三雄决战2纳米

来源:半导体产业纵横发布时间:2023-08-071446浏览

本文由半导体产业纵横（ID：ICVIEWS）转载自数位时代

为何说台积电该“降价”了？

目前台积电居于领先地位，最先进的制程是采FinFet（鳍式场效电晶体）架构的3纳米制程，已开始量产。苹果是最先采用台积电3纳米制程的公司，预计今年9月推出的iPhone 15 Pro Max的应用处理器（AP），将采用台积电3纳米制程生产。

台积电于2022年年底宣布3纳米制程量产，这与原来预计的量产时程相较拖延不少时日，主要原因是3纳米制程有不少工程障碍待克服，无法依原来设定的进度推进。

三星3纳米开局，但低良率也难抢大客户三星电子于2022年6月底，正式宣布成功量产3纳米制程。令人注意的是三星电子的3纳米制程，采用GAA (Gate All Around，闸极全环绕）架构，这是比FinFet更先进的半导体架构，台积电预计在2纳米制程，才会使用GAA架构。

从表面上看，三星电子在3纳米制程超越了台积电，不仅量产时程领先，而且技术上，直接跳跃到次一世代的半导体架构。

但实际的状况是似乎没有大客户（如高通、英伟达等）采用三星电子的3纳米制程，主要是良率不佳，大客户不敢贸然使用。前些日子传出三星电子在3纳米制程的良率大幅提升到60%，胜过台积电的55%，不过实际情况还有待验证。

FinFet、GAA差在哪？

首先，半导体的运作原理是，电子会从源极进入并往汲极移动，最上方的闸极就像水龙头。施加电压时水龙头就会打开，让电子通过，代表1；没电压时水龙头就会关闭，电子无法通过，代表0。

台积电FinFET架构是什么？

16纳米后因为体积缩小，电子们容易偷跑造成漏电，因此FinFET（鳍式场效电晶体）把原本2D构造改为3D，让身为水龙头的（闸极）能更好地从3个方向控制电子流通。

三星去年6月宣布成功量产3纳米制程。三星的3纳米制程是采用GAA (Gate All Around，闸极全环绕）架构。GAA与FinFET两者为相似架构，都是从4面控制电子防止偷跑。倘若消息属实，台积电将面临巨大压力。目前三星电子在先进制程的良率改善很多，4纳米的良率、性能皆提升不少，吸引一些客户到三星电子投片生产。3纳米制程方面，三星电子的良率确实有大幅改善，不过尚需以更多的证据，方能说服大客户下单。这已经对台积电构成潜在的竞争威胁。

英特尔夺回龙头的关键，要看20A、18A能否如期量产英特尔本来是半导体制程技术的领头羊，然而英特尔在14纳米迈向10纳米（现Intel 7）的过程中蹉跎许久，让台积电能够在7纳米制程脱颖而出，成为全球半导体制程最先进的公司。

英特尔新CEO上任后，肩负英特尔复兴大计，除了提出IDM 2.0策略外，还在欧洲、美国大举投资兴建晶圆厂，同时在先进制程的开发更是非常积极。Intel 7目前已经进入大规模量产，Intel 4将于今年下半年开始量产。

根据英特尔的技术蓝图，英特尔将从2022年起到2025年，4年间将推出5个世代制程(Intel 7、Intel 4、Intel 3、Intel 20A、Intel 18A)。Intel 7目前已经进入大规模量产，Intel 4将于今年下半年开始量产。

相当于台积电3纳米制程的Intel 3，预计在今年底开始量产，与台积电相同，英特尔的Intel 3也是采用FinFet架构。Intel 20A预计于2024年上半年准备量产，Intel 18A预计于2024年下半年量产，这两个制程相当于2纳米、1.8纳米。

倘若英特尔能如期量产Intel 20A、Intel 18A，则将超越台积电、三星电子（这两家公司皆预定2025年量产2纳米制程），重新夺回全球制程技术的龙头地位。

7月25日，英特尔宣布瑞典电信设备供应商爱立信，将使用Intel 18A制程生产爱立信新的芯片。不过英特尔及爱立信没有提供进一步细节，也未提供芯片产出的日期。

频发量产与合作消息不代表抢下市场，从实验室到量产仍有长路要走2纳米技术进入门槛应该很高，台积电、英特尔将在2纳米，导入GAA架构以及背面供电等新技术，这将面临不少工程的挑战。

英特尔在实验室可能已经完成2纳米、1.8纳米的试作，爱立信应该已经在英特尔实验室投片试作新的芯片，也可能有实验室的芯片产出，因此英特尔才发表爱立信将使用Intel 18A的消息。从实验室到工厂量产，有一段很长的路要走，有很多障碍必须克服，英特尔4年5制程是否能顺利达阵，还有待观察。

英特尔、三星电子积极抢进最先进制程，对台积电将造成不小的压力。目前台积电在7/6、5/4、3纳米制程取得领先，苹果、AMD、高通、联发科、英伟达等大部分皆采用台积电的先进制程。三星之前在4纳米制程，性能、良率皆不符客户要求，使高通、英伟达等，不得不将需要最先进制程的产品，转向台积电投单。如今三星电子良率显著改善，频频对高通、英伟达、AMD等挥手，相信三星电子会提出最好的条件，希望能抢到台积电先进制程的订单。

号称“中国台湾贝尔实验室”的台积电全球研发中心于7月28日正式启用，将有7,000名研发人员进驻，将专注于2纳米制程及更先进制程技术的开发。

半导体三雄决战点：2纳米制程所达成的性能、良率与客户接受情况台积电每年研发预算约占营收8%左右，2022年研发预算高达54.72亿美元（约占营业额的7.2%），与2021年的44.65亿美元（约占营业额的7.9%）比较，成长22.6 %。主要的原因是台积电2022年营收758.81亿美元，较2021年的568.2亿美元成长33.5%，因此2022年研发费用与营收比率下降，不过金额仍有两位数的成长。

在半导体先进制程的赛道上，除了研发必须投入庞大的资金、资源外，建立生产线更是需要庞大的资金。台积电近几年，每年资本支出都在300亿美元以上，由此可见欲发展先进制程，必须有足够的资金投入。

三星电子与英特尔皆是资本雄厚的公司，因此它们有足够的资源投入先进制程的开发。台积电、三星电子及英特尔，目前皆积极发展3纳米、2纳米先进制程。

三星电子虽然最先发表3纳米GAA制程量产，不过截至现在，似乎还没有大客户采用三星电子的3纳米制程。台积电虽然较三星电子晚宣布3纳米制程量产，然而苹果已开始采用，尚有不少客户准备在台积电3纳米制程投片。英特尔的3纳米量产预订在今年下半年，因此目前台积电在先进制程处于领先地位。

2纳米制程将会是这三大公司的决战点，量产时程只要不要相差过多，就不会是胜负的重点。2纳米制程的性能、良率、客户接受情形，才是胜负的关键点。能够推出性能最佳，良率最好，以及价格合宜的2纳米制程的公司，就成为在2纳米制程争霸赛的赢家。

半导体景气反转，定价策略将成台积电掌握客户的关键

最近荷兰恩智浦半导体CEO KurtSievers表示，过去2年，受到颇负盛名的一线晶圆代工厂（委婉指台积电）持续涨价的影响，垫高成本，影响该公司的获利。恩智浦执行长说，目前二线晶圆代工厂已显著调降晶圆代工价格，但仍对恩智浦帮助不大，主要原因是恩智浦的一线客户以及车用、工业用等芯片，皆由台积电代工。这突显台积电的品质深获客户信任，然而从2022年下半年起，半导体市场开始反转，景气直转急下。2023年半导体产业在库存调整，终端需求疲弱，市场陷入衰退泥沼。

晶圆代工厂产能利用率下滑到60%～70%左右，连台积电也不能幸免。二线晶圆代工厂开始以各种方式迂回降价（如投100片晶圆，额外送20片免费），后来甚至直接降价。不过台积电价格仍然不动，难怪恩智浦CEO会抱怨。台积电应积极看待客户对价格的看法，以避免竞争对手趁机而入。最高明的策略是在敌人未发动攻势前，就封堵敌人可能进攻的缺口。

台积电竞争力的三大优势为技术领先、卓越制造以及客户信任，其中客户信任除了台积电保证绝不会成为客户的竞争对手外，与客户共体时艰，适度地调整价格的策略，也会是重要的一环。

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