「三國殺」將至，三星欲在新戰(zhàn)場給臺積電沉重一擊

　　從今年*季度開始，電子半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈下游需求低迷狀況肉眼可見地傳導(dǎo)至晶圓代工業(yè)，實(shí)際上，從2022年第四季度開始，全球晶圓代工業(yè)就進(jìn)入了下行周期，在2023年第二季度，雖然各大晶圓代工廠的營收表現(xiàn)有所好轉(zhuǎn)，但總體依然低迷，特別是成熟制程，降價(jià)情況較為普遍，各家廠商的產(chǎn)能利用率普遍下滑，壓力增大，只能靠調(diào)整價(jià)格來爭取更多訂單。

　　晶圓代工進(jìn)入低迷期，這種狀況往往蘊(yùn)藏著商機(jī)，特別是對排名靠后的廠商來說，有機(jī)會超越排名靠前的廠商，三星就是這么想的。

　　據(jù)TrendForce統(tǒng)計(jì)，今年*季度，三星晶圓代工業(yè)務(wù)全球市場占比為9.9%，到了第二季度，市占率上升到了11.7%，營收從*季度的27.57億美元增加到32.34 億美元。*的臺積電，市占率則從60.1%下降至56.4%。這給了三星很大信心。

　　最近，三星聯(lián)合首席執(zhí)行官Kyung Kye-hyun在首爾國立大學(xué)的一次講座上表示，該公司在美國德克薩斯州泰勒市的晶圓廠將成為美國的*個(gè)量產(chǎn)先進(jìn)制程芯片的工廠，將在2024年開始大規(guī)模生產(chǎn)4nm芯片，*于臺積電在亞利桑那州的新建晶圓廠，因?yàn)楹笳吖て谘舆t，預(yù)計(jì)要到2025年才能量產(chǎn)。在這一點(diǎn)上，三星認(rèn)為擊敗了臺積電。

　　今年5月，三星電子半導(dǎo)體業(yè)務(wù)主管慶桂顯也曾表示：“老實(shí)說，我們的晶圓代工技術(shù)落后于臺積電，三星4nm制程落后臺積電兩年，3nm落后一年左右，一旦臺積電加入我們的2nm科技競賽，三星將*，我們能在未來5年內(nèi)超越臺積電。客戶偏好我們的GAA(Gate All Around)技術(shù)，幾乎所有大客戶都在跟我們合作，但我不能透露客戶名稱，三星的晶圓代工客戶群正在擴(kuò)充。”

　　可見，三星趕超臺積電的信心正在增加，之所以如此，是由多方面的因素決定的，包括先進(jìn)制程演進(jìn)越來越難，進(jìn)展速度減緩，自然就會給追趕者帶來機(jī)會，另外，臺積電美國晶圓廠進(jìn)展不順利，也是不能忽視的原因，當(dāng)然，最重要的因素還是三星的先進(jìn)制程(4nm和3nm)在量產(chǎn)、良率等方面的進(jìn)展。

　　014nm

　　2020年，臺積電N5(5nm)制程量產(chǎn)后，陸續(xù)發(fā)布了升級版的N5P、N4P和N4X等，因此，臺積電的4nm是5nm的強(qiáng)化版，在2022年全面量產(chǎn)，比三星更成熟，并且正在替代5nm的地位，成為營收主力，2022年第四季度，5nm和4nm制程營收占臺積電總營收的32%。

　　相比之下，雖然三星晶圓代工業(yè)務(wù)在2021年就量產(chǎn)了*代4nm制程(SF4E，之后幾代分別是SF4、SF4P、SF4X和SF4A)，但工藝并不成熟，良率很低，有為了先臺積電一步而倉促上馬的嫌疑，導(dǎo)致三星*客戶高通把訂單轉(zhuǎn)給了臺積電。2022下半年，為了提升4nm成熟度，三星調(diào)度旗下NAND Flash產(chǎn)線相關(guān)人員支持4nm代工生產(chǎn)，并在第四季度將月產(chǎn)能提升至2萬片晶圓。

　　2023上半年，三星開始量產(chǎn)第三代4nm制程(SF4P)芯片，在性能、功耗、芯片面積方面的表現(xiàn)都有所提升，目標(biāo)就是從臺積電那里爭奪高通、AMD、英偉達(dá)等大客戶的訂單。

　　據(jù)報(bào)道，截至今年4月，三星4nm產(chǎn)線的良率約為60%，而臺積電的為70%-80%。

　　高通主打中高端市場的Snapdragon 7 Gen 1芯片采用三星4nm制程生產(chǎn)，但由于良率和效能表現(xiàn)不如臺積電，高通將新款Snapdragon 7+ Gen 1芯片轉(zhuǎn)投入臺積電4nm產(chǎn)線。

　　今年7月，據(jù)韓國媒體報(bào)道，三星4nm良率已經(jīng)提升至75%，與臺積電持平，在這種情況下，三星獲得了更多大客戶訂單。據(jù)悉，繼取代臺積電，為英特爾旗下Mobileye生產(chǎn)芯片后，將再分食剛交由臺積電代工的特斯拉下一代全自動輔助駕駛(FSD)芯片大單，韓國產(chǎn)業(yè)人士指出，特斯拉下一代FSD芯片將由三星4nm生產(chǎn)，用于特斯拉計(jì)劃3年后量產(chǎn)的Hardware 5(HW 5.0)系統(tǒng)。

　　前些年，三星曾為特斯拉較早版本的FSD芯片代工，用于Model 3、Model S、Model X和Model Y等電動車，但特斯拉2022年轉(zhuǎn)投向了臺積電，因?yàn)槟菚r(shí)三星的4nm制程良率落后臺積電太多。

　　韓國產(chǎn)業(yè)人士指出，現(xiàn)在，特斯拉計(jì)劃同時(shí)和臺積電、三星合作，或完全把臺積電的訂單轉(zhuǎn)向三星，量產(chǎn)這款第五代汽車芯片，至于下一代汽車芯片，估計(jì)特斯拉將訂單分配給這兩家晶圓代工廠同時(shí)生產(chǎn)的可能性很高。

　　023nm

　　臺積電的*代3nm在2022年第四季度量產(chǎn)，但由于成本太高，且良率低，量產(chǎn)規(guī)模很有限，當(dāng)時(shí)，在業(yè)界形成了“干打雷，不下雨”的效果，今年下半年，隨著新版本N3E走向成熟，蘋果新機(jī)采用的A17處理器開始大規(guī)模量產(chǎn)，使得臺積電的3nm制程在2023下半年放量了。

　　臺積電表示，N3E制程對該公司全年?duì)I收的貢獻(xiàn)率為4~6%。

　　為追趕臺積電，在2022年推出SF3E的基礎(chǔ)上，三星在今年6月的VLSI國際會議上發(fā)布了最新版本的3nm制程(SF3)。SF3制程將采用3nm GAP技術(shù)。

　　SF3(3GAP)工藝技術(shù)是SF3E(3GAE)工藝的增強(qiáng)版本，并基于三星的多橋通道場效應(yīng)晶體管(MBCFET)技術(shù)。不過，三星似乎不愿意將SF3與SF3E進(jìn)行比較，或許是對這一版本還不夠自信吧，而是與SF4(4LPP，4nm低功耗增強(qiáng)版)進(jìn)行了比較，稱在相同功耗條件下，SF3的性能提升了22%，在相同的時(shí)鐘頻率和晶體管數(shù)量條件下，功耗降低了34%，邏輯面積減少了21%。

　　三星還表示，SF3可提供更好的設(shè)計(jì)靈活性，主要通過改變MBCFET器件的納米片通道寬度來實(shí)現(xiàn)。

　　到目前為止，無論是三星自家的LSI部門，還是找三星代工的客戶，都沒有正式推出基于SF3E工藝的商用高性能處理器，只有用于加密貨幣的挖礦芯片采用了三星的SF3E，但產(chǎn)量有限，且這種類型的芯片在業(yè)界沒有什么說服力。

　　接下來，我們就期待三星的新版本SF3工藝了，不過，2023年是沒戲了，要等到2024年才能看到效果。

　　臺積電的3nm(N3)制程，在經(jīng)歷了2022年的“雷聲大，雨點(diǎn)小”之后，2023下半年，終于迎來了大規(guī)模量產(chǎn)時(shí)刻，此次，采用升級版本的N3E后，成本和功耗都得到了有效控制，蘋果剛發(fā)布的新機(jī)旗艦所使用的A17 Pro處理器就是用N3E制造的。

　　A17 Pro擁有190億個(gè)晶體管，上一代的A16(4nm制程)是160億個(gè)，再向前追溯，A15(升級版5nm)有150億個(gè)晶體管，A14(5nm)有118億個(gè)晶體管，A13(升級版7nm)有85億個(gè)晶體管。從晶體管數(shù)量和制程演進(jìn)情況來看，N3E的性能提升還是比較明顯的，也沒有辜負(fù)臺積電3nm一年來的“臥薪嘗膽”。

　　關(guān)于3nm制程的良率，臺積電方面還沒有確切數(shù)字，有傳聞?wù)f是55%，而據(jù)韓國經(jīng)濟(jì)日報(bào)和BusinessKorea報(bào)道，知名半導(dǎo)體分析師樸相昱指出，三星3nm良率已經(jīng)提升至60%，據(jù)樸相昱分析，三星之所以能提高良率，一個(gè)很重要的原因是芯片市場低迷，晶圓廠產(chǎn)能利用率降低，三星可以投入更多測試晶圓用于改善良率，另外，采用環(huán)繞柵極(GAA)晶體管架構(gòu)也有助于提升良率。樸相昱認(rèn)為，目前，三星的3nm和4nm制程良率幾乎和臺積電相當(dāng)。

　　可以預(yù)見，2024將是3nm訂單爭奪的關(guān)鍵年，特別是對三星來說，要抓住臺積電產(chǎn)能和良率還沒優(yōu)化好，被蘋果一家大客戶填滿2023年產(chǎn)能，利用三星的價(jià)格優(yōu)勢，以及與臺積電相近的良率表現(xiàn)，提前拿下更多如高通、英偉達(dá)、英特爾等大客戶的訂單。

　　032nm

　　2nm制程距離量產(chǎn)還有至少兩年時(shí)間，從過去幾年的發(fā)展情況來看，到了2nm，三星和臺積電之間的差距就更小了，甚至是并駕齊驅(qū)。就像前文提到的，三星電子半導(dǎo)體業(yè)務(wù)主管慶桂顯表示要再5年內(nèi)超越臺積電，就是要以2nm為轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

　　三星從3nm制程開始，就使用了GAA工藝技術(shù)，相比之下，臺積電在2nm才開始使用該技術(shù)，三星相信這是一個(gè)很重要的優(yōu)勢。

　　采用GAA工藝生產(chǎn)的芯片比基于FinFET工藝的面積更小 (據(jù)悉可達(dá)45%)，且功耗更低 (三星稱可降低50%)。在3nm處，三星已經(jīng)積累了不少關(guān)于GAA的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，這對于該公司2nm制程的開發(fā)很有幫助。

　　另外，三星電子也在加緊建設(shè)先進(jìn)封裝產(chǎn)線，這在未來提升先進(jìn)制程產(chǎn)品力方面很重要，臺積電和英特爾都在這方面發(fā)力。

　　2020年，三星電子首次推出了用于7nm制程的3D堆疊封裝技術(shù)X-Cube，該公司在半導(dǎo)體業(yè)務(wù)部門內(nèi)組織了一個(gè)先進(jìn)封裝(AVP)業(yè)務(wù)團(tuán)隊(duì)，以加速下一代半導(dǎo)體后處理技術(shù)的研發(fā)。

　　可以預(yù)見，在2nm量產(chǎn)時(shí)，三星可以縮小與臺積電的差距，是否能夠超越，還需要進(jìn)一步觀察。

　　04“三國殺”時(shí)代將至，競爭愈加復(fù)雜

　　眼下，除了三星和臺積電，英特爾也在不斷在晶圓代工業(yè)務(wù)(IFS)上面發(fā)力，為了將更多資源投入到IFS上，英特爾不惜裁撤掉了多個(gè)面向未來的項(xiàng)目，包括RISC-V，服務(wù)器等。近些年，在認(rèn)清形勢后，英特爾也不再固執(zhí)地以高高在上的姿態(tài)面對先進(jìn)制程發(fā)展，而是更加務(wù)實(shí)，不再輕視競爭對手，將更多的工作落到了實(shí)處，效果也是明顯的，相對于前些年10nm制程的難產(chǎn)，英特爾7nm量產(chǎn)就順利多了，目前，該公司的4nm制程進(jìn)展也算順利，并計(jì)劃在2024年開始采用20A(2nm)制程制造芯片，在2025年采用18A制程制造芯片。

　　英特爾的發(fā)力給臺積電帶來了不小壓力，特別是在美國，前者正在新建兩座先進(jìn)制程晶圓廠，未來將與臺積電亞利桑那州4nm和3nm晶圓廠展開直接競爭，顯然，與在中國臺灣地區(qū)相比，在美國土地上生產(chǎn)芯片，英特爾相對于臺積電的勝算就高了很多，畢竟，天時(shí)、地利、人和，都在英特爾一方。

　　多出一個(gè)競爭對手，相對而言，對三星是有利的，畢竟，*一方想要穩(wěn)定的局面，而落后一方則更希望出現(xiàn)較大的變化，亂中取勝。

　　除了多出一個(gè)英特爾，臺積電也要面對自家越來越多的問題和挑戰(zhàn)，在全球新建晶圓廠，特別是在美國，制造的4nm和3nm芯片的成本比中國臺灣至少高出50%，保守估計(jì)，產(chǎn)能售價(jià)也要高出20%-30%。臺積電還在日本熊本新建晶圓廠，將在那里生產(chǎn)12nm、16nm、22nm和28nm芯片。據(jù)報(bào)道，臺積電日本工廠生產(chǎn)的芯片成本將比中國臺灣地區(qū)高出10%-15%。

　　這些對三星都是利好，因?yàn)樵摴�司可以低于臺積電的價(jià)格去爭取更多客戶訂單。

　　就美國新建晶圓廠而言，臺積電亞利桑那州工廠原計(jì)劃2024年量產(chǎn)，但受各種問題限制，不得不推遲到2025年了。而三星位于德克薩斯州泰勒市的4nm制程(SF4X)晶圓廠確定在2024年量產(chǎn)，并鎖定了*批客戶訂單，來自AI芯片設(shè)計(jì)公司Groq。單從這一點(diǎn)來看，三星確實(shí)在美國超越了臺積電。