韓媒：三星追趕臺(tái)積電將愈發(fā)艱難

了解的人都知道，三星和臺(tái)積電一樣，也有自己的芯片代工市場(chǎng)。但是和臺(tái)積電不同的是，在整體的實(shí)力和臺(tái)積電差了一大截。就近況來(lái)看三星電子追趕臺(tái)積電很可能會(huì)變得更加困難。

今年早些時(shí)候，在全球芯片短缺的情況下，包括德國(guó)、日本和美國(guó)在內(nèi)的多國(guó)汽車制造經(jīng)濟(jì)體都向中國(guó)臺(tái)灣施壓，要求中國(guó)臺(tái)灣增加汽車芯片的產(chǎn)量，這也凸顯了臺(tái)積電作為先進(jìn)半導(dǎo)體生產(chǎn)商在世界上的重要地位。

中國(guó)臺(tái)灣環(huán)境審查委員會(huì)于7月28日批準(zhǔn)了臺(tái)積電新的2納米芯片生產(chǎn)建設(shè)計(jì)劃，這個(gè)占地50英畝的工廠計(jì)劃在新竹工業(yè)園區(qū)建設(shè)，預(yù)計(jì)2024年實(shí)現(xiàn)商業(yè)生產(chǎn)。預(yù)計(jì)每天將使用 98,000 噸水，約占臺(tái)積電 2020 年每日總用水量的 50%。臺(tái)積電承諾到 2025 年使用 10% 的再生水，到 2030 年在寶山新工廠使用 100% 的再生水。臺(tái)積電正在考慮在亞利桑那州建設(shè)同樣的工廠，并計(jì)劃明年生產(chǎn) 3 納米和 4 納米產(chǎn)品。

目前，臺(tái)積電正在美國(guó)亞利桑那州建設(shè) 5 nm芯片工廠，擴(kuò)大其在南京的產(chǎn)能，同時(shí)也正關(guān)注日本和德國(guó)的新工廠。

臺(tái)積電表示，很高興該項(xiàng)目獲得了監(jiān)管部門的批準(zhǔn)，并將繼續(xù)致力于綠色制造。

一位業(yè)內(nèi)人士表示：“臺(tái)積電在 5 納米和 7 納米工藝技術(shù)商業(yè)化方面已經(jīng)超過(guò)了三星電子，現(xiàn)在隨著臺(tái)積電加速生產(chǎn)更先進(jìn)的芯片并增加資本支出，這一差距正在擴(kuò)大，”一位業(yè)內(nèi)人士補(bǔ)充說(shuō)，“臺(tái)積電也在在中國(guó)臺(tái)灣建立測(cè)試生產(chǎn)設(shè)施，以確保一定水平的 2 納米良率。”

7 月 26 日，英特爾宣布將在 2024 年和 2025 年分別達(dá)到 2 納米和 1.8 納米水平。英特爾在今年 3 月宣布重新進(jìn)入全球代工市場(chǎng)，其微加工工藝技術(shù)目前處于 7 納米水平。

與此同時(shí)，三星電子尚未最終確定其投資計(jì)劃，盡管它已經(jīng)開(kāi)發(fā)了 2 納米芯片。“我們計(jì)劃明年生產(chǎn) 3 納米 GAA 產(chǎn)品，并在 2023 年生產(chǎn)更先進(jìn)的 3 納米 GAA 產(chǎn)品，”他們說(shuō)。三星電子也尚未決定在何處建立其新的美國(guó)代工廠。該公司于今年 5 月宣布，將投資 170 億美元建造該代工廠。

外媒：三星3納米GAA芯片或推遲到2024年

據(jù)外媒報(bào)告，三星長(zhǎng)期以來(lái)一直在大肆宣傳他們的3nm工藝節(jié)點(diǎn)。他們稱贊他是業(yè)界首次將GateAllAroundFET用于商業(yè)工藝技術(shù)。率先改變晶體管架構(gòu)是半導(dǎo)體界夢(mèng)寐以求的獎(jiǎng)項(xiàng)。英特爾是第一個(gè)采用22納米三柵極技術(shù)的公司，該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了從平面FET晶體管到FinFET的轉(zhuǎn)變。三星希望在GAAFET上奪冠。盡管圍繞這個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了大量營(yíng)銷和炒作，但它看起來(lái)越來(lái)越嚴(yán)峻，因?yàn)閷?duì)于商業(yè)代工合作伙伴來(lái)說(shuō)，3nm節(jié)點(diǎn)現(xiàn)在看起來(lái)像是推遲到2024年。

在最近幾代FinFET中，功率縮放是通過(guò)所謂的鰭片減少來(lái)實(shí)現(xiàn)的。我們已經(jīng)從四個(gè)鰭片器件到三個(gè)鰭片器件，再到每個(gè)晶體管有兩個(gè)鰭片。此外，這些鰭變得更高，以增加溝道和柵極之間的接觸面積。但現(xiàn)在這些縮放方法已經(jīng)沒(méi)有動(dòng)力了，如果不使用Co觸點(diǎn)和SiGe等特殊材料作為通道，它就已經(jīng)接近尾聲了。更高和更少的鰭也帶來(lái)了其他問(wèn)題，這需要在晶體管架構(gòu)上向前邁進(jìn)。

臺(tái)積電在制程技術(shù)上的領(lǐng)先地位一直在快速增長(zhǎng)。如果沒(méi)有非常突破性的項(xiàng)目，三星就沒(méi)有機(jī)會(huì)與臺(tái)積電的無(wú)情執(zhí)行相抗衡。2019年初，他們宣布了3GAE工藝節(jié)點(diǎn)以及該技術(shù)的早期產(chǎn)品設(shè)計(jì)套件(PDK)。他們的3GAE工藝技術(shù)將利用MBCFET架構(gòu)。本質(zhì)上，MBCFET就像是將FinFET的鰭片從其側(cè)面翻轉(zhuǎn)，然后將水平鰭片堆疊在一起。溝道和柵極之間的接觸面積顯著增加，這使得功率和性能獲得巨大收益。

與7nm技術(shù)相比，三星聲稱性能提升了35%，功耗增加了50%，面積增加了45%。在2019年初的這次活動(dòng)中，三星還聲稱他們的3GAE工藝將在2020年提供首批客戶流片，并在2020年底進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)生產(chǎn)，并在2021年底進(jìn)行批量生產(chǎn)。

時(shí)間快進(jìn)到2021年，三星的3nmGAA沒(méi)有流片（編者注：貌似這個(gè)說(shuō)法不正確，因?yàn)槿亲蛱煲呀?jīng)發(fā)布了流片新聞），批量生產(chǎn)離交付還很遠(yuǎn)。與7nmFinFET相比，該工藝的目標(biāo)似乎也進(jìn)行了大量修改，性能從35%降到10%。邏輯面積從45%減少到25%，功耗從50%減少到20%。

我們將給予三星毫無(wú)疑問(wèn)的好處，并假設(shè)此比較是與他們最先進(jìn)的7nm級(jí)節(jié)點(diǎn)(5nmLPP)版本進(jìn)行比較。如果是這樣，那么這與其說(shuō)是隱形削弱，不如說(shuō)是與最新和最先進(jìn)的三星工藝技術(shù)的新比較。無(wú)論如何，這些增益甚至可能無(wú)法讓三星在功耗和性能方面與臺(tái)積電的6nm節(jié)點(diǎn)相提并論，更不用說(shuō)當(dāng)前iPhone、iPad和Mac中使用的5nm節(jié)點(diǎn)了。

三星通過(guò)在其路線圖中插入新的工藝技術(shù)來(lái)應(yīng)對(duì)3GAE節(jié)點(diǎn)的延遲。4LPP節(jié)點(diǎn)是7nm家族之外的新節(jié)點(diǎn)。這項(xiàng)技術(shù)將在高通和三星的各種移動(dòng)和無(wú)線電產(chǎn)品中展示。其中高通的FSM200是最令人興奮的產(chǎn)品。

當(dāng)前的5LPE節(jié)點(diǎn)被5LPP（以前的4LPE）和4LPP接替，這意味著3GAE的進(jìn)一步延遲。所有跡象都指向2023年初的3GAE節(jié)點(diǎn)，即使是最悲觀的行業(yè)追隨者也是如此。作為三星最大的客戶，高通將率先將這些技術(shù)與三星內(nèi)部開(kāi)發(fā)的芯片一起使用。

ChidiChidambaram博士是領(lǐng)導(dǎo)公司的工藝技術(shù)和晶圓工程團(tuán)隊(duì)的工程副總裁，他會(huì)對(duì)鑄造工藝路線圖有直接和深入的了解。他最近在重要的半導(dǎo)體資本設(shè)備供應(yīng)商應(yīng)用材料公司的一次活動(dòng)上發(fā)表了講話。在這次活動(dòng)中，他被問(wèn)到了圍繞晶體管技術(shù)的柵極產(chǎn)品化時(shí)間表。

“我想你知道，'24，'23制作。最早的可能是23年，但我認(rèn)為24年的生產(chǎn)是合理的”ChidiChidambaram博士說(shuō)。

ChidiChidambaram博士很可能屬于流程路線圖的保密協(xié)議，這將解釋為什么他必須含糊其辭。他的團(tuán)隊(duì)將直接經(jīng)歷三星在2019年大聲宣布的3GAE節(jié)點(diǎn)“2020年首次客戶流片”的失敗。他們還評(píng)估了臺(tái)積電和三星的2022年和2023年設(shè)計(jì)。他的團(tuán)隊(duì)將負(fù)責(zé)決定將哪種工藝技術(shù)用于這些設(shè)計(jì)。他似乎在押注2023年是可能的，但2024年是最合理的時(shí)間表。

這與三星過(guò)去推出工藝節(jié)點(diǎn)的方式一致。例如，隨著14納米、10納米，尤其是7納米的發(fā)布，他們的旗艦Exynos產(chǎn)品線在任何代工產(chǎn)品上市前至少6個(gè)月就開(kāi)始在節(jié)點(diǎn)上小批量生產(chǎn)。

考慮到這些意見(jiàn)，最好的情況是，在2023年看半年可能看到基于3nm的Exynos芯片的小批量生產(chǎn)。在最樂(lè)觀的情況下，這意味著3GAE將在2024年成為代工工藝節(jié)點(diǎn)！

這將與臺(tái)積電的2nm工藝節(jié)點(diǎn)相似，后者將在2024年采用全柵極晶體管架構(gòu)。雖然三星專注于實(shí)現(xiàn)晶體管全柵極的先拔頭籌，但臺(tái)積電專注于多種縮放途徑，例如鈷在觸點(diǎn)和互連中的使用、鍺摻雜通道、用于EUV的內(nèi)部薄膜以及使用EUV進(jìn)行多重圖案化。一直以來(lái)，看起來(lái)他們將在同一時(shí)間范圍內(nèi)將一個(gè)更密集的門商業(yè)化，圍繞工藝節(jié)點(diǎn)。

三星和英特爾在領(lǐng)先技術(shù)方面繼續(xù)落后于臺(tái)積電。他們能趕上嗎？

日經(jīng)：三星與臺(tái)積電的差距在擴(kuò)大

據(jù)日經(jīng)報(bào)道，在尖端半導(dǎo)體領(lǐng)域，韓國(guó)三星電子與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手臺(tái)積電（TSMC）的差距正在擴(kuò)大。三星在作為智能手機(jī)大腦的CPU（中央處理器）等的最尖端半導(dǎo)體的量產(chǎn)方面陷入苦戰(zhàn)，代工生產(chǎn)的份額降低。在最尖端產(chǎn)品上的劣勢(shì)有可能導(dǎo)致三星半導(dǎo)體存儲(chǔ)器以及智能手機(jī)等其他主力產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力下滑。

“（我們）在尖端工序上的競(jìng)爭(zhēng)力并不遜色。將確保大客戶并縮小差距”，三星半導(dǎo)體部門的一把手金奇南副會(huì)長(zhǎng)在3月召開(kāi)的股東大會(huì)上被問(wèn)及有關(guān)與臺(tái)積電的技術(shù)差距的問(wèn)題時(shí)這樣強(qiáng)調(diào)。

一方面，雖然三星4月29日發(fā)布的2021年1~3月半導(dǎo)體部門的營(yíng)業(yè)收入同比增長(zhǎng)8%，達(dá)到19.01萬(wàn)億韓元（約合人民幣1092.9億元），不過(guò)營(yíng)業(yè)利潤(rùn)大減16%，僅為3.37萬(wàn)億韓元（約合人民幣193.7億元），1年來(lái)首次陷入利潤(rùn)減少。

據(jù)證券公司的分析，利潤(rùn)減少的最大原因是負(fù)責(zé)CPU及通信用半導(dǎo)體代工生產(chǎn)的非存儲(chǔ)器業(yè)務(wù)方面的虧損。美國(guó)得克薩斯州工廠受伴隨寒潮的停電影響，自2月中旬起停產(chǎn)。雖然該工廠預(yù)計(jì)在4~6月中實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的正?；?，但長(zhǎng)時(shí)間停產(chǎn)可能招致美國(guó)高通等客戶轉(zhuǎn)投他家的風(fēng)險(xiǎn)。

三星面臨的隱患還不止工廠停產(chǎn)。其在韓國(guó)國(guó)內(nèi)的尖端半導(dǎo)體生產(chǎn)線構(gòu)建上也陷入苦戰(zhàn)。據(jù)多家供應(yīng)商透露，三星遲遲難以提高最先進(jìn)的電路線寬5納米的產(chǎn)品成品率。在啟動(dòng)5納米的量產(chǎn)時(shí)間上，三星已經(jīng)比臺(tái)積電落后數(shù)個(gè)月。據(jù)稱，之后雙方的技術(shù)差距還在繼續(xù)被拉大。

半導(dǎo)體電路的線寬越小處理能力就越高，也更能抑制電力消耗，從而有利于電子產(chǎn)品的小型化。

三星在5納米產(chǎn)品量產(chǎn)方面落后被認(rèn)為存在半導(dǎo)體設(shè)備采購(gòu)上的競(jìng)爭(zhēng)失利。三星在相關(guān)產(chǎn)品量產(chǎn)線上引進(jìn)的是被稱為“EUV（極紫外）光刻”的新技術(shù)。相關(guān)設(shè)備的供貨由荷蘭的半導(dǎo)體設(shè)備廠商ASML壟斷，對(duì)于5納米以下的半導(dǎo)體量產(chǎn)不可或缺。據(jù)ASML的數(shù)據(jù)，目前實(shí)際供貨量累計(jì)僅為100套左右，其中超過(guò)7成被認(rèn)為由臺(tái)積電獨(dú)攬。

三星也存在危機(jī)感。2020年秋季，三星首腦李在镕副會(huì)長(zhǎng)為了面對(duì)面進(jìn)行談判，甚至不顧疫情影響前往荷蘭。雖然眼下相關(guān)設(shè)備的采購(gòu)數(shù)量有所增加，但相比更早確保設(shè)備的臺(tái)積電，三星面臨著生產(chǎn)技術(shù)積累不足的現(xiàn)狀。

對(duì)于代工生產(chǎn)業(yè)務(wù)的投資規(guī)模似乎也將對(duì)今后產(chǎn)生影響。臺(tái)積電4月份發(fā)布了為應(yīng)對(duì)半導(dǎo)體短缺而在截至2023的3年里展開(kāi)1000億美元設(shè)備投資的計(jì)劃。

三星方面，2021年的預(yù)定投資規(guī)模雖達(dá)到4萬(wàn)億日元，但其中的一半以上面向DRAM等半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。與專門從事代工的臺(tái)積電相比，投資規(guī)模明顯處于劣勢(shì)。

事實(shí)上，在半導(dǎo)體代工領(lǐng)域，最大廠商臺(tái)積電的壟斷狀況也在迅速推進(jìn)。中國(guó)臺(tái)灣的調(diào)查公司TrendForce的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2021年1~3月臺(tái)積電的代工生產(chǎn)的全球份額為56%，同比上升2個(gè)百分點(diǎn)。相比兩年前，份額更是擴(kuò)大了8個(gè)百分點(diǎn)。相比之下，作為第二大半導(dǎo)體代工企業(yè)的三星的份額則比兩年前下降了1個(gè)百分點(diǎn)。

蘋果及AMD（超威半導(dǎo)體）等美國(guó)的大宗客戶幾乎將全部產(chǎn)品委托臺(tái)積電代工，三星要獲得相同數(shù)量的代工難度很大。

政治性因素也不容易忽視。受中美對(duì)立影響，韓國(guó)政府的立場(chǎng)在中美之間搖擺。這也使得韓國(guó)企業(yè)在半導(dǎo)體供應(yīng)鏈上面臨孤立的風(fēng)險(xiǎn)。

在尖端半導(dǎo)體領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力劣勢(shì)還有可能對(duì)三星的綜合實(shí)力構(gòu)成威脅。從事代工生產(chǎn)的非存儲(chǔ)器領(lǐng)域的半導(dǎo)體營(yíng)收只占整體的7%，但CPU和圖像傳感器將配備于三星自主品牌的智能手機(jī)并決定其性能。作為智能手機(jī)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的蘋果將CPU生產(chǎn)全部交由臺(tái)積電代工，因此三星與臺(tái)積電的技術(shù)差距也將擴(kuò)展至手機(jī)性能上與蘋果的差距。

對(duì)于三星來(lái)說(shuō)，最尖端半導(dǎo)體的生產(chǎn)技術(shù)也一直被應(yīng)用于作為主盈業(yè)務(wù)的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的生產(chǎn)。智能手機(jī)與半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的營(yíng)收比率合計(jì)達(dá)到三星整體營(yíng)收的6成。為主力業(yè)務(wù)帶來(lái)良性循環(huán)的尖端半導(dǎo)體的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)一旦落后，恐怕會(huì)招致三星整體收益能力的降低。

大家都知道現(xiàn)在全世界的芯片不足，對(duì)于芯片的生產(chǎn)制造而言，每一個(gè)環(huán)節(jié)都是至關(guān)重要的，不允許出現(xiàn)錯(cuò)誤，對(duì)于技術(shù)的要求極高。我國(guó)在近些年頻頻受到西方國(guó)家的限制，正加快芯片自研。