芯片訂單有逆轉(zhuǎn)之勢，臺積電拉響警報

近日，三星晶圓代工業(yè)務(wù)陸續(xù)傳來好消息，首先，AMD 正在認真考慮使用三星 4nm 制程產(chǎn)線量產(chǎn)新一代 CPU，這表明三星 4nm 工藝的技術(shù)和良率水平達到了一個新的高度，完全可以與臺積電 4nm 制程匹敵了。之前這些年，AMD 最新 CPU 產(chǎn)品從來沒有走出過臺積電的制程產(chǎn)線，三星 4nm 制程的提升，進一步縮小了與臺積電的差距，也給后者增添了壓力。

不止 AMD，本來都屬于臺積電的高性能計算（HPC）芯片和車用芯片大單，近期也在改變動向，三星不斷接到 AI 芯片代工訂單，包括用于 AI 服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心的 GPU 和 CPU。

此外，Google、微軟和亞馬遜等互聯(lián)網(wǎng)巨頭都在開發(fā)自家的 AI 處理器。無論是 AMD 這樣的芯片大廠，還是互聯(lián)網(wǎng)巨頭，越來越希望減少對單一晶圓代工先進制程的依賴，隨著三星晶圓代工技術(shù)和良率的不斷成熟，給這些芯片大客戶提供了更多選擇。

突破 4nm 制程良率瓶頸

三星已將 4nm 制程良率提升到了 70% 左右，并重點在汽車芯片方面尋求突破。特斯拉已經(jīng)將其新一代 FSD 芯片交由三星生產(chǎn)，該芯片將用于特斯拉計劃于 3 年后量產(chǎn)的 Hardware 5（HW 5.0）計算機。

前些年，三星是特斯拉較早版本 FSD 芯片的代工合作伙伴，用于 Model 3、Model S、Model X 和 Model Y 等電動車，但在 2022 年，特斯拉轉(zhuǎn)向了臺積電，主要原因就是三星 4nm 制程的良率問題，此次，特斯拉訂單回流的關(guān)鍵，就是三星 4nm 良率取得大幅度進步。從目前的情況來看，特斯拉計劃同時采用臺積電和三星的先進制程產(chǎn)線，用于量產(chǎn)其第五代汽車芯片。

除了良率大幅提升，三星的價格優(yōu)勢也很誘人。今年 5 月，三星董事長李在镕和特斯拉 CEO 馬斯克會面，據(jù)悉，李在镕給出了非常優(yōu)惠的價格。

除了特斯拉，今年 2 月，三星和 Ambarella 達成協(xié)議，代工生產(chǎn)后者用于處理 Level 2-Level 4 自動駕駛的 CV3-AD685 芯片；4 月，三星還贏得了 Mobileye 的 ADAS 芯片訂單，之前，Mobileye 的相關(guān)芯片訂單都是交給臺積電的。

在汽車芯片站住腳后，三星先進制程將向 HPC 處理器進發(fā)，目標就是 AMD 和英偉達等大客戶。

三星的 4nm 制程主要分為五代，逐年迭代，它們是 SF4E、SF4、SF4P、SF4X 和 SF4A。2024 年，該公司將推出其第四代 4nm 制程工藝 SF4X，對標的是臺積電的 N4P 制程。據(jù)悉，SF4X 是專為數(shù)據(jù)中心 CPU 和 GPU 等高性能處理器量身定制的，這也是三星晶圓代工近年來第一個專門為高性能計算應(yīng)用設(shè)計的工藝節(jié)點。

3nm 之爭

臺積電的 3nm 在 2022 年第四季度量產(chǎn)，但那時沒有多少產(chǎn)量，直到 2023 年第三季度，蘋果新機大規(guī)模采用 3nm 制程處理器后，才開始放量，不過，從目前的情況來看，臺積電 2023 年版本的 3nm 制程還沒有達到其規(guī)劃的 N3E 版本水平，要到 2024 下半年才能進一步提升良率和成本效益。據(jù)臺積電介紹，與 5nm 相比，N3E 在相同功耗下速度提升 18%，在相同速度下功耗降低 32%，邏輯密度提升約 60%、芯片密度提升 30%。

三星的首個版本 3nm（SF3E）制程工藝量產(chǎn)時間是領(lǐng)先臺積電的，并且引入了全環(huán)繞柵極（GAA）技術(shù)，臺積電 3nm 則仍在使用 FinFET 工藝。不過，三星的 3nm 制程訂單較少，主要用于生產(chǎn)一些挖礦 ASIC。

對于三星來說，3nm 制程是其趕上臺積電的機會，據(jù)報道，三星 LSI 部門正在開發(fā) Exynos 2500，這是該公司首款采用 3nm 工藝的手機處理器，預(yù)計在 2024 下半年量產(chǎn)。如果三星自己設(shè)計的 3nm 制程 Exynos 處理器表現(xiàn)良好，可能會有更多客戶將訂單轉(zhuǎn)向三星。

良率方面，目前來看，臺積電的良率約為 70%，三星的也提升到了 60% 左右。

2024 年，臺積電將推出升級版本的 3nm 工藝，也就是 N3E，到那時，臺積電代工的性價比也將提升，三星的 3nm 必須進一步優(yōu)化成本效益，才能與臺積電競爭。

2024 下半年，三星也將推出新版本的 3nm（SF3）制程，據(jù)悉，與 SF4 相比，在相同功率下，SF3 的性能會提高 22%，在相同頻率和晶體管數(shù)量下，功耗可降低 34%，邏輯面積減少 21%。

2025 年，三星計劃推出新版本的 3nm 制程 SF3P，目標是爭奪數(shù)據(jù)中心、云計算 CPU 和 GPU 訂單。

三星欲在 2nm 翻盤

2025 年，三星將推出 2nm（SF2）制程，據(jù)悉，該工藝將采用背面供電技術(shù)，這樣可以進一步提升性能，因為供電電路被移到芯片背面，給正面留出了集成更多晶體管的空間。

在 2nm 制程之后，三星將增加晶體管的納米片數(shù)量，這樣可以增強驅(qū)動電流，提高性能，因為更多的納米片允許更多的電流流過晶體管，從而增強其開關(guān)能力和運行速度。更多的納米片還可以更好地控制電流，有助于減少漏電流，從而降低功耗。改進的電流控制也意味著晶體管產(chǎn)生的熱量更少，從而提高了電源效率。

臺積電計劃于 2025 年推出其 2nm 制程，也將采用納米片工藝，到那時，三星已經(jīng)在 GAA 晶體管方面擁有豐富的經(jīng)驗，這對晶圓代工很有利。因此，三星對 2nm 制程寄予厚望，希望在那時完全趕上臺積電，無論是工藝技術(shù)，還是良率，可以與后者分庭抗禮。

總體來看，三星晶圓代工的 SF5，SF4 制程良率都達到了 70% 左右，基于此，2024 年，有幾家大客戶將回歸。到 2025 年，SF2 制程很可能從臺積電那里爭奪更多訂單。

臺積電的挑戰(zhàn)

目前，臺積電穩(wěn)坐在全球晶圓代工龍頭寶座上，但該公司一點也不敢松懈，在競爭對手不斷加快追趕腳步的情況下，臺積電每年在新技術(shù)、工藝的研發(fā)，以及先進產(chǎn)線建設(shè)方面都投入了大量資金，然而，摩爾定律的逐漸「失效」使該公司的投資回報率不如前些年那么高了。

從 2023 年第三季度的財報數(shù)據(jù)來看，臺積電 3nm、5nm 產(chǎn)線營收上漲非常明顯，特別是 3nm，與 2022 年同期相比，今年對該公司整體營收提供了 6% 的貢獻，而去年幾乎為零?？傮w來看，臺積電先進制程（5nm、4nm、3nm）填補了其它制程節(jié)點營收下滑所形成的空缺。

通過分析各個制程節(jié)點的營收數(shù)據(jù)?？梢钥闯?，臺積電的每一個新制程工藝在出現(xiàn) 3 年后，其營收增長就停滯了，增量營收主要靠更先進的工藝來支撐。所以，該公司的營收增長幾乎完全依賴于最先進制程工藝的迭代。而從 10nm 開始，臺積電新制程工藝營收的迭代速度明顯放慢了。

從 7nm 開始，先進制程工藝的研發(fā)難度大幅提升，主要體現(xiàn)在成本方面，5nm 的研發(fā)成本達到 90 多億美元，3nm 的高成本已經(jīng)嚇退了臺積電的傳統(tǒng)大客戶，要等到明年的新版本 N3E 將成本降下來后才能下單。未來，2nm、1nm 等新工藝發(fā)展的難度更大，投入更高。

制程工藝迭代的速度明顯放慢，未來發(fā)展的難度越來越大，這就給競爭對手提供了追趕的空間和時間。

據(jù) TrendForce 統(tǒng)計，三星晶圓代工市場份額從 2023 年第一季度的 9.9% 上升至第二季度的 11.7%，營收從 27.57 億美元增加到 32.34 億美元。臺積電依然是該領(lǐng)域的霸主，但其市場份額下降至 56.4%。

此外，臺積電的財務(wù)也存在著一些問題。

知名半導(dǎo)體分析師陸行之表示：「在看到代工客戶庫存降低，產(chǎn)能利用率逐步回升，3nm 手機和 4nm 制程 AI 芯片代工復(fù)蘇之后，我反而開始被很多臺積電退休高管詢問，臺積電到底怎么了？」

陸行之說，很多人問，投資美國廠有經(jīng)過董事會的事先討論嗎，還是董事會已經(jīng)成為橡皮圖章？這幾年，臺積電的債務(wù)為何一路攀升？

陸行之指出，近年來，因為大規(guī)模的資本支出而開始大量發(fā)行公司債，同時，臺積電大量買入其它公司發(fā)行的債券。為何在張忠謀 2018 年退休之后，凈現(xiàn)金（Net cash to equity ratio =17%）和現(xiàn)金流沒出現(xiàn)問題的情況下，整體負債比例從 2018 年的 11% 增加到了 2023 年 6 月的 30%？

面對如此龐大又多樣的公司債券及政府公債市場，臺積電如何管理并應(yīng)對可能的爆雷風(fēng)險？從財務(wù)管理的角度來看，臺積電是否已決定偏離當(dāng)年張忠謀一直強調(diào)并嚴格執(zhí)行的「財務(wù)保守」原則？

強敵加入戰(zhàn)團

自 2021 年以來，英特爾積極投入晶圓代工業(yè)務(wù)（IFS），特別是在先進制程方面，明顯加快了迭代的節(jié)奏。與臺積電形成了既競爭又合作的關(guān)系。

為了提升競爭力，英特爾要在四年內(nèi)快速迭代出五個先進制程節(jié)點，目前，Intel 7 制程已經(jīng)量產(chǎn)，接下來，Intel 4 將登場，后續(xù)規(guī)劃將進展到 Intel 3、Intel 20A 與 Intel 18A。

產(chǎn)能方面，英特爾已經(jīng)陸續(xù)擴建位于美國亞利桑那州與俄勒岡州的晶圓廠，該公司還在墨西哥、愛爾蘭、以色列等地設(shè)有晶圓廠，并在中國大陸和馬來西亞設(shè)有封測工廠。

2022 年，英特爾宣布，規(guī)劃投資歐盟半導(dǎo)體研發(fā)及制造項目，相關(guān)投資范圍橫跨德國、愛爾蘭、意大利、法國、波蘭等地。

晶圓代工客戶方面，英特爾表示，高通將采用其 Intel 20A 制程來生產(chǎn)芯片，聯(lián)發(fā)科也將利用 IFS 的成熟制程來制造芯片。另外，AWS 將是第一個采用英特爾 IFS 封裝解決方案的客戶。

當(dāng)然，英特爾在晶圓代工發(fā)展道路上仍處于起步階段，短時間內(nèi)還難以對臺積電和三星構(gòu)成威脅。但新競爭者的加入，而且還是這樣一家強敵，會分食更多原本屬于臺積電的蛋糕，這顯然是后者不愿意看到的。

結(jié)語

從目前全球晶圓代工市場的格局來看，誰掌控了先進制程（7nm 及以下）技術(shù)和客戶，誰就能在整體市場中占有很高的份額，典型代表就是臺積電和三星，因為全球 95% 以上的 7nm 及更先進制程晶圓代工訂單都被這兩家瓜分了，而它們的綜合市場占有率分別達到了 56% 和 18% 左右。

要追趕臺積電，三星的關(guān)鍵點也是先進制程，而在 7nm、5nm 和 3nm 這幾波競爭中，三星都明顯落后。但隨著技術(shù)迭代越來越難，臺積電最先進制程工藝前進的腳步在放緩，同時，三星雖然落后，但其迭代的速度是在提升的。此消彼長，在可預(yù)見的 2nm 制程量產(chǎn)階段，三星有望抗衡臺積電。

對于臺積電來說，技術(shù)和商業(yè)拓展，以及美國政府帶來的額外負擔(dān)越來越重。未來幾年，臺積電在全球晶圓代工市場的份額很有可能會緩慢下滑。也希望三星和英特爾的市占率能夠逐步提升，畢竟，長時間的一家獨大，無論是對整個市場，還是對諸多 IC 設(shè)計公司來說，都缺少了更多、更好的選擇空間。