三星半導(dǎo)體“以退為進”，臺積電更需小心謹慎

來 源：雷科技數(shù)碼3C組

四個月前，三星電子副董事長李在镕開啟了自己的訪歐之旅，最關(guān)鍵的還是荷蘭，不僅與多名 ASML 高層舉行了會談，轉(zhuǎn)頭還向荷蘭總理要起支持：

千萬確保 ASML 穩(wěn)定供應(yīng) EUV 光刻機。

過去兩年蔓延全球的芯片短缺問題，主要還是局限在成熟制程，但問題已經(jīng)要蔓延到了先進制程。據(jù) 6 月初 WSJ 報道 ，部分臺積電客戶收到警告，表示該公司未來兩年擴產(chǎn)速度將不如預(yù)期，主因是包括 EUV 光刻機在內(nèi)的制造設(shè)備缺少，分析師指 2024 年先進制程工藝的缺口可能高達 20%。

但 ASML 產(chǎn)能終究還是有限，甚至三星自身的戰(zhàn)略也有了變化。

據(jù) 10 月 25 日韓國經(jīng)濟新聞的報道 ，三星電子調(diào)整了戰(zhàn)略方向，將擴大投資成熟制程工藝。三星電子半導(dǎo)體代工事業(yè)部計劃到 2024 年將傳統(tǒng)和特色工藝的數(shù)量增加 10 個以上，到 2027 年將對應(yīng)產(chǎn)能提高到 2018 年的 2.3 倍。

上周還有消息傳出 ，三星考慮將旗下更多芯片委外代工，除了已有的圓晶代工伙伴聯(lián)電，還會新增世界先進和力積電兩家協(xié)助芯片代工，主要仍是成熟制程。

在此之前，三星一直致力于在最先進的制程上與臺積電競爭。今年 6 月，三星 3nm 制程工藝正式量產(chǎn)，并首次用上全環(huán)繞柵極晶體管技術(shù)（以下簡稱 GAA）。臺積電則在近日再次對外確認，3nm 將在今年第四季度晚些時候開始量產(chǎn)，預(yù)計 2023 年開始滿載運行。此外，臺積電還指出在 2nm 工藝上才會引入 GAA 技術(shù)。

一方面在 3nm 上「領(lǐng)先」臺積電一步，另一方面卻在加大自身和委外成熟制程的產(chǎn)能。常識告訴我們，資源有限才所以需要資源配置，三星在擴大成熟制程工藝投資的同時，就要相對應(yīng)縮減在先進制程上的投入比例。

過去幾年，芯片代工廠在制程的「文字游戲」上愈演愈烈，英特爾、三星、臺積電對外說的同一納米制程實際上相差甚大，如英特爾的 10nm 制程工藝實際相近臺積電和三星的 7nm。

另一方面，三星在 3nm 節(jié)點首次引入 GGA 技術(shù)，有分析指該技術(shù)尚不成熟。目前尚不明晰三星引入 GGA 技術(shù)帶來的影響程度，但據(jù)中國電子報近期的報道，三星在先進制程芯片上深陷良率的泥沼，3nm 良率僅為 35%，臺積電 3nm 良率則達到了80%。

再加上此前三星在 4nm 上工藝表現(xiàn)，更多的高端客戶都在流向臺積電，包括長期選擇三星半導(dǎo)體進行芯片代工的高通。

去年底，高通發(fā)布全新命名的驍龍 8 Gen 1，但這塊 SoC 由于在發(fā)熱和功耗上存在重大問題，很大程度上影響了 Android 旗艦在高端手機市場的表現(xiàn)。后續(xù)終于轉(zhuǎn)而采用臺積電 4nm 工藝代工驍龍 8 Gen 1+，才終于在市場上挽回一點口碑和認可。

到了下一代驍龍 8 Gen 2，高通更是直接選擇了臺積電 4nm。再加上蘋果、英偉達、AMD、聯(lián)發(fā)科等，臺積電幾乎攘括了全世界最頂尖的芯片廠商。而三星的首發(fā)客戶，卻是一家中國礦機芯片廠商 PanSemi。

對三星來說，這無疑是相當糟糕的事情，畢竟目前新建一條 3nm 產(chǎn)線的成本約為 150-200 億美元，巨大的資金投入需要更多更高端的客戶訂單。

但三星眼下除了在臺積電的產(chǎn)能外獲得訂單，以及在價格上做出競爭以爭取對價格更敏感的客戶，似乎只能在更先進的 2nm 做出突破，或是在傳統(tǒng)工藝市場搶占臺積電的份額。

臺積電 22Q3 收入構(gòu)成，圖/臺積電

事實上，除了在先進制程上領(lǐng)先，臺積電 46% 的收入都來自傳統(tǒng)和特色工藝，尤其是目前市場占主流需求的 28nm，考慮到這些制程工藝都是臺積電過去 35 年推進工藝過程中「留下」的，占主要成本的圓晶廠投入基本都已收回，利潤更是可觀。

三星作為后進者，過去的選擇是在與臺積電競爭先進工藝的同時，積累不同階段工藝，如在圖像傳感器（CMOS）方面，傳統(tǒng)使用 28nm 工藝，三星卻將用于高級圖像傳感器的 17nm 工藝，與索尼競爭 CMOS 市場。

而引導(dǎo)三星的，大概是「在 2030 年成為世界第一的半導(dǎo)體代工企業(yè)」的目標。當然，這也意味著需要超越臺積電。

毫無疑問，臺積電不僅是全球最大的半導(dǎo)體代工企業(yè)，也在 7nm 和 5nm 的關(guān)鍵節(jié)點上成為了最大的贏家。根據(jù)臺積電今年第三季度財報，7nm 和 5nm 貢獻的收入已經(jīng)占到了整體的 54%。

這種優(yōu)勢目前來看還會繼續(xù)延續(xù)到 3nm 節(jié)點。蘋果 A17 芯片基本確認將由臺積電獨家生產(chǎn)，也有多個消息源指出 M2 系列高性能處理器也將由臺積電獨吞，此外還有高通將在 2023 年發(fā)布的旗艦芯片，甚至是英特爾的 15 代酷睿。

超能網(wǎng)引述 Twitter 用戶 @OneRaichu 指出，Arrow Lake-P 移動處理器將采用英特爾自己的 20A（原英特爾 5nm）工藝，Arrow Lake-S 桌面處理器采用臺積電的 N3（3nm）工藝。

至于 2nm 的節(jié)點，臺積電和三星都計劃在 2025 年實現(xiàn)量產(chǎn)，英特爾則更加激進地將 18A（接近臺積電 2nm）工藝定在 2024 年量產(chǎn)。但隨著制程逼近物理極限，摩爾定律越來越不能指導(dǎo)整個半導(dǎo)體行業(yè)繼續(xù)前進了。

根據(jù)臺積電的數(shù)據(jù)，摩爾定律指導(dǎo)整個半導(dǎo)體行業(yè)的時間遠遠超越戈登·摩爾劃定的壽命，如今一個 IC 設(shè)備可以容納多達 1000 億個晶體管——這已經(jīng)是極限了，即便是在蘋果 A16 小小的芯片上也能放下 160 億個晶體管。

A16 芯片，圖/蘋果公司

但正如英偉達 CEO 黃仁勛最近的提醒——「摩爾定律已經(jīng)死了，」逼近物理極限的制程工藝則是最后也最關(guān)鍵一堵墻。當硅基芯片突破 1nm 之后，量子隧穿效應(yīng)將使得「電子失控」，芯片失效。事實上，量子隧穿效應(yīng) 5nm 甚至 7nm 以下就已經(jīng)存在。

與此同時，量產(chǎn)先進制程芯片的成本越來越高。3nm 芯片的設(shè)計動輒就要 15 億美元，到了 2nm，臺積電僅產(chǎn)能布局就計劃投入 1 萬億新臺幣（約 2290 億人民幣），超過華為 2021 年整體收入三分之一。

「臺積電可能會失敗。隨著移動到下一個技術(shù)節(jié)點變得更加困難，任何人都可能跌倒，」英國《金融時報》引述經(jīng)濟歷史學(xué)家克里斯·米勒的看法稱，「或者，如果未來幾個技術(shù)節(jié)點的過渡比我們預(yù)期的更為艱難，臺積電的優(yōu)勢可能會變得不那么有意義?！?/span>

對后進者來說，這是趕超臺積電——也是全球頂級水平最好的機會，至于整個行業(yè)的問題，畢竟天塌了還有個高的頂著，這大概也是強者的煩惱吧。