積極推動(dòng)先進(jìn)制程研發(fā)，能否打破臺(tái)積電在芯片代工市場(chǎng)遙遙領(lǐng)先的局面呢?

10月3日，三星電子在美國(guó)加州硅谷舉辦“三星晶圓代工論壇&SAFE論壇”。論壇上三星芯片代工部門表示，將于2025年開始生產(chǎn)2nm制程工藝芯片，然后在2027年開始生產(chǎn)1.4nm工藝芯片。據(jù)了解，此前臺(tái)積電也曾規(guī)劃在2025年量產(chǎn)2nm芯片。

如果說“2nm決戰(zhàn)”還有數(shù)年時(shí)間，那么三星和臺(tái)積電的“3nm大戰(zhàn)”已經(jīng)一觸即發(fā)。今年6月，三星電子曾宣布稱公司已開始量產(chǎn)3nm芯片。而臺(tái)積電N3(即3nm)芯片也預(yù)計(jì)在今年下半年進(jìn)行量產(chǎn)。

為何在“消費(fèi)電子寒冬”之下，頭部芯片代工廠商紛紛加碼先進(jìn)制程?三星積極推動(dòng)先進(jìn)制程研發(fā)，又能否打破臺(tái)積電在芯片代工市場(chǎng)遙遙領(lǐng)先的局面呢?

三星和臺(tái)積電的先進(jìn)芯片之爭(zhēng)

目前，全球芯片代工市場(chǎng)呈臺(tái)積電和三星“領(lǐng)跑”的市場(chǎng)格局，其中臺(tái)積電優(yōu)勢(shì)地位明顯。

據(jù)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)TrendForce(集邦咨詢)發(fā)布的報(bào)告，2022年二季度，全球前十大晶圓(晶圓是芯片的載體)代工企業(yè)營(yíng)收排名前五的企業(yè)分別是臺(tái)積電、三星、聯(lián)電、格芯和中芯國(guó)際。其中，臺(tái)積電占據(jù)53.4%市場(chǎng)份額，三星占據(jù)16.5%市場(chǎng)份額，兩者共占芯片代工行業(yè)的7成市場(chǎng)。

盡管從整體市場(chǎng)份額來看，三星離臺(tái)積電尚有較遠(yuǎn)距離，但在4nm/5nm先進(jìn)制程芯片上，三星追趕勢(shì)頭兇猛。

據(jù)Counterpoint數(shù)據(jù)，2022年一季度，在全球4nm/5nm的智能手機(jī)芯片市場(chǎng)，臺(tái)積電拿下了40%的市場(chǎng)份額，而三星拿下了剩余的60%。在手機(jī)高端芯片領(lǐng)域的市場(chǎng)份額“反超”，意味著三星開始在先進(jìn)制程上追趕臺(tái)積電的腳步。

2022年6月底，三星電子發(fā)布公告稱，公司已開始量產(chǎn)基于GAA晶體管(Gate-All-Around FET，全環(huán)繞柵極)結(jié)構(gòu)的3nm芯片。而據(jù)《經(jīng)濟(jì)觀察報(bào)》報(bào)道，在今年8月舉辦的2022年世界半導(dǎo)體大會(huì)上，臺(tái)積電(中國(guó))有限公司副總監(jiān)陳芳曾表示，公司3nm芯片將在今年下半年量產(chǎn)，已經(jīng)對(duì)部分移動(dòng)和HPC(高性能計(jì)算)領(lǐng)域的客戶交付，如果有手機(jī)的客戶要采用3nm芯片，明年產(chǎn)品就能問世。

可以看到，在3nm芯片的制造上，三星實(shí)現(xiàn)了“搶跑”。而此次三星對(duì)2nm芯片和1.4nm芯片的生產(chǎn)規(guī)劃，也可以被視為對(duì)臺(tái)積電的“宣戰(zhàn)”，因?yàn)榇饲安糠謽I(yè)內(nèi)觀點(diǎn)認(rèn)為三星量產(chǎn)2nm芯片的進(jìn)度將晚于臺(tái)積電，而按照三星這次披露的規(guī)劃，公司2nm芯片的生產(chǎn)進(jìn)度并不會(huì)比臺(tái)積電慢。

據(jù)西南證券此前研報(bào)，臺(tái)積電2nm芯片預(yù)計(jì)于2025年量產(chǎn)，進(jìn)度可望領(lǐng)先對(duì)手三星及英特爾。臺(tái)積電2nm芯片將首次采用納米片架構(gòu)，相較N3E(升級(jí)版3nm)制程，在相同功耗下頻率可提升10%至15%。在相同頻率下，功耗降低25%至30%。

不過，速度雖然重要，但技術(shù)的成熟度同樣重要。此前高通發(fā)布的使用三星4nm工藝的驍龍8就曾陷入“功耗危機(jī)”，導(dǎo)致后續(xù)高通發(fā)布的“升級(jí)版本”驍龍8+采用了臺(tái)積電的4nm工藝。所以對(duì)三星來說，和臺(tái)積電爭(zhēng)奪先進(jìn)制程芯片訂單的道路注定不會(huì)一帆風(fēng)順。

芯片制造技術(shù)最先進(jìn)的廠商是臺(tái)積電，而在建廠這件事上，臺(tái)積電始終都將工廠放在大陸和臺(tái)灣省。

雖然很多國(guó)家和地區(qū)都主動(dòng)邀請(qǐng)臺(tái)積電建廠，即便是美想要臺(tái)積電最先進(jìn)的芯片生產(chǎn)線，臺(tái)積電也都是兩個(gè)字——拒絕。

芯片等規(guī)則被修改后，臺(tái)積電突然宣布在美建廠，還是投資120億美元建設(shè)5nm芯片生產(chǎn)線，無(wú)論是為了自由出貨許可還是想獲得更多美企訂單，暫且不表。

但臺(tái)積電在美宣布建廠后，劉德音卻公開表示在美建廠符合臺(tái)積電的利益。這成了臺(tái)積電在建廠方面的第一次變卦。

由于全球缺芯，各大晶圓工廠都在積極擴(kuò)產(chǎn)，中芯國(guó)際多次擴(kuò)產(chǎn)28nm等芯片的產(chǎn)能，三次投資超過了1000億元。

臺(tái)積電方面卻表示28nm芯片的產(chǎn)能需求已經(jīng)飽和，未來不需要更多28nm等芯片。

結(jié)果到2021年的時(shí)候，臺(tái)積電就宣布投資擴(kuò)產(chǎn)南京工廠28nm等芯片的產(chǎn)能，投資金額約30億美元。這次臺(tái)積電在建廠方面第二次變卦。

但沒有想到的是，進(jìn)入2022年后，臺(tái)積電在美建廠進(jìn)行過半，臺(tái)積電張忠謀卻公開表示在美建廠是我們太天真了，原因是成本遠(yuǎn)超預(yù)期，補(bǔ)貼還遲遲沒有到賬。

消息稱，由于在美建廠成本比臺(tái)灣省高50%，投資120億美元遠(yuǎn)不夠用，因?yàn)槿斯さ瘸杀靖撸_(tái)積電已經(jīng)延遲了部分進(jìn)度。

關(guān)鍵是，臺(tái)積電還公開喊話，要求美芯補(bǔ)貼不應(yīng)該僅給本土芯片企業(yè)，也應(yīng)該給在美建廠的非本土企業(yè)。

張忠謀的喊話還沒有消去，就有消息稱，臺(tái)積電計(jì)劃在美建廠新工廠，關(guān)鍵是，這次建設(shè)的還是3nm芯片生產(chǎn)線，臺(tái)積電要變卦了?

消息稱，臺(tái)積電近期傳出將展開評(píng)估在美投資興建第二座晶圓廠，擬切入 3 納米制程，建廠時(shí)程約 2 年后。

當(dāng)然，這樣的傳聞并非空穴來風(fēng)。

因?yàn)榕_(tái)積電亞利桑那州廠土地面積廣大，占地約 445 公頃，該地塊可以投資建設(shè)6座晶圓工廠。

如今手機(jī)、電腦、汽車、家電，都離不開芯片，所以芯片是一個(gè)國(guó)家的命脈。而且芯片研發(fā)和制造是一個(gè)國(guó)家高精尖技術(shù)發(fā)展水平的體現(xiàn)，如今我們正在全力突破美國(guó)的封鎖，努力實(shí)現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈高端芯片的自研!

由于麒麟芯片被美國(guó)封禁，導(dǎo)致高端芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域只剩下三星和臺(tái)積電兩個(gè)玩家了。最近三星突然宣布，自己完成了全球首顆3nm芯片的量產(chǎn)，再次領(lǐng)先臺(tái)積電。不過讓人意外的是，這次中國(guó)大陸廠商也深度參與了3nm芯片的產(chǎn)業(yè)鏈，再次成為輿論的焦點(diǎn)。

三星首批3nm芯片的客戶，除了三星自己之外還有來自中國(guó)大陸的上海磐矽半導(dǎo)體，這是一家礦機(jī)的芯片廠商。由于挖礦對(duì)于性能、功耗、發(fā)熱要求都很高，所有礦機(jī)采用高制程芯片所帶來的收益往往是很高的，這也是上海磐矽半導(dǎo)體采購(gòu)三星3nm芯片的原因。另外，中國(guó)的一家第三方芯片測(cè)試服務(wù)企業(yè)利揚(yáng)芯片，成功打入3nm產(chǎn)業(yè)鏈，為三星3nm芯片提供芯片測(cè)試服務(wù)，這意味著我國(guó)的芯片測(cè)試技術(shù)獲得了重大突破，已經(jīng)處在全球領(lǐng)先地位。

那么芯片測(cè)試是什么?到底有多重要呢?芯片分為設(shè)計(jì)、制造、封裝、測(cè)試四個(gè)階段，每個(gè)階段的技術(shù)含量都很高。先由高通、聯(lián)發(fā)科、華為等利用EDA軟件，將芯片進(jìn)行研發(fā)和設(shè)計(jì);然后再交給臺(tái)積電、三星等芯片代工企業(yè)，根據(jù)“圖紙”造出芯片;然后再經(jīng)過封裝階段，將芯片包裝為一個(gè)整體，最后經(jīng)過測(cè)試階段，測(cè)試各項(xiàng)性能、參數(shù)、規(guī)格等等，才可以上市。

雖然芯片測(cè)試的技術(shù)含量不如設(shè)計(jì)和制造那么高，但是它同樣非常重要，因?yàn)闇y(cè)試環(huán)節(jié)將會(huì)影響芯片上市后最終的表現(xiàn)。高通就是很好的例子，驍龍888和驍龍8Gen1由于芯片功耗很高，能效比很差，導(dǎo)致搭載該芯片的手機(jī)都出現(xiàn)了過熱的問題。甚至某國(guó)產(chǎn)手機(jī)出現(xiàn)了燒WiFi的問題，聯(lián)發(fā)科趁虛而入，憑借天璣8000和天璣9000強(qiáng)勢(shì)崛起，口碑反超高通。這一切的源頭就是芯片沒有設(shè)計(jì)好，再加上測(cè)試環(huán)節(jié)出現(xiàn)紕漏導(dǎo)致的。