台积电南科3纳米新厂于11月24日举行上梁典礼,缔造另一个先进制程里程碑;说来也巧,就在上周传出三星将砸重金推动下一代芯片事业,并力拼与台积电在同一年(2022年)实现3纳米量产。在不到两周的时间,两强相继揭露新一世代制程的最新进度,颇令人玩味。
尽管,目前台积电在各方面都位于制高点,但面对三星的野心,以公司追求技术领先、稳健成长的性格来看,想必不会轻忽大意。究竟,市场是如何看待这场战局?未来又有什么观察重点呢?
台积电28纳米缔造黄金年代,抢苹果大战胜出
回顾过去台积电与三星在晶圆代工市场的竞争与纠葛,其实可以看到一些脉络。过去三星每每感受到压力之时,都会想要抄捷径、抢快致胜,但以最后接单的成果来看,几乎都以失败告终,其中,最经典的莫过于2014~2015年的「抢苹果大战」。
苹果采取双供应链,台积电在2011年量产28纳米制程,也创造史上称霸最久的一个制程世代,之后循序渐进推进到20纳米、16纳米,也靠着20纳米抢下iPhoneA8处理器订单;当时,感受到压力的三星为了抢回A9订单,则选择跳过20纳米、直奔14纳米,以此对战台积电的16纳米。
当时,苹果采取双供应链策略,之后市场却传出三星代工的芯片性能不如台积电的消息,而台积电则靠着良率及功耗的控制优势,尔后获得A9处理器的追加订单;在此之后,台积电成为苹果多款产品的独家供应商,反观三星却再也啃不到苹果,在市占率上更是节节败退,只能频频放话要弯道超车。
而上一次的7纳米之争也几乎是如出一辙,三星选择在7纳米制程直接导入EUV(极紫外光),而台积电则是先推7纳米FinFET,再推7纳米EUV(N7+)。以结果论来看,台积电7纳米家族目前占营收比重已达到3成以上,反观三星7纳米却是良率欠佳的消息频传,甚至传出NVIDIA旗下GPU新品计划抛弃三星8纳米,回头拥抱台积电7纳米。
再看到台积电5纳米制程,则复制了7纳米的成功经验。据供应链透露,目前5纳米月产能约8~9万片,2021年上半年将拉升到约10.5万片/月,全年营收占比将达到20%;集邦拓墣科技则预估,三星与台积电在5纳米世代仍有约2成产能的差距。
两者3纳米战术大不同,优势怎看?
台积电在先进制程市场持续击败对手,那下一战,又会是怎样的战况呢?据公开资料来看,台积电3纳米确定选择沿用FINFET(鳍式场效应电晶体)架构,而三星将改采GAA(环绕式闸极结构),两强战术大不相同,更增添了可看度。
业界人士分析,台积电过去之所以能扳倒三星、吞下苹果大单,关键在于「求稳不求快」。他说明,台积电以28纳米打好地基,而16纳米则是在20纳米制程基础(即线宽不改)上导入FINFET架构,在既有基础上求突破,以减少制程上的变动,更可有效掌控研发与各项生产变数。
而这样的策略同样能延伸到3纳米。事实上,自2012年英特尔(Intel)率先在22纳米采用FINFET技术后,全球主要晶圆厂就以此互相较劲,一路延续到5纳米。对台积电而言,这些年所建构出的生态系统已相当成熟,由于3纳米可沿用部分验证过的IP,对IC设计客户来说也更加省事,在架构不变、效能提升的状况下,相对具备成本效益。
而三星计划采用的GAA架构,据称可更精准地控制通道电流、缩小芯片面积、降低耗电量。业内人士表示,GAA并不是近期才出现的新技术,且Performance更好是众所皆知,只是过去都停留在实验室阶段,量产的难度相当高。
他说,由于4D的GAA制程较3D的FINFET更为复杂,必须克服更多的残质(residue)、重力影响等的挑战,需仰赖从业者的生产经验与制程精密度。而三星有良率不佳的黑历史,加上原本公司早前就曾发豪语要在2020年量产GAA,目前已比原先规划晚了两年,未来是否可顺利克服难关,仍有待观察。
据了解,台积电虽不在3纳米导入GAA,但据供应链透露,台积电早就投入GAA的研发,且已拍板2纳米将采用GAA技术为基础的MBCFET架构。分析师则认为,对晶圆代工从业者来说,比的不会是技术有多新、有多快,而是对制程与技术的掌握度,才能保有优异良率并达成量产目标,与客户互利双赢。
台积电今年业绩估超标,明年续看成长
回到需求面来看,台积电向来是按照客户需求扩产,台积电董事长刘德音日前公开露面时指出,当3纳米进入量产时(预计2022年下半年),届时产能预估将超过每年60万片12吋晶圆。据供应链消息,2023年3纳米月产能将增至10.5万片,一如往常,将由最大客户苹果抢下头香,而AMD(超微)、高通也将随后跟上;至于Intel也有合作方案在进行中。
分析师指出,三星就算能如期推出3纳米GAA制程,先撇开良率疑虑不说,由于公司除代工外,也有生产自家产品,想要抢回苹果大单的机会相当渺茫,重要客户可能只有自己、NVIDIA与高通。而台积电一向秉持「everybody`sfoundry(大家的代工厂)」,不与客户竞争,相对具有优势。
以5G手机为例,尽管美国总统大选落幕后,外界预期拜登团队或将放宽对中国大陆制裁力道,不过,华为5G手机能不能重返市场还是未知数,因此在高端手机战场里,几乎只剩三星、苹果两强捉对厮杀,苹果更不可能把重要武器交给敌手生产。
整体来看,法人认为,从技术、良率、营运管理能力与客户关系等多层面来看,三星还看不到台积电的车尾灯,这次弯道超车大计恐难成。在业绩展望方面,客户对台积电先进制程的需求续强,加上中芯转单效益显现,带动28纳米制程也呈现罕见满载,预期全线产能大开热况有望延续到至少2021年上半年,2020年营收成长30%超标已无悬念,2021年则有望维持双位数成长。
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