三星台积电对决3nm制程 芯片代工"双寡头"格局愈加强化
时间:2021-10-18 00:00:00来自:中国经营报字号:T  T

随着近年来芯片制造巨头在半导体产业中的地位日益凸显,先进制程正成为全球各国科技角力场的最前线。而最新的战火,已经烧到3nm制程。

记者注意到,在10月7日举行的全球年度晶圆代工论坛上,三星公布了其最新的芯片生产计划。三星代工业务负责人在本次论坛上透露,公司首批3nm芯片将于2022年上半年开始生产,而2nm制程也将于2025年进入量产。

三星方面表示,三星已确保3nm制程工艺有稳定良率,计划在明年6月份开始量产及代工相关产品,并采用新工艺。采用新工艺生产的芯片,性能较5nm将提升50%,能耗降低50%。另外,三星还首次推出17nm专业工艺技术,比28nm制程性能提升了39%,功耗效率提高了49%。

如此雄图,无疑也将竞争的矛头直接指向了目前芯片制造领域的霸主——台积电。Trend-Force数据最新显示,目前台积电的市场份额接近52.9%,是全球最大的芯片代工企业,而三星位居第二,市场份额为17.3%。在近几个季度的财报会议上,台积电总裁魏哲家就透露,3nm晶圆片计划今年下半年风险试产,明年可实现量产。而三星也一直对3nm工艺寄予厚望,不仅在多年前就已开始投入研发事宜,更在今年上半年宣布预备投入1160亿美元研发和生产3nm制程,以期赶超台积电。随着3nm制程工艺的竞争大幕拉开,两大巨头的竞争态势再度引发关注。

始自14nm的战事

三星在2018年的晶圆代工业务营收达到100亿美元。

三星与台积电首次在先进制程上的竞争可以追溯到2015年。在这一年,随着在14nm工艺上的成熟,三星开始抢下台积电的不少客户订单,不过,2016年的苹果A10处理器订单又被由台积电抢回,而三星此后再未独自吞下过苹果A系列处理器订单。

“三星的整合(IDM)模式跟台积电这种专职代工生意的厂商不同,三星自己的终端业务跟很多其芯片代工的客户形成了竞争,这也让部分客户转向台积电。”CHIP全球测试中心中国实验室主任罗国昭告诉记者。

正因如此,2017年5月,三星正式宣布调整公司业务部门,将晶圆代工业务部门从系统LSI业务部门中独立出来,成立三星电子晶圆代工厂,主要负责为全球客户制造逻辑芯片,从而与台积电进行纯晶圆代工正面竞争。这也让三星在2018年的晶圆代工业务营收达到100亿美元,市占率冲上14%,全球份额跃升至第二。

良好的势头也让三星有了更大的雄心。2019年4月,三星公布“半导体愿景2030”发展蓝图,准备在10年内投资1160亿美元,录用15000名专业人才,以期在2030年前大幅提升在晶圆代工市场竞争力,并在2030年超越台积电,登上产业龙头。

罗国昭向记者表示,在三星最新的计划中,以其在韩国国内扩建的极紫外光(EUV)光刻技术生产线对台积电威胁最大。该技术使用波长13.5nm的极紫外光,能制造出更精细、更清晰的电路,从而让芯片搭载更多元件,大幅提升运算能力与效率。

这也成为三星具备在3nm上与台积电掰手腕的资本。不过,市调机构DIGITIMESResearch却认为,三星3nm仍旧落后于台积电。研报指出,逻辑芯片制程现已达到5nm节点,且可量产者为数有限,台积电虽技术领先,但三星也积极追赶。

据记者了解,台积电2021年开始量产5nm制程,且正在兴建3nm制程工厂,目标2022年投入量产。台积电也执行半导体制造技术极限的2nm制程研发,并期望2024年达成量产目标。今年1月,有消息称苹果已经成为台积电3nm制程的首批客户,预先承包了台积电3nm制程的初期产能,同时英特尔也将采用台积电3nm制程生产绘图芯片、服务器处理器。

三星短期内或难赶超

应对台积电的强势回应之余,三星内部也存在挑战。

在先进制程上的不断追赶,让三星正在缩小与台积电的差距,但来自中国台湾的半导体资深分析师季维告诉记者,目前三星在产能与良率方面和台积电仍有一段差距,这种差距是短期内无法改变的。

统计数据显示,三星在2020年的晶圆月产能约为2.5万片,而台积电则为14万片,尤其是在目前最前沿的5nm制程方面,三星晶圆月产能约为5000片,而台积电约为9万片。“在产能方面,台积电还具有动态调配生产线能力,可以将产能利用率提高到110%~120%,这是三星所不具备的。”季维向记者指出。

而在良率方面,季维告诉记者,台积电的新制程接单标准是一般不低于75%,在14nm等成熟的工艺线,良率则能保证达到95%~98%。这也让台积电的优势更为巩固。

记者注意到,在最新通报会上,台积电表示,由于5nm需求强劲,该公司5nm系列在2021年的产能扩充计划比2020年会翻倍,2022年将比2020年增长3.5倍以上,并在2023年达到2020年的4倍以上。

同时,今年4月,针对三星的2030蓝图计划,台积电也明确放话,今年资本支出维持原定的150亿~160亿美元,并全力冲刺延用鳍式场效电晶体(FinFET)技术的5nm、3nm制程,预计2022年下半年量产,绝不让三星有“超车”的机会。

应对台积电的强势回应之余,三星内部也存在挑战。据韩国媒体引述多家供应商报道,由于三星迟迟未提高5nm的产品良率,使得三星在5nm产线的构建与客户抢夺上也陷入被动。

TrendForce的统计数据显示,2021年一季度台积电的代工

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