三星静候台积电「犯错」

四个月前，三星电子副董事长李在镕开启了自己的访欧之旅，最关键的还是荷兰，不仅与多名 ASML 高层举行了会谈，转头还向荷兰总理要起支持：

千万确保 ASML 稳定供应 EUV 光刻机。

过去两年蔓延全球的芯片短缺问题，主要还是局限在成熟制程，但问题已经要蔓延到了先进制程。据 6 月初 WSJ 报道 ，部分台积电客户收到警告，表示该公司未来两年扩产速度将不如预期，主因是包括 EUV 光刻机在内的制造设备缺少，分析师指 2024 年先进制程工艺的缺口可能高达 20％。

ASML EUV 光刻机零部件，图／ASML

但 ASML 产能终究还是有限，甚至三星自身的战略也有了变化。

据 10 月 25 日韩国经济新闻的报道 ，三星电子调整了战略方向，将扩大投资成熟制程工艺。三星电子半导体代工事业部计划到 2024 年将传统和特色工艺的数量增加 10 个以上，到 2027 年将对应产能提高到 2018 年的 2．3 倍。

传统工艺是 10nm～180nm 等半导体代工企业从过去开始进行技术开发的过程中诞生的「标准」工艺；特色工艺是针对特定客户需求将传统工艺进行定制化改进。

上周还有消息传出 ，三星考虑将旗下更多芯片委外代工，除了已有的圆晶代工伙伴联电，还会新增世界先进和力积电两家协助芯片代工，主要仍是成熟制程。

在此之前，三星一直致力于在最先进的制程上与台积电竞争。今年 6 月，三星 3nm 制程工艺正式量产，并首次用上全环绕栅极晶体管技术（以下简称 GAA）。台积电则在近日再次对外确认，3nm 将在今年第四季度晚些时候开始量产，预计 2023 年开始满载运行。此外，台积电还指出在 2nm 工艺上才会引入 GAA 技术。

一方面在 3nm 上「领先」台积电一步，另一方面却在加大自身和委外成熟制程的产能。常识告诉我们，资源有限才所以需要资源配置，三星在扩大成熟制程工艺投资的同时，就要相对应缩减在先进制程上的投入比例。

这很矛盾，但首先三星在先进制程上的「领先」本身就存在问题。

「虚假」的 3nm，跌倒的三星

过去几年，芯片代工厂在制程的「文字游戏」上愈演愈烈，英特尔、三星、台积电对外说的同一纳米制程实际上相差甚大，如英特尔的 10nm 制程工艺实际相近台积电和三星的 7nm。

三星 3nm 和台积电 3nm 同样存在很大的不同。从性能的角度看，三星 3nm（3GAE）工艺的晶体管密度为 1．7 亿／平方毫米，大大低于台积电 3nm（N3）工艺的 2．9 亿／平方毫米，反倒更接近台积电 5nm 和英特尔 7nm 的水平。

另一方面，三星在 3nm 节点首次引入 GGA 技术，有分析指该技术尚不成熟。目前尚不明晰三星引入 GGA 技术带来的影响程度，但据中国电子报近期的报道，三星在先进制程芯片上深陷良率的泥沼，3nm 良率仅为 35％，台积电 3nm 良率则达到了80％。

再加上此前三星在 4nm 上工艺表现，更多的高端客户都在流向台积电，包括长期选择三星半导体进行芯片代工的高通。

去年底，高通发布全新命名的骁龙 8 Gen 1，但这块 SoC 由于在发热和功耗上存在重大问题，很大程度上影响了 Android 旗舰在高端手机市场的表现。后续终于转而采用台积电 4nm 工艺代工骁龙 8 Gen 1＋，才终于在市场上挽回一点口碑和认可。

到了下一代骁龙 8 Gen 2，高通更是直接选择了台积电 4nm。再加上苹果、英伟达、AMD、联发科等，台积电几乎攘括了全世界最顶尖的芯片厂商。而三星的首发客户，却是一家中国矿机芯片厂商 PanSemi。

对三星来说，这无疑是相当糟糕的事情，毕竟目前新建一条 3nm 产线的成本约为 150－200 亿美元，巨大的资金投入需要更多更高端的客户订单。

但三星眼下除了在台积电的产能外获得订单，以及在价格上做出竞争以争取对价格更敏感的客户，似乎只能在更先进的 2nm 做出突破，或是在传统工艺市场抢占台积电的份额。

台积电 22Q3 收入构成，图／台积电

事实上，除了在先进制程上领先，台积电 46％ 的收入都来自传统和特色工艺，尤其是目前市场占主流需求的 28nm，考虑到这些制程工艺都是台积电过去 35 年推进工艺过程中「留下」的，占主要成本的圆晶厂投入基本都已收回，利润更是可观。

三星作为后进者，过去的选择是在与台积电竞争先进工艺的同时，积累不同阶段工艺，如在图像传感器（CMOS）方面，传统使用 28nm 工艺，三星却将用于高级图像传感器的 17nm 工艺，与索尼竞争 CMOS 市场。

而引导三星的，大概是「在 2030 年成为世界第一的半导体代工企业」的目标。当然，这也意味着需要超越台积电。

失效的摩尔定律，领先者的困境

毫无疑问，台积电不仅是全球最大的半导体代工企业，也在 7nm 和 5nm 的关键节点上成为了最大的赢家。根据台积电今年第三季度财报，7nm 和 5nm 贡献的收入已经占到了整体的 54％。

这种优势目前来看还会继续延续到 3nm 节点。苹果 A17 芯片基本确认将由台积电独家生产，也有多个消息源指出 M2 系列高性能处理器也将由台积电独吞，此外还有高通将在 2023 年发布的旗舰芯片，甚至是英特尔的 15 代酷睿。

超能网引述 Twitter 用户 ＠OneRaichu 指出，Arrow Lake－P 移动处理器将采用英特尔自己的 20A（原英特尔 5nm）工艺，Arrow Lake－S 桌面处理器采用台积电的 N3（3nm）工艺。

至于 2nm 的节点，台积电和三星都计划在 2025 年实现量产，英特尔则更加激进地将 18A（接近台积电 2nm）工艺定在 2024 年量产。但随着制程逼近物理极限，摩尔定律越来越不能指导整个半导体行业继续前进了。

1965 年，时任仙童半导体公司研发总监的戈登?摩尔发文预言：

在最小成本的前提下，单个芯片上的元器件数量基本上是每一年翻一倍。并且至少在未来十年保持这个增长速度，到 1975 年单个芯片上将集成 65，000 个元器件。

这段被称为「摩尔定律」的话后来逐渐演变成：

1． 集成电路上集成的晶体管数目，每 18 个月翻一番；

2． CPU 性能每 18 个月提高一倍，或价格下降一半；

3． 同样钱买到的计算机性能，每 18 个月翻一番。

根据台积电的数据，摩尔定律指导整个半导体行业的时间远远超越戈登·摩尔划定的寿命，如今一个 IC 设备可以容纳多达 1000 亿个晶体管——这已经是极限了，即便是在苹果 A16 小小的芯片上也能放下 160 亿个晶体管。

但正如英伟达 CEO 黄仁勋最近的提醒——「摩尔定律已经死了，」逼近物理极限的制程工艺则是最后也最关键一堵墙。当硅基芯片突破 1nm 之后，量子隧穿效应将使得「电子失控」，芯片失效。事实上，量子隧穿效应 5nm 甚至 7nm 以下就已经存在。

与此同时，量产先进制程芯片的成本越来越高。3nm 芯片的设计动辄就要 15 亿美元，到了 2nm，台积电仅产能布局就计划投入 1 万亿新台币（约 2290 亿人民币），超过华为 2021 年整体收入三分之一。

「台积电可能会失败。随着移动到下一个技术节点变得更加困难，任何人都可能跌倒，」英国《金融时报》引述经济历史学家克里斯·米勒的看法称，「或者，如果未来几个技术节点的过渡比我们预期的更为艰难，台积电的优势可能会变得不那么有意义。」

对后进者来说，这是赶超台积电——也是全球顶级水平最好的机会，至于整个行业的问题，毕竟天塌了还有个高的顶着，这大概也是强者的烦恼吧。

来源：雷科技

原文标题:三星静候台积电「犯错」