yè)中是游刃有余的，當(dāng)然臺(tái)積電也有一個(gè)競爭對(duì)手，那就是三星。但是三星相比于臺(tái)積電，還存在很大的差距，雖然目前這兩家都能夠量產(chǎn)市面上最為先進(jìn)的5nm芯片，而三星的良品率低是一大硬傷。

三星主動(dòng)出擊

韓國三星電子在半導(dǎo)體代工領(lǐng)域向臺(tái)積電制造發(fā)起正面挑戰(zhàn)。三星確定采用新一代生產(chǎn)技術(shù)EUV光刻機(jī)的量產(chǎn)體制，計(jì)劃用十年的時(shí)間來挑戰(zhàn)臺(tái)積電世界首位的地位。

三星電子副會(huì)長、三星集團(tuán)實(shí)際大當(dāng)家李在镕（Lee Jae-yong）10月13日在為期一周的歐洲之行期間，在位于埃因霍溫的ASML總部會(huì)見了該公司的高層管理人員，包括首席執(zhí)行官彼得·溫林克（Peter Wennink）和首席技術(shù)官馬丁·范登布林克（Martin Van Den Brink）。

在成為三星電子實(shí)際的掌門人以來，李在镕在多個(gè)場合都發(fā)揮了關(guān)鍵作用，去年韓美爆發(fā)貿(mào)易沖突之際，日本停止了對(duì)韓國三星、LG等公司關(guān)鍵物料的出口，后來也是李在镕親自前往日本會(huì)見各大供應(yīng)商以尋求解決辦法。

三星方面證實(shí)，此次會(huì)議涵蓋了雙方共同感興趣的各種問題，例如ASML出售EUV設(shè)備的計(jì)劃，以及雙向合作開發(fā)下一代存儲(chǔ)芯片的細(xì)節(jié)。最重要目的其實(shí)是親自催促對(duì)方，提前1個(gè)月交貨生產(chǎn)先進(jìn)制程不可或缺的9座EUV（極紫外光微影臺(tái)）。在抵達(dá)首爾時(shí)，李在镕特別表示，他“在探索與EUV設(shè)備制造商建立牢固關(guān)系的方法”。相關(guān)資料顯示，三星與ASML在多年來一直是合作伙伴關(guān)系，三星也在2012年投資入股ASML公司以加強(qiáng)合作，目前三星持有ASML 1.5%股份。

而臺(tái)積電與目前全球唯一的極紫外光刻機(jī)供應(yīng)商ASML也合作緊密，已獲得了大量的極紫外光刻機(jī)。在8月份的全球技術(shù)論壇期間，臺(tái)積電曾透露全球目前在運(yùn)行的極紫外光刻機(jī)中，他們約有一半，產(chǎn)能則是預(yù)計(jì)占全球的60%。

三星要想實(shí)現(xiàn)篡位目標(biāo)，非得加大EUV采購不可。ASML包括已交付和已接單的EUV總數(shù)約70臺(tái)，臺(tái)積電就過半，三星已啟用10臺(tái)，就算加上李在镕親催提早交貨9臺(tái)，數(shù)量上勉強(qiáng)可以暫時(shí)逼近臺(tái)積電已啟用的20幾臺(tái)。

臺(tái)積電雖然領(lǐng)先于三星，但是二者相差的其實(shí)并不是很大，臺(tái)積電還是對(duì)三星有所顧忌。如過去3納米架構(gòu)也是率先由三星喊出將從目前采用的FinFET（鰭式晶體管）改變成GAA（閘極全環(huán)） —— 此舉是為了搶救現(xiàn)在三星在7納米、5納米良率偏低的原因，因?yàn)镚AA架構(gòu)在實(shí)驗(yàn)室里面被發(fā)現(xiàn)，其抑制漏電的狀況比起FinFET架構(gòu)要好得多，若能有效控制漏電，對(duì)于芯片的效能表現(xiàn)將有所幫助。

針對(duì)三納米延續(xù)FinFET架構(gòu)一事，臺(tái)積電的首席科學(xué)家黃漢森表示不與三星同調(diào)改采GAA，除了是包括成本、客戶IC設(shè)計(jì)銜接等問題外，臺(tái)積電依舊有能力在制程進(jìn)入更小的階段上，仍采用原架構(gòu)并且維持產(chǎn)品的效能表現(xiàn)，展現(xiàn)了晶圓代工龍頭在技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)地位。

雖然現(xiàn)在臺(tái)積電在該領(lǐng)域占據(jù)著主導(dǎo)地位，但三星也越來越多地從英特爾(Intel)、高通(Qualcomm)和英偉達(dá)(Nvidia)等全球芯片設(shè)計(jì)公司獲得芯片制造訂單。在最新的芯片制造訂單中，三星在其位于京畿道華城的工廠開始使用極紫外(EUV)光刻設(shè)備批量生產(chǎn)高通最新的應(yīng)用處理器驍龍875。

臺(tái)積電的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)得到持續(xù)鞏固，同時(shí)外部市場環(huán)境也會(huì)提供長期利好?？雌饋砼_(tái)積電的晶圓代工龍頭地位會(huì)愈加穩(wěn)固，而其在整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)內(nèi)的霸權(quán)也將更加牢不可破，然而事實(shí)并不像表面看起來那樣簡單。

當(dāng)臺(tái)積電放棄12nm以下先進(jìn)制程投資，格羅方德放棄7nm以下先進(jìn)制程研發(fā)之后，臺(tái)積電真正意義上的挑戰(zhàn)者只剩下三星。而三星也絕不會(huì)輕易放棄對(duì)臺(tái)積電的追趕，并且對(duì)它的威脅程度也在不斷提升。從實(shí)際來看，三星對(duì)臺(tái)積電的威脅是全方位的。

三星和臺(tái)積電兩強(qiáng)爭霸

在半導(dǎo)體先進(jìn)制程工藝方面，特別是行業(yè)進(jìn)入14nm時(shí)代以后，玩家迅速減少。本來是英特爾、三星和臺(tái)積電三足鼎立的局面，但由于在過去5年里，英特爾在工藝技術(shù)進(jìn)度方面的不給力，一再延誤，使得近兩年10nm及更先進(jìn)制程市場，不見了三足鼎立的局面，只有三星和臺(tái)積電兩強(qiáng)在爭。

在三星和臺(tái)積電兩強(qiáng)爭霸中，2015年為蘋果代工的A9芯片在iPhone 6s上的續(xù)航能力不及臺(tái)積電所生產(chǎn)芯片一事出現(xiàn)之后，三星就再也未能獲得蘋果A系列處理器的代工訂單，蘋果的訂單也就全部交給了臺(tái)積電，也成為了臺(tái)積電最大的客戶。

技術(shù)的領(lǐng)先也讓臺(tái)積電吸引了不少的廠商，華為也是臺(tái)積電客戶，并且還是第二大客戶。這樣一來臺(tái)積電的發(fā)展就越來越快速，在芯片制程工藝方面，三星落后于臺(tái)積電一段時(shí)間，相同的制程工藝，臺(tái)積電都是率先大規(guī)模投產(chǎn)。

臺(tái)積電的5nm工藝，在今年一季度就已大規(guī)模投產(chǎn)，三季度貢獻(xiàn)了約10億美元的營收，預(yù)計(jì)四季度將超過26億美元。更先進(jìn)的3nm工藝方面，臺(tái)積電目前也在按計(jì)劃推進(jìn)，計(jì)劃在2021年風(fēng)險(xiǎn)試產(chǎn)，2022年大規(guī)模投產(chǎn)。并且2nm芯片也已經(jīng)獲得了突破，目前已經(jīng)在建設(shè)晶圓廠，為2nm芯片產(chǎn)能做打算。

同時(shí)，臺(tái)積電對(duì)于光刻機(jī)也是加大引進(jìn)的力度，預(yù)計(jì)到2021年底，臺(tái)積電EUV光刻機(jī)將增至55臺(tái)左右，而三星能采購的數(shù)量僅25臺(tái)，差距明顯，因此，EUV光刻機(jī)成為先進(jìn)制程之爭的關(guān)鍵資源。那么面對(duì)勁敵臺(tái)積電的動(dòng)作，三星也不可能無動(dòng)于衷，從三星的董事長李在镕親自前往ASML公司洽談光刻機(jī)事宜，可以看出三星對(duì)于光刻機(jī)有多么的迫切了。在目前三星芯片代工領(lǐng)域的市場份額落后臺(tái)積電的情況下，要想在5納米和3納米上實(shí)現(xiàn)反超，光刻機(jī)是重要的一環(huán)。

現(xiàn)在臺(tái)積電具有壓倒性的優(yōu)勢(shì)，三星想要在十年的時(shí)間里要超越臺(tái)積電搶占第一，看來還是有一定的難度，不過三十年河西，三十年河?xùn)|，誰也說不好。只能說這個(gè)一個(gè)富有挑戰(zhàn)的目標(biāo)，而至于結(jié)果還得等到那時(shí)候揭曉。

現(xiàn)在摩爾定律已經(jīng)接近極限，之后必然會(huì)產(chǎn)生一些新興的事物，現(xiàn)在的臺(tái)積電在3nm以及2nm已經(jīng)遙遙領(lǐng)先了。但是當(dāng)摩爾定律到達(dá)極限的時(shí)候，新興的行業(yè)開始出現(xiàn)，或許到那時(shí)半導(dǎo)體行業(yè)將再次洗牌，再次迎來一個(gè)新的局面。

爭奪晶圓代工市場

芯片需求的上漲對(duì)晶圓代工廠商的作用是顯而易見的，特別是對(duì)于依賴先進(jìn)制程的高性能芯片，7nm、5nm等制程的加持不僅讓性能有了飛躍的提升，在功耗的控制上也有更多的余地。對(duì)于大部分依賴先進(jìn)制程的芯片公司而言，從晶圓代工廠商中搶訂單已經(jīng)成為了頭等大事。

前些年進(jìn)軍晶圓代工市場的英特爾，市場拓展速度緩慢，同時(shí)，由于自身先進(jìn)制程技術(shù)不夠成熟，英特爾在2020年第二季度財(cái)報(bào)中曾經(jīng)提到，基于7nm的CPU相對(duì)于預(yù)期計(jì)劃大約滯后了6個(gè)月，這將最初計(jì)劃2021年底推出7nm芯片的時(shí)間節(jié)點(diǎn)延期到至少2022年。

再加上其整體芯片制造產(chǎn)能未能跟上市場需求的步伐，在2019年出現(xiàn)了CPU大缺貨的局面，這也在客觀上給了AMD迅速追趕的機(jī)會(huì)。為了遏制這一態(tài)勢(shì)，近一年來，英特爾正在認(rèn)真考慮將更多的芯片，特別是其核心產(chǎn)品CPU外包代工生產(chǎn)，而具備接單實(shí)力的廠商，也只有臺(tái)積電和三星了。

論是臺(tái)積電還是三星都非?？释玫接⑻貭柕挠唵?，因?yàn)檫@會(huì)給它們帶來十分可觀的收入。由于存儲(chǔ)芯片市場疲軟，對(duì)三星的營收產(chǎn)生了很大影響，因此，三星的晶圓代工產(chǎn)能利用率下降，想尋找新客戶，英特爾是其主要的爭取對(duì)象，若能拿到英特爾的大單，無疑可進(jìn)一步增強(qiáng)其今后與臺(tái)積電競爭的底氣和決心。英特爾將在2021年初宣布其芯片外包決定，而且可能不止一種方案。拭目以待吧。

目前，全球市場8英寸晶圓供給缺口近二成，使得相應(yīng)代工產(chǎn)能非常吃緊，漲價(jià)聲音不斷。如果能夠抓住這一波晶圓代工市場產(chǎn)能短缺的行情，未來臺(tái)積電與三星的爭奪戰(zhàn)將更具看點(diǎn)。據(jù)悉，三星正考慮針對(duì)旗下的8英寸晶圓廠進(jìn)行投資，以提高生產(chǎn)效率，滿足市場需求。

花費(fèi)大筆資金改造老舊產(chǎn)線，能否產(chǎn)出與之匹配的效益？三星的這一投資計(jì)劃也遭到了部分的質(zhì)疑。不過，考慮到8英寸晶圓業(yè)務(wù)占據(jù)公司較高比例的營收，三星仍在積極推進(jìn)這一行動(dòng)。而臺(tái)積電的8英寸晶圓業(yè)務(wù)所占比例較小，如果三星能夠抓住這一波市場機(jī)遇，則有望縮小與臺(tái)積電之間的市占率之差。

臺(tái)積電一直以來在價(jià)格上比較強(qiáng)悍，而三星過往都有可能以低于臺(tái)積電20-35%的價(jià)格來搶單。而且相對(duì)于臺(tái)積電而言，三星在資金籌集方面具有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樵摴灸軌蛲ㄟ^其他業(yè)務(wù)部門的獲利來進(jìn)行投資。三星最大的致命傷是作為一個(gè)IDM半導(dǎo)體業(yè)者，同時(shí)又身兼晶圓代工，若是有手機(jī)芯片IC設(shè)計(jì)業(yè)者要來下單，難免會(huì)擔(dān)心企業(yè)的商業(yè)機(jī)密被竊取，而這一點(diǎn)一直是三星的罩門。

三星不僅擁有晶圓代工技術(shù)，同時(shí)也具備記憶體優(yōu)勢(shì)，因此近期端出了3D IC封裝技術(shù)X-Cube，該技術(shù)采用硅穿孔科技（through-silicon Via，TSV ），除了能塞入更多的記憶體、讓資訊的傳輸路徑大幅縮短外，同時(shí)也可加快數(shù)據(jù)傳送速度跟能源效益，能滿足5G、AI甚至是高效能運(yùn)算的需求，X-Cube將可用于7納米跟5納米先進(jìn)制程上。

不只是三星，臺(tái)積電在今年技術(shù)論壇上也推出3D硅堆疊與先進(jìn)封裝技術(shù)家族的3D Fabric平臺(tái)，包括CoWoS、整合型扇出（InFo）以及系統(tǒng)整合芯片（TSMC-SoIC）等，都是透過異構(gòu)整合的方式搶進(jìn)高級(jí)封裝市場，滿足顧客需求的技術(shù)。

2018年裸退的臺(tái)積電創(chuàng)辦人張忠謀，將三星視為“可畏的對(duì)手”，他在去年接受媒體專訪，提及對(duì)手三星時(shí)直言：臺(tái)積電跟三星的戰(zhàn)爭絕對(duì)還沒結(jié)束，我們只是贏了一、兩場battle（戰(zhàn)役），整個(gè)war（戰(zhàn)爭）還沒有贏。

或許三納米轉(zhuǎn)換架構(gòu)只是一個(gè)開端，接著不僅有下一代、還有下下一代的技術(shù)節(jié)點(diǎn)要跟臺(tái)積電進(jìn)行肉搏戰(zhàn)，同時(shí)半導(dǎo)體隨著5G時(shí)代的到來而產(chǎn)生出各種全新的應(yīng)用，如第三代化合物半導(dǎo)體等，對(duì)不論是臺(tái)積電或三星而言，絕對(duì)都是全新的功課。三星都還在努力中，臺(tái)積電又怎能輕易松懈。這場雙雄的斗爭結(jié)果會(huì)如何，大家都還在看。