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《中国经济周刊》采访人员 杨琳
现在晶圆代工行业 , 台积电和三星双雄称霸 。
技术领先、制造优越和客户信任 , 是台积电创始人张忠谋口中的三大看家本领 , 并以此与三星搏杀多年 。
手握5nm量产工艺 , 让两大巨头在全球占据绝对优势 , 但二者的市占率依然颇有差距 。 如今 , 下一场“3nm战役”蓄势待发 , 三星野心勃勃 , 能否掀翻台积电 , 创造奇迹?
台积电三星瓜分7成市场
去年12月 , 拓璞产业研究院公布2020年第四季度全球前十大晶圆代工厂营收排名预测 , 榜单显示 , 两家公司瓜分了市场 72%的份额 , 台积电以55.6%的市场占有率稳居榜首 , 比排在第二的三星高出39.2个百分点 , 差距颇大 。
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曾经在张忠谋口中“700磅的大猩猩”的老对手英特尔 , 由于近年在先进制程工艺上表现疲软 , 已经被挤出榜单 。
2020年 , 英特尔被传考虑将部分芯片制造业务外包 , 今年初 , 外界曝出其正与台积电和三星就此开展洽谈 。 近期 , 索尼预计2021年底推出的CMOS图像传感器(CIS)也被传出即将外包 。
如今 , 如英特尔、索尼在内的IDM大厂已有外包之势 , 这无疑将进一步扩大亚洲两大龙头企业的领先优势 。
据全球调研机构Counterpoint Research数据显示 , 2020年 , 全球芯片代工行业收入约为820亿美元 , 同比增长23% 。 2021年这一数据将继续上升 , 达到920亿美元 , 同比增长12% 。 其中 , 台积电销售额有望同比增长13%-16% , 三星电子在高通和Nvidia等客户的推动下 , 将实现20%的同比增长 。 两家企业增长均超出行业平均增长水平 。
从掌握先进制程工艺方面看 , 二者也是并驾齐驱 。 目前 , 芯片制程最先进、并能实现量产的是5nm制程 , 全球范围内 , 掌握此制程量产能力的台积电和三星电子两家企业 。
不过 , 由于三星5nm 芯片被曝良率低的问题 , 让外界对其工艺水平存疑 。 近期 , 有台媒称 , 因高通采用三星5nm工艺的高端5G芯片骁龙888 , 此前出现功耗异常问题 , 有业内人士预计 , 高通在2021年底的下一代骁龙895芯片订单将重归台积电 。
回溯二者多年搏杀史 , 最经典的战役莫过于2015年的“抢苹大战” 。
彼时 , 苹果发布的iPhone 6s和iPhone 6s Plus搭载A9芯片 , 采取双供应链策略 , 台积电三星共同代工 , 分别采用16nm、14nm工艺 , 但随后 , 制程更先进的三星却“翻车”了 , 被曝出功耗高的问题 。 此后 , 苹果A9以后的每一代A系列芯片订单 , 都被台积电收入囊中 。
不过 , 对于对手三星 , 台积电从不敢掉以轻心 。
2019年 , 已经退休的台积电创办人张忠谋提及三星时直言:台积电跟三星的战争绝对还没结束 , 我们只是赢了一两场battle(战役) , 整个war(战争)还没有赢 。
另外 , 去年12月 , 欧洲媒体报道称 , 包括法国、德国、意大利在内的19个欧洲国家签署了一项联合声明 , 致力于提高芯片设计能力和建设生产共产 , 朝领先节点发展 。
再看美国方面 , 2020年6月 , 美国议员提出《2020美国晶圆代工法案(AFA)》 , 建议美国向各州芯片制造业、国防芯片制造业投入共计250亿美元资金;今年1月 , 美国通过的《国防授权法案》也包括鼓励芯片制造措施;从2020年5月至今 , 美国先后允许台积电和三星在美建设生产线 。
可见 , 面对两大巨头的发展势头 , 欧洲和美国都“坐不住”了 。
“ 3nm抢滩战”
两家企业对先进制程的研发进度 , 一直咬得很紧 。
7nm , 台积电在2018年4月实现量产 , 领先三星近一年;5nm , 台积电在2020年上半年量产 , 三星是在当年下半年;3nm , 台积电三星都预计2022年实现量产 。
不过 , 近期有外界传言称 , 两家巨头在3nm制程工艺技术开发中都遇到瓶颈 , 有推迟进度的可能 。 不过 , 这一消息没有得到官方证实 。
无论是否推迟量产进度 , 3nm都是两家巨头下一场抢滩战的关键 。
【三星|台积电的对手,只剩三星?】实际上 , 两家企业为此布局已久 , 尤其是三星近两年的频频动作 , 在外界眼里 , 这是想以此占领3nm领域 , 甚至超过台积电 。
2019年4月 , 三星发布“半导体愿景2030”蓝图 , 宣布在2030年前投资1160亿美元升级芯片设计和代工业务 。 彼时 , 5nm还没实现量产 , 市场已经猜测 , 三星意在3nm 。
今年1月 , 外媒报道称 , 三星将投资170亿美元(约合1101亿元人民币)在美建芯片代工厂 。 目前三星在美国奥斯汀的晶圆代工厂主要生产14nm、28nm、32nm制程的芯片 , 工艺落后 , 不能满足日后需求 。分页标题#e#
值得注意的是 , 去年5月 , 台积电同样宣布在美国亚利桑那州投资建设新厂 , 投资120亿美元建设5nm的芯片生产线 。
在扩大生产产能的同时 , 双方的光刻机争夺战进入白热化 。 这是芯片制造中最复杂的核心设备 , 先进工艺进入5nm、3nm节点 , 必须使用EUV极紫外光刻机 , 全球只有荷兰ASML(阿斯麦)能造 , 也有“得EUV者得先进工艺”的说法 。
为争取更多供货 , 2020年10月 , 三星电子副会长李在镕亲赴荷兰ASML , 与ASML的 CEO、CTO 进行会谈 。
再看技术层面 , 同样是3nm工艺 , 台积电和三星采用完全不同的技术 。 台积电仍基于7nm、5nm 使用的FinFET工艺 , 而三星将采用一种新的环绕栅极(GAA)工艺技术 。 GAA与5nm FinFET工艺相比 , 有望在相同功耗情况下提升性能超30% 。
对于三星的新变革 , 外界的声音有期待 , 有质疑 。 彭博社称 , 如果三星成功 , 将会打破苹果、AMD依赖台积电的平衡 。
而国外半导体专业论坛SimiWiki创始人Daniel Nenni 则认为 , 三星困难重重 。 Daniel在行业有超30年的工作经历 , 曾出版过半导体领域的专业著作 , 他在去年11月发布《三星工厂能和台积电竞争吗?》一文 , 认为三星在3nm工艺上存在三个挑战 。
一是客户信任 , 三星是IDM公司 , 晶圆代工只是其中一项业务 , 需要让其芯片设计客户相信彼此之间是公平竞争 。 二是产品良率问题 , 三星曾被良率问题困扰 , 引用新技术GAA 值得敬佩 , 需要让客户相信产品的良好性能 。
还有很重要的一点是产品生态问题 。 3nm工艺 , 台积电基于已有技术FinFET EUV , 有EDA、IP和服务公司组成的庞大生态系统的支持 , 而三星必须建立新的GAA系统 。 “相信我 , 这听起来并不容易 。 ”Daniel Nenni说 。
三星代工厂真的可以与台积电竞争吗?
“抱歉 , 不是今天 , 不是3nm 。 ”Daniel Nenni说 。
责编:姚坤
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标题:三星|台积电的对手,只剩三星?