台積電與三星的新戰場在哪裡?

作者:暢秋   |   2020 / 10 / 28

文章來源:虎嗅網   |   圖片來源:股感知識庫


在半導體先進製程工藝方面,特別是產業進入 14nm 時代以後,有實力的廠商迅速減少,本來是英特爾(Intel, INTC-US)、三星和台積電( 2330-TW )三足鼎立的局面,但由於在過去 5 年裡,英特爾在工藝技術進度方面不夠力,一再延誤,使得近兩年 10nm 及更先進製程市場,三足鼎立局面消失,只見三星和台積電兩強相爭。

誰能搶下英特爾外包大餅

不僅如此,前些年進軍晶圓代工市場的英特爾,市場拓展速度緩慢,同時,由於自身先進製程技術不夠成熟,再加上其整體晶片製造產能未能跟上市場需求的步伐,在 2019 年出現了CPU大缺貨的局面,這也在客觀上給了AMD(Advanced Micro Devices, AMD-US)迅速追趕的機會。為了遏止這一態勢,近一年來,英特爾正在認真考慮將更多的晶片,特別是其核心產品CPU外包代工生產,而具備接單實力的廠商,也只有台積電和三星了。

英特爾在 2020 年第二季度財報中曾經提到,該公司基於 7nm 的CPU相對於預期計劃大約延後了 6 個月,這將最初計劃 2021 年底推出 7nm 晶片的時間點延期到至少 2022 年。最近,關於英特爾已向台積電下單代工 7nm (或 6nm )晶片的聲音不絕於耳,雖然近期該公司高層公開表示,外包代工的合作夥伴還沒有確定,仍在斟酌和考察當中,但就目前業界僅剩台積電和三星這兩家公司具備 7nm 製程工藝量產能力的狀況來看,英特爾的選擇很少,更何況台積電的 7nm 要比三星的成熟,良率還要更好

雙方與英特爾互動耐人尋味

而據媒體報導,英特爾近期已與台積電達成協議,預訂了台積電明年 18 萬片 6nm 晶片產能,據估算,這批晶片外包代工業務或超過 200 億美元規模,如果情況屬實的話,這將成為台積電繼失去華為這一大客戶之後的一筆新增大單,在訂單方面並不煩惱的台積電,後續壓力是如何滿足迅速擴大的產能需求。

據消息指出,英特爾首席架構師Raja Koduri下週將在三星的「高級代工生態系統」(SAFE)論壇會議上發表「 2025 年人工智慧將增加 1,000 倍算力」的演講。先前,Raja Koduri在推特(Twitter, TWTR-US)上貼了一張去年到訪韓國三星工廠的照片,引發了有關英特爾將使用三星為其Xe顯卡晶片提供代工的傳言。考慮到英特爾最近明確宣布將把某些晶片外包生產,卻仍未透露該策略的詳細情況,這讓Koduri與三星最近的互動變得意味深長。

相信台積電和三星都非常渴望拿到英特爾的訂單,因為這會給它們帶來十分可觀的收入,同時,也會使整個半導體業對其實力和影響力的認知有更近一步的提升。特別是三星,自從進入 10nm 時代以後,其與台積電的競爭一直處於下風,若能拿到英特爾的大單,無疑是一劑強心針,可進一步增強其今後與台積電競爭的底氣和決心。

三星的執著

前些年,作為巨無霸級別的IDM,三星一直覺得其晶圓代工業務水平還不夠好,視產業霸主台積電為「眼中釘」,並透過大力投資、挖角等措施,不斷完善其晶圓代工技術能力和客戶認可度。最為重要的是,為了提升競爭效率,三星於 2017 年宣布將其晶圓代工業務獨立了出來,目標直指台積電。

2015 至 2016 年,隨著三星晶圓代工先進製程能力的逐步成熟,其從台積電那裡奪得了不少大客戶訂單,收入頗豐。彼時的智慧型手機市場處於平台期(開始出現衰退,但對相關產業鏈的影響有滯後效應),對於相關晶片的需求量還是比較旺盛。這兩方面的因素,使得三星Foundry在 2016 年出現了大幅度的成長。

而到了 2016 至 2017 年,隨著台積電先進製程的進一步成熟,三星Foundry部分大訂單又被台積電搶了回去;此外,全球智慧型手機市場全面衰退,其負面效應也開始顯現,對相關先進製程晶片的需求大減。這兩個因素導致三星Foundry業務在 2017 年銷售額與上期相比增幅( 4% )大幅下降。

比較兩造優勢

先進製程方面,相對於三星,台積電長期處於領先地位。台積電在 2011 年便克服了 28nm HKMG製程,之後先進製程發展迅速,其 7nm 製程已於 2018 下半年實現量產, 2019 年收入占比將超過 20% 。 5nm 於 2019 年 4 月進行風險試產, 2020 年實現量產。而三星只在 14nm 節點處領先於台積電量產,之後的 10nm 、 7nm 和 5nm 都落後於台積電。不過該公司將追趕的希望寄托在 3nm 上,具體進度如何,還需要在接下來的兩三年裡觀察。

就具體的參數指標,將三星和台積電做個比較,英特爾於 2014 年發布了 14nm 製程,其節點每平方毫米有 3,750 萬個晶體管,台積電 16nm 製程(該公司沒有 14nm 製程,但其 16nm 與市場上的 14nm 同級)節點每平方毫米約有 2,900 萬個晶體管,三星 14nm 節點每平方毫米約有 3,050 萬個晶體管。此外,英特爾的 14nm 節點柵極長度為 24nm ,優於台積電的 33nm ,也優於三星的 30nm 。英特爾 14nm 節點的鰭片高度為 53nm ,優於台積電的 44nm ,以及三星的 49nm 。

總體來看,台積電在良率和穩定性方面有明顯優勢。為了提升競爭力,三星調整了晶圓代工的業務結構,而台積電在不斷鞏固自身的優勢。

三星代工英特爾早有傳聞

經過拆分以後,三星的晶圓代工業務市場排名由原來的產業第四上升到了第二,不過,其市場佔有率與台積電仍有很大差距,若能拿到英特爾的大單,無疑會縮小這種差距。實際上,在 2019 年,業界就傳聞英特爾在考慮找三星為其代工生產 14nm 製程的CPU。

自 2015 年正式推出 14nm 製程後,英特爾已經對其依賴了 5 年的時間,該製程也為這家半導體巨頭帶來了非常可觀的收入。從Skylake( 14nm )、Kaby Lake( 14nm +)、Coffee Lake( 14nm ++),到 2018 年推出的 14nm +++,該公司一直在保持對 14nm 製程的更新。而英特爾原計劃在 2016 年推出 10nm ,但經歷了多次延遲, 2019 年才姍姍來遲,從這裡也可以看出該公司對 14nm 製程的倚重程度。同為 14nm 製程,由於英特爾嚴格追求摩爾定律,因此其製程的水平和嚴謹度是最高的,就目前已發布的技術來看,英特爾持續更新的 14nm 製程與台積電的 10nm 大致同級。

英特爾產能吃緊尋找代工

2019 年 5 月,英特爾稱將於第 3 季度增加 14nm 製程產能,以解決CPU市場的缺貨問題。然而,英特爾公司自己的 14nm 產能已經滿載,因此,該公司投入 15 億美元,用於擴大 14nm 產能,稱可在 2019 年第 3 季度增加產出。其 14nm 製程晶片主要在美國亞利桑那州及俄勒岡的 D1X 晶圓廠生產,海外 14nm 晶圓廠是位於愛爾蘭的Fab 24 。三星於 2015 年宣布正式量產 14nm FinFET製程,先後為蘋果(Apple, AAPL-US)和高通(Qualcomm, QCOM-US)代工過高端手機處理器。其 14nm 產能市場占有率僅次於英特爾和台積電。

前面提到,英特爾的 14nm 產能吃緊,已經難以滿足市場需求,在這樣的背景下, 2019 年 6 月,有媒體報導稱,三星和英特爾正在就 14nm Rocket Lake晶片的生產進行談判。自 2018 年下半年以來,英特爾在升級和建立用於生產 10nm 晶片的新生產線方面投入了大量資金,但要想擴大規模還需要幾年時間。在此期間,英特爾必須提高其 14nm 晶片的產量。因此,傳聞它將一部分CPU轉由三星代工,希望能夠解決產能不足的問題。

由於記憶體市場疲軟,對三星的營收產生了很大影響,因此,三星的晶圓代工產能利用率下降,想尋找新客戶,英特爾是其主要的爭取對象。當時有報導稱,三星將於 2020 年第四季度開始大規模生產英特爾的 14nm Rocket Lake晶片,如果此言不虛的話,三星製造的首款CPU將於 2021 年上市。

三星有望奪取台積電部分市占率

近些年,三星一直在積極投資以擴大晶圓代工業務,並表示要在 2030 年前超越台積電成為代工業的領頭羊。對此,有分析師認為,儘管三星在短期內難以實現這樣的目標,但是有望從台積電手中奪得部分市占率。相對於台積電而言,三星在資金籌集方面具有優勢,因為該公司能夠通過其他業務部門的獲利來進行投資,如智慧型手機和記憶體部門。

目前,全球市場 8 英寸晶圓供給缺口近二成,使得相應代工產能非常吃緊,漲價聲音不斷。據悉,三星正考慮針對旗下的 8 英寸晶圓廠進行投資,以提高生產效率,滿足市場需求。三星旗下的 12 英寸晶圓產線為全自動化生產,即在無塵室中借助架設在高處的運輸系統行動晶圓盒。不過, 8 英寸晶圓盒仍然由工作人員用搬運車運送。不僅是三星,其他晶圓代工企業也是如此。

8 英寸晶圓代工緊俏之際,三星考慮針對 8 英寸產線進行自動化投資,由人工運輸改為機器運送。據韓國媒體《TheElec》報導,三星已經在部分 8 英寸晶圓廠的產線測試自動化運輸設備,且已取得了不錯的效果。產線的自動化升級能提高生產效率,卻也有著不菲的成本。據三星估計,如果要在所有 8 英寸晶圓廠中導入自動化運輸設備,可能需要斥資超 870 億美元。

花費大筆資金改造老舊產線,能否產出與之匹配的效益?三星的這一投資計劃也遭到了部分員工的質疑。不過,考慮到 8 英寸晶圓業務占據公司較高比例的營收,三星仍在積極推進這一行動。而台積電的 8 英寸晶圓業務所占比例較小,如果三星能夠抓住這一波市場機遇,則有望縮小與台積電之間的市占率之差。

結語

經過這些年的爭奪,台積電和三星已經奠定了業內雙雄的地位,但二者之間的差距依然很明顯,要想縮小差距,三星要做的事很多,而如果能夠抓住這一波晶圓代工市場產能短缺的行情,特別是英特爾這筆大單,則未來台積電與三星的爭奪戰將更具看點。英特爾將在 2021 年初宣布其晶片外包決定,而且可能不止一種方案。拭目以待吧。

虎嗅網》授權轉載

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