三星3nm兩年後趕超臺積電,<20nm產能臺灣僅為韓國一半

2020-12-08 華強微電子

11月18日消息,三星電子正向下一代晶片業務投入1160億美元,其中包括晶圓代工,三星正在加速與iPhone晶片製造商臺積電展開競爭,或將在2022年大規模生產3nm晶片,希望在兩年後縮小與其差距,甚至生產業內最先進的半導體。

畢竟,在時間節點的選擇上,三星與臺積電此前預計在2022年下半年3nm晶片量產的目標是一致的。鑑於臺積電在7nm與5nm順利量產至逐步放量都領先三星約兩年,這將是兩強近年先進位程競逐賽中,最接近的一次。

技術上來看,三星希望通過採用「GAAFET」技術,可以做得更好甚至彎道超車。因為,這種技術改變了「遊戲規則」,它可以更精確地控制跨通道的電流、縮小晶片面積並降低功耗。而臺積電還是延續以往更為穩妥的路線,選擇成熟的FinFET架構用於其3nm製程。

另外,有分析師認為,三星選擇的GAA技術有望在2024年被臺積電用於2nm製程工藝,甚至提前到2023年下半年。換言之,如果一切順利的話,三星最早能夠在臺積電2023年開始2nm生產之前,實現「趕超」。顯然,三星希望在晶片製造和5G網絡等先進領域重新實現領導地位,以推動其下一階段的增長。

編者認為,臺積電近年特別是今年,即便在限售令之下,各種供不應求與爆單,一家獨大的臺積電,賺得盤滿缽滿,三星也都看在眼裡。最核心的是,不同於一般臺系的終端代工體系,臺積電作為臺灣利潤率最高的科技公司,代表著臺灣地區科技含金量的最後一塊陣地,三星近年來頻頻遇挫,特別是在華的投資,都需要在不斷升級產業的水平,謀求更大的市場。

去年,臺積電控制了超過一半的晶片製造市場,而三星則不到20%。因此,三星做夢都想趕上臺積電,甚至尋求通過首次採新技術來彎道超車。不過,如果三星在初始階段不能快速提高高級節點的產量,也會面臨虧損的境地。

儘管三星已經在存儲和顯示器領域做到全球頂尖,但代工及邏輯晶片行業還面臨著巨大的競爭壓力。而三星半導體今年的投資主要也是為了支持其主導地位的內存業務,與發展高級邏輯晶片也並非直接相關。製造處理器比內存複雜得多,其生產產量也更難控制,客戶或許還需要定製方案,這給快速複製帶來許多阻礙。

根據 IC Insights昨日(17日)剛剛發布的《2020-2024年全球晶圓產能》報告,未來幾年後,10nm以下工藝的IC產能預計步入快速增長階段。到2020年底,該工藝產能預計將佔總產能的10%,2022年將首次超過20%,而在2024年達到全球產能的30%。

顯然,工藝製程不斷縮小的動機是巨大的,但隨著晶片的製程越來越先進,IC設計製造精度的提高,也會讓邊際收益遞減,不斷擴展的成本優勢已不再像過去,讓不少業內人士懷疑功效的提升是否跟得上成本的增加。

最基本的,先進位程相關的設備成本已經飆升至許多IC供應商無法承受的地步。因此,目前只有臺積電、三星和英特爾寥寥幾家廠商有10nm以下工藝技術的晶圓廠。

正因如此,英特爾今年重磅宣布,將考慮外包生產其最重要的晶片,這無疑也佐證了,隨著技術的不斷演進,晶片代工行業頭部效應和專一性更為凸顯。鑑於業務複雜程度的縱深發展,以往那種「打醬油」的玩法已經跟不上時代的潮流了。

此外,IC insights還提供了一些關鍵性數據:

在20nm以下的工藝當中,韓國擁有66%的產能,這得益於三星和SK海力士的廠商對高密度DRAM,快閃記憶體和三星應用處理器的相對壟斷。從國家層面來看,韓國的領先優勢是非常明顯的。

而得益於臺積電的先進工藝一家獨大,中國臺灣20nm以下工藝的產能也超過35%。除此之外,28nm、45/40nm和65nm世代也為臺積電和聯電等代工廠創造了大量業務。

中國大陸大多數20nm以下的產能則由包括三星、英特爾和臺積電等其他國家的廠商控制,長江存儲和中芯國際是僅有的提供20nm以下製程技術的中國大陸公司。

編者認為,目前來看,雖然三星獲得了一定的市場訂單,但臺積電的客戶群體龐大,很多都是長期合作過來的,設計和製造已經磨合得很好了,成本上的控制也能去到一個相對穩定水平。

不過,此消彼長,行業也會帶來一些新的機會,而即使臺積電目前是一家獨大,但也無法迅速擴大產能,包括滿足所有需求。全球化的時代,客戶也希望不受牽制,培養「備胎」而使用多個代工廠,這對於其他廠商來說,也是一次逆襲的機會。

從歷史上來看,三星與英特爾的企業文化不盡相同,在某些領域還是相對堅持的,並沒有放棄晶片製造,今年在韓國南部城市開始其第一家基於EUV的專用工廠生產,而第二家工廠在平澤,計劃於2021年下半年量產,屆時,其代工業務的增長率也將會去到一個新的水平。

總的來說,三星近期動作頻頻,上周剛剛發布完自家5nm製程的5G晶片,本周又積極宣傳3nm技術藍圖,發布消息密集,宣示性意味也濃厚。儘管三星在製造晶片和終端設備領域都有建樹,能夠設身處地預見和滿足其客戶的工程技術要求,例如打包到單個模塊中的能力。但對客戶來說,無疑等於直接將生產外包給競爭對手,這是許多廠商忌諱的事情,最起碼,臺積電沒有與客戶進行直接競爭。

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