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日前，臺積電在臺南科學(xué)園區(qū)舉辦 3nm 量產(chǎn)暨擴廠典禮，正式宣布啟動 3nm 大規(guī)模生產(chǎn)。雖然三星早在半年前就已經(jīng)開啟了 N3（3nm）工藝芯片制造，但由于剛剛采用 GAA 的原因似乎生產(chǎn)良率有嚴重下滑。
當(dāng)然，三星也沒有坐以待斃，此前業(yè)界稱其已經(jīng)聯(lián)合 IBM、Silicon Frontline Technology 等公司合作提高 3nm 成品率，希望為自家手機爭取到部分高通驍龍 8 Gen3 的訂單。今日據(jù)韓國經(jīng)濟日報報道，三星一位高管在受訪時表示，相比于此前受困的良率問題，三星第一代的3nm制程良率“接近完美”，第二代3nm芯片技術(shù)也迅速展開。“我們現(xiàn)在正在馬不停蹄地開發(fā)第二代3nm芯片。”
此前中國臺灣媒體報道稱，臺積電的3nm工藝實現(xiàn)了高達85%的生產(chǎn)良率，高于三星。韓媒稱，這一數(shù)字過于夸張，韓國行業(yè)消息人士認為實際可能在50%。他們表示，考慮到臺積電向蘋果大規(guī)模生產(chǎn)和交付業(yè)界最小的芯片的周期，其產(chǎn)量最多為50%。
據(jù)悉，在三星與臺積電都進入3nm制程的時代之后，未來3nm制程將會成為晶圓代工市場的主流。因此，預(yù)計到2025 年之際，3nm制程市場的產(chǎn)值將會高達255 億美元，超越當(dāng)時5nm制程預(yù)估的193 億美元產(chǎn)值。根據(jù)市場調(diào)查機構(gòu)TrendForce 的數(shù)據(jù)顯示，2022 年第三季度，在全球晶圓代工市場中，臺積電仍以53.4%市場份額穩(wěn)居第一，排名第二的三星市場份額僅16.4%。所以，在市場激烈競爭下，也使得3nm制程將成為未來兩家公司主要競爭的關(guān)鍵。
臺積電和三星在先進制程競爭激烈，除先進制程技術(shù)以外，兩家公司也都在積極布局下游先進封裝領(lǐng)域。包括3DFabric平臺、I-Cube與X-Cube系列，希望結(jié)合先進制程，加上獨門的先進封裝技術(shù)，以完整的解決方案，爭取客戶青睞。不過，三星與臺積電兩家廠商也有三大差異，決定兩者的發(fā)展方向必然不同。
三星與臺積電的差異
三星與臺積電的最大差異當(dāng)屬商業(yè)模式，三星和英特爾同樣有整合元件（IDM）業(yè)務(wù)領(lǐng)域，但臺積電一開始就鼓勵IC設(shè)計廠商“fabless”，以自身專注晶圓制造為客戶服務(wù)。臺積電不與客戶競爭，加上先進技術(shù)、強大制造、堅強的客戶伙伴關(guān)系等三位一體競爭優(yōu)勢，近十年培養(yǎng)出規(guī)模經(jīng)濟，彼此間有加乘效益。不過，三星因有強大系統(tǒng)整合與終端產(chǎn)品經(jīng)驗等，對部分尋找出?？诘男酒瑥S來說具有更大話語權(quán)，比如和芯片客戶談代工也談訂單，在三星晶圓代工廠投片，將有望在三星旗下品牌導(dǎo)入采用。三星是全球前二大智能手機品牌，年出貨量約2.4億支，調(diào)整自制與采購芯片自然產(chǎn)生彼此平衡力道。例如三星往IDM模式發(fā)展，對其他直接競爭的手機品牌的投片生產(chǎn)當(dāng)然較難爭取，但若非直接競爭者的芯片或GPU廠商，相對無利害關(guān)系，找三星代工就是一個參考選項。
第二大差異是量產(chǎn)規(guī)模決定了代工地位，因三星晶圓代工的先進制程產(chǎn)能僅約臺積電四分之一，其中產(chǎn)能有五成以上自用，僅約四成釋出接單，總產(chǎn)能仍少于臺積電，不少投片生產(chǎn)的客戶多將三星代工當(dāng)成第二供應(yīng)商的考量。雙方PK最厲害的應(yīng)該是先進制程的量產(chǎn)規(guī)模，代表了最直接的競爭力。雖然三星常把超越臺積電掛在嘴邊，但知名研究機構(gòu)The Information Network預(yù)測，臺積電和三星在7nm乃至更先進的制程上，實際量產(chǎn)產(chǎn)能規(guī)模差距近三年仍相當(dāng)明顯。以7nm來看，2019年時臺積電7nm產(chǎn)能約每月10.5萬片，對應(yīng)三星制程的相關(guān)產(chǎn)能則僅約2萬片，2020年二者之間產(chǎn)能差距推估約14萬片與2.5萬片，臺積高出三星4.6倍。同樣的情況也在5nm制程上發(fā)生，機構(gòu)數(shù)據(jù)顯示，推估臺積電5nm月產(chǎn)能將在2022年內(nèi)達到月產(chǎn)12萬片，三星也積極在韓國本地擴充，估計月產(chǎn)能有機會達到3.5萬片，臺積電仍超過2.42倍。
第三大差異，市場估計將落在3nm制程技術(shù)上。三星在3nm先進制程的實際量產(chǎn)時間為2022年上半年，率先量產(chǎn)第一代3nm，采用環(huán)繞閘極技術(shù)（Gate-All-Around；GAA）精進制程，提高量產(chǎn)良率。臺積電則是在2022年下半年量產(chǎn)3nm，仍采用鰭式場效電晶體（FinFET）技術(shù)。三星同時開發(fā)3nm乃至2nm所需的第二代技術(shù)多橋通道場效應(yīng)電晶體（Multi-Bridge-Channel FET；MBCFET），希望在第一代3nm量產(chǎn)后一年導(dǎo)入生產(chǎn)。三星指出，新技術(shù)能使芯片效能較7nm制程提高35%、面積減少45%，功耗降低五成。但并未講明實際量產(chǎn)情況，尚須持續(xù)追蹤。臺積電仍使用FinFET架構(gòu)提供客戶3nm制程產(chǎn)能，并在法說會上強調(diào)，將提供客戶最成熟的技術(shù)、最好的效能及最佳的成本，對照5nm及7nm的開發(fā)與導(dǎo)入時間，臺積電選擇多種的成本組合讓客戶選擇，讓高效能運算及智能手機應(yīng)用上都有較多客戶使用3nm。
然而，隨著3nm的代工價格持續(xù)攀升也讓不少客戶望而卻步。從成本核算的角度來看，第三方分析機構(gòu)IBS曾算過一筆賬，晶圓廠在3nm制程的工藝研發(fā)投入達到40億美元-50億美元，建一座3nm制程、每月生產(chǎn)4萬片的生產(chǎn)線，成本約為150億美元-200億美元，這還只是晶圓廠的投入。先進制程芯片的開發(fā)費用同樣不遑多讓，其研發(fā)費用主要包括芯片設(shè)計、IP、EDA、設(shè)備等，根據(jù)第三方半導(dǎo)體研究機構(gòu)Semi engineering計算，28nm制程的開發(fā)費用大約為5130萬美元，到16nm制程需要投入1億美元，到5nm制程節(jié)點，這個費用達到5.42億美元?？梢娤冗M制程芯片的制造成本一路飆高。
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