2020年半导体巨头开启新竞局

事实上，沿着摩尔定律能够持续跟进半导体工艺尺寸微缩的厂家数量已经越来越少，在这个领域竞争的厂商主要就是三星、台积电和英特尔三家。此外，中国大陆晶圆代工厂中芯国际也在推进当中。因此，参与先进工艺之争的也就只有这样“三大一小”几家公司。

先进工艺开发量产的成功与否对于半导体巨头来说意义十分重大。台积电2019年第四季度财报实现营收3170亿元新台币。按工艺水平划分，7nm工艺技术段占公司收入的35%，10nm为1%，16nm为20%，合计16nm及以下先进工艺产品收入已经占到56%。台积电CEO魏哲家表示，采用先进工艺的5G和HPC是台积电的长期主要增长动力，并预计2020年5G智能手机在整个智能手机市场的普及率为10%左右。

正因如此，半导体龙头大厂无不极为重视先进工艺的投资与开发。2月20日，三星宣布韩国华城工业园一条专司EUV(极紫外光刻)技术的晶圆代工生产线V1实现量产。据了解，V1生产线于2018年2月动工，2019年下半年开始测试晶圆生产，首批产品今年第一季度向客户交付。目前，V1已经投入7nm和6nm EUV移动芯片的生产工作，规划未来可以生产3nm的产品。三星制造业务总裁ES Jung称，V1产线将和S3生产线一道，帮助公司拓展客户，响应市场需求。

台积电对先进工艺的开发同样重视。在2020年1月召开的法说会上，台积电表示将增加2020年的资本支出，从原订的110亿美元，上修至140亿美元～150亿美元，其中80% 将投入先进工艺产能的扩增，包括7nm、5nm及3nm等。而日前业内也传出“英特尔将提前进行7nm投资”的消息，英特尔2020年的设备投资计划，不仅要增加现有14/10nm工艺的产能，还要对7/5nm工艺进行投资。在2019年财报中，英特尔表示2020年计划的资本支出约为170亿美元。

根据中芯国际财报，2019年第四季度14nm工艺已经量产，并带来了768万美元的营收。在该次财报会议上，中芯国际联席CEO梁孟松也首次公开了中芯国际的N+1、N+2工艺的情况。中芯国际的N+1工艺和现有的14nm工艺相比，性能提升了20%，功耗降低了57%，逻辑面积缩小了63%，SoC面积减少了55%。

5nm/6nm将成今年竞争焦点

如果说2019年先进工艺的竞争重点是7nm+EUV光刻工艺，那么2020年焦点将转到5nm节点上。在高通发布X60基带芯片之后，路透社便援引两名知情人士消息报道，三星的半导体制造部门赢得了高通的最新合同，将使用5nm工艺技术生产新发布的芯片。对此，有业内人士指出，三星EUV产线的投产以及成功交付高通全球首个5纳米产品骁龙X60基带芯片，都将给台积电带来一定压力。

此前三星在先进工艺方面与台积电的竞争并不顺利。2018年三星选择了跳过LPE低功耗阶段，直接进入7nm EUV的大胆策略，意图在工艺技术上抢占先机，但是新工艺的良品率一直不高，使得大胆策略没有奏效。而台积电仍采用传统多次曝光技术，先行占领市场，取得了几乎100%的7nm市场。不过三星显然并没有放弃对先进工艺市场的开发与争夺。2020年三星再次将重点转移到5nm之上，显然是有意再次向台积电发起挑战。在1月份的投资者电话会议上，当被问及三星将如何与台积电竞争时，三星晶圆高级副总裁Shawn Han表示，公司计划通过“多元化客户应用”来扩大5nm芯片产量。按照三星此前发布的工艺规划，5nm工艺在2019年4月份开发完成，下半年实现首次流片，在2020年实现量产。

台积电对于5nm也同样重视。根据台积电此前的披露，5nm工艺2019年上半年导入试产，2020年上半年实现量产。台积电5nm投资250亿美元，月产能5万片，之后再扩充至7万～8万片。根据设备厂商消息，下半年台积电5nm接单已满，除苹果新一代A14应用处理器外，还包括华为海思新款麒麟芯片等。即使是三星已经拿下高通5nm订单，也不代表台积电就会失去高通的订单。事实上，高通一直以来就是把晶圆代工订单交由台积电和三星等多家厂商生产的。此外，台积电还规划了一个5nm工艺的加强版，有点像7nm节点的N7+。资料显示，5nm加强版在恒定功率下可提高7%的性能，降低15%的功率。预计该工艺平台将在2021年量产。

6nm是今年竞争的另一个重点。紫光展锐最新发布的5G芯片虎贲T7520就采用了台积电的6nm工艺，相较7nm工艺，晶体管密度提升18%，功耗下降8%。根据台积电中国区业务发展副总经理陈平的介绍，6nm是7nm的延伸和扩展。台积电于2018年量产7nm工艺。2019年量产7nm+EUV的升级版，在芯片的部分关键层生产中导入EUV设备，从而减少光罩的采用，降低成本，提高制造效率。6nm工艺平台则是7nm工艺的另一个升级版。由于它可以利用7nm的全部IP，此前采用7nm的客户可以更加便捷地导入，在提高产品性能的同时兼顾了成本。