全球2納米芯片競賽：英特爾工藝遇挫 三星撬不動客戶

芯片代工領(lǐng)域在年初時(shí)一度喊出“三強(qiáng)林立”的口號，臺積電、三星電子和英特爾都在2納米芯片制程工藝上信心滿滿，不少人都等著行業(yè)的重新洗牌。

但2024年的第三季度還未結(jié)束，英特爾就可能先被三振出局。該公司即將召開董事會會議，而市場上正流傳著英特爾可能將出售其芯片代工業(yè)務(wù)的揣測，這也讓英特爾芯片業(yè)務(wù)前景充滿未知數(shù)。

更加令人擔(dān)憂的是，作為英特爾芯片夢中最濃墨重彩的一筆，18A制程似乎遇到了不小的問題。其很可能成為英特爾芯片代工部門最新遇到的挫折，進(jìn)一步加劇市場對該部門未來的懷疑。

三國爭霸的故事難道真的就此結(jié)束?

英特爾的夢想

2021年，英特爾的芯片代工業(yè)務(wù)啟動，該公司首席執(zhí)行官格爾辛格(Pat Gelsinger)稱其為英特爾復(fù)興戰(zhàn)略的重要組成部分。當(dāng)時(shí)，他宣布英特爾制定了“四年五個(gè)工藝制程節(jié)點(diǎn)”計(jì)劃，而18A，即生產(chǎn)1.8納米芯片，是最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)。

按照規(guī)劃，18A制程將在2024年下半年投入生產(chǎn)，這也將是英特爾彎道超越競爭對手臺積電和三星的美夢成真時(shí)刻。當(dāng)時(shí)，無論是臺積電還是三星電子都保守估計(jì)，其2納米工藝量產(chǎn)時(shí)間需要等到2025年。

然而，據(jù)三名知情人士透露，芯片制造商博通已經(jīng)進(jìn)行了18A工藝試產(chǎn)，并在上個(gè)月回收了測試的硅片。但在工程師和高管研究之后，博通認(rèn)為，英特爾的18A尚不足以用于大批量生產(chǎn)。

對于這一測試，英特爾發(fā)言人回應(yīng)稱，18A已經(jīng)投入使用，運(yùn)行良好，產(chǎn)量也不錯(cuò)，有望在明年投入量產(chǎn)。整個(gè)行業(yè)都對英特爾的18A充滿興趣。博通則稱，公司正在評估英特爾代工廠的產(chǎn)品和服務(wù)，尚未得出結(jié)論。

消息人士指出，博通工程師似乎對英特爾18A的良率感到擔(dān)憂，這意味著每片晶圓上的廢品數(shù)量超過預(yù)期。

三星欲彎道超車

英特爾的18A工藝采用了RibbonFET晶體管和背面供電技術(shù)。其中RibbonFET加入背面功率傳輸技術(shù)，與三星和臺積電在2納米工藝上的GAA技術(shù)相比，前者在性能提升、降低電壓方面效果更佳。

理論上講，完美制作的英特爾1.8納米芯片將比臺積電和三星的2納米芯片都要更有競爭力。但理論和現(xiàn)實(shí)通常不太一致。

而英特爾的進(jìn)展不順也意味著三星或者臺積電更有可能摘得2納米技術(shù)賽跑的金牌?？上У氖?，同樣試圖彎道超車的三星也命途多舛。

據(jù)市場研究公司CounterpointResearch的數(shù)據(jù)，2024年第二季度，三星代工業(yè)務(wù)的市場份額僅占到13%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于臺積電的62%，而這一差距與上一季度保持一致。

業(yè)內(nèi)則預(yù)計(jì)，如果這一份額差距保持不變，三星的芯片代工業(yè)務(wù)將在今年虧損超過1萬億韓元，約7.5億美元。而形成差距的主要原因在于，三星電子很難從臺積電手中撬動大客戶。

被壟斷的3納米市場

目前已投產(chǎn)技術(shù)中最先進(jìn)的3納米芯片市場上，臺積電幾乎做到了贏家通吃。臺積電的3納米產(chǎn)線今年一直保持滿負(fù)荷狀態(tài)，這都?xì)w功于英特爾、蘋果、高通和聯(lián)發(fā)科給予的大筆訂單。

據(jù)了解，臺積電的3納米制程產(chǎn)能已經(jīng)被預(yù)定到2026年，一批打算在今明兩年更新消費(fèi)電子產(chǎn)品的大廠正為了臺積電的產(chǎn)能而你爭我奪。

形成對比的是，臺積電的3納米芯片制程因?yàn)閾尣坏蕉谑袌錾喜粩酀q價(jià)，目前其晶圓報(bào)價(jià)在20000美元以上;而三星的3納米工藝卻仍在低價(jià)促銷。

而局面之所以完全導(dǎo)向臺積電，良率在其中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

所謂良率，即實(shí)際產(chǎn)出的芯片數(shù)量與總投入之比。保證穩(wěn)定的產(chǎn)量是芯片代工廠最重要的考核指標(biāo)之一，每個(gè)硅片上可用的芯片數(shù)量越多，意味著成本和產(chǎn)量效益越可觀。

三星當(dāng)初試圖彎道超車的一個(gè)重要依靠在于，將傳統(tǒng)的FinFET晶體管技術(shù)在3納米制程時(shí)冒險(xiǎn)更新為GAA技術(shù)。該技術(shù)優(yōu)勢是可以更加精確地控制電流，提高芯片的電源效率和性能，但太過高端的技術(shù)也意味著良率的直線下降。

良率保衛(wèi)戰(zhàn)

據(jù)Notebookcheck稱，三星的3納米工藝良率在50%附近徘徊;而據(jù)一家韓媒在2月的爆料，三星新版3納米工藝存在重大問題。

這一問題最直接的惡果就是谷歌將Tensor處理器訂單重新交給臺積電。谷歌曾屬意三星來生產(chǎn)Tensor第四代之前的所有處理器，但在看到三星3納米工藝效果后，其飛快地打消了這一想法。

今年6月，著名分析師郭明錤也警告稱，三星自研的Exynos 2500處理器3納米芯片良品率低于預(yù)期，因而無法出貨。

而在3納米制程中仍保留FinFET技術(shù)的臺積電則開始收獲穩(wěn)穩(wěn)的幸福。盡管3納米制程同樣也構(gòu)成了臺積電的良率挑戰(zhàn)，但相比于其唯一對手三星，臺積電的表現(xiàn)顯然更能博得大廠認(rèn)同。

這也讓三星在2納米競爭中卯足全力。分析人士稱，三星在芯片代工上的未來，一是看其2納米制程能否領(lǐng)先，二是看其向人工智能、高性能計(jì)算和汽車電子制造轉(zhuǎn)型的能力。

但留給三星的時(shí)間顯然也不多了。

2納米競賽進(jìn)入沖刺階段

有報(bào)道稱，臺積電在今年7月中旬就已經(jīng)開始試生產(chǎn)2納米制程工藝芯片，比市場預(yù)估的第四季度還要更早。

今年5月，臺積電業(yè)務(wù)開發(fā)資深副總暨副共同營運(yùn)長張曉強(qiáng)透露，臺積電2納米制程進(jìn)展十分順利，其納米片轉(zhuǎn)換表現(xiàn)已達(dá)到目標(biāo)的90%，即良率超過80%。

這么一看，“你大爺還是你大爺”，常年霸占芯片代工老大地位的臺積電，在尖端突破上并沒有給競爭對手留下多少空間。

但三星也不是完全沒有希望。7月9日，三星公告稱將與人工智能初創(chuàng)Preferred Networks合作，基于2納米制程工藝和2.5D封裝技術(shù)I-Cube S，為后者制造人工智能芯片。而這一合作也被視為三星在代工上的里程碑式突破：它終于出現(xiàn)了一個(gè)正經(jīng)的大客戶!

英特爾也還在掙扎。上月，英特爾首席執(zhí)行官Gelsinger表示，今年夏天英特爾已經(jīng)開始向芯片制造商發(fā)布了其18A工藝的制造工具包，準(zhǔn)備好為客戶進(jìn)行大批量的代工生產(chǎn)。上周的一次投資者會議上，英特爾還稱有十幾家客戶正在積極使用該工具包。

這似乎意味著格爾辛格仍然想為連年虧損的代工業(yè)務(wù)搏出一條生路，但不知道作為“救命稻草”的18A工藝能不能承受這千鈞重?fù)?dān)似的期待。