半导体7纳米制程的第一轮战役由台积电抢下全球头香

半导体 7 纳米制程的第一轮战役由台积电抢下全球头香，且主要 IC 设计大客户苹果、海思、高通、NVIDIA、AMD、比特大陆、GMO、嘉楠耘智等数十家订单全数到手，但在台积电看似赢的风光又漂亮之际，最大劲敌三星电子正在密谋一场世纪大反扑计划，要挖走台积电在人工智能芯片上的“镇庙大神”。

三星 7 纳米问世的时间点落后台积电，然而为求一举成名，推出的第一版就会导入 EUV 光刻技术。反之，台积电为了在今年第三季提前让 7 纳米工艺问世，该版本并没有导入 EUV 光刻技术。台积电“抢快”策略确实获得第一轮战役的巨大成功，但三星采用 EUV 光刻机的 7 纳米来势汹汹，带来的效能提升，以及后续影响力的爆发，恐怕会让台积电如坐针毡。

台积电有“人工智能造芯者”之称，Google 是其中的“镇庙大神”

半导体产业靠着智能手机已饱餐多年，然进入 7 纳米工艺后，手机已无法支撑其巨额投资。因此，高速运算 HPC 应用包含人工智能、 GPU / CPU 、服务器、加密货币等重要性很快将凌驾于手机之上，成为 7 纳米应用的生力军。

很早看准高速运算 HPC 商机的台积电，素有“人工智能造芯者”之美誉，全球只要喊的出来名号的人工智能芯片，大约9 成都由台积电操刀，包括 Google 、NVIDIA、赛灵思、寒武纪、深鉴、地平线、比特大陆、嘉楠耘智等。

而 Google 针对机器学习、改善搜索引擎、影像搜索、云视觉API 、翻译、地图等云计算服务的效率与准确性而设计的定制化 ASIC ：TPU（Tensor Processing Unit），曾是 DeepMind 旗下AlphaGO 打败韩国围棋高手李世乭而一战成名的背后功臣。

为验证 TensorFlow 框架，Google 仿效苹果跨入自制芯片一途所推出的 TPU，在机器学习效率号称比 GPU 和 CPU 速度快上 15 ~ 30 倍。

Google 的 TPU 从第一代开始，一直到 2018 年演进到第三代 TPU 都是由台积操刀生产，而 ASIC 设计是由 Marvell 或博通打造，这样的合作一直被视为是生产 Google TPU 的“铁三角”胜利方程式。

Google 的 人工智能芯片 TPU 第一～三代都由台积电操刀，然 7 纳米惊传分手

但近期有个震惊业界的消息传出，Google 未来采用 7 纳米制程工艺的 TPU 芯片，将会首度从台积电转单到三星生产，届时三星也将包办 ASIC 设计、芯片制造到后段封测，这恐怕将成为三星在 7 纳米战役上的一大胜利，抢下台积电在人工智能芯片客户群中的“镇庙大神”！

为什么 Google 的 7 纳米TPU 芯片要从老班底台积电转单到三星？这是个让人跌破眼镜的选择。

业界对于个中原因是众说纷纭，“价格论”再度被提出，认为这次又是三星不计成本的低价抢单。业界曾形容，三星为了抢单是无所不用其极，甚至提出让客户觉得“不答应还真是脑袋坏掉”的超低价格。然而，Google TPU 并非大宗型产品，价格绝非选择代工厂的首要考量。

行业内人士分析，关键原因有两个，第一是 3D 堆叠技术，第二是功耗问题。台积电的制程功耗太大，会导致后端封装承受不住，只好降低效能作来因应，这导致前几代 Google 的 TPU 在效能上有一些限制。

再者，TPU 芯片需要大量且精准的 3D 堆叠技术把运算单元叠起来，更重要的是，散热必须要好，而三星一直以来在这方面的技术很强，因为存储器早已大量使用 3D 堆叠工艺，三星又是存储产业的龙头，技术自然不在话下。

当然，台积电也有 CoWoS（Chip on Wafer on Substrate）技术将多颗芯片整合堆叠在单一元件上，再封装于基板，但传出三星极力优化该方面的技术，加上三星在散热的处理上优于台积电，使其成为胜过台积电拿下 Google 的 7 纳米 TPU 订单的关键。

还有一点，三星为了确保帮 Google 代工的 TPU 稳定度，虽然终极目标是以 7 纳米生产，但不排除先导入 10 纳米，确定没问题后，再以 7 纳米作为量产工艺节点。所以，三星为 Google 代工的 TPU 技术，也可以说是以 10/7 纳米两个世代打造。

三星为 Google“造芯”贴身“临摹”后恐实力大增 不利于其他 AI 阵营

不过，Google 的人工智能芯片让三星代工，恐埋一个巨大隐忧，这不是对 Google，而是对其他阵营的人工智能芯片业者。

三星在业界一向有“Copy Cat”之称，客户让三星代工产品，最怕的就是关键技术被偷偷学去，况且三星的产品线从最上游的各式逻辑芯片、存储芯片、制造生产，甚至是机台设备都自己掌握，一直延伸到系统端包括电视、手机、面板等，所有产品是无所不包，人工智能是新时代显学，三星自然是追求做到顶尖。

若三星帮 Google 的人工智能芯片做 ASIC 和生产，无非是给了三星一个向巨人贴身“临摹”的绝佳机会，Google 的人工智能当中窍门恐被“聪明绝顶”的三星学了去。

不过，业界认为 Google 可是一点都不担心，因为对方偷得了硬件，但 Google 擅长的软件是三星学不到的。

但真正该担心的是 Google 以外的人工智能芯片公司，三星从巨人身上即使学不到 9成武功，只要学个 6 ~ 7 成功力，就可以大幅优化自家的人工智能芯片，这恐怕十分不利于竞争对手。

这也是台积电一直以来所倡导的观念，唯有纯晶圆代工厂模式（pure foundry business model），不与客户竞争、不生产自己的产品，才能获得客户青睐。

据业者透露，其实 Google 找上三星也不是首选，原本属意找英特尔的晶圆代工部门合作，但英特尔早已决定淡出该领域，在没有其他选择下，只好找三星试试看，看看下一个“朋友”会不会更好。

三星这次挖角 Google 订单，也让人回忆起当年高通在FinFET 制程工艺的选择上，舍台积电、选择三星的往事。

回顾一下台积电和三星上一次的技术大过招，是发生在 3 ～ 4 年前的传统平面式技术，转进鳍式场效电晶体 FinFET 技术架构之役，该战役具有跨时代的意义。

当时，三星的 14 纳米 FinFET工艺制程领先台积电的 16 纳米 FinFET工艺制程量产，这是三星在技术上第一次超车台积电，且首次抢下原本属于台积电的大客户高通的订单，在晶圆代工领域是一战成名，也逼得台积电出面表示其 16 纳米 FinFET 技术虽是“后发”，但绝对会“先至”！

虽然之后三星领先问世的 14 纳米 FinFET 工艺，但无论从市占率、客户数角度，都被台积电狠狠超越，但这一精彩交锋已是历史留名，更点出台积电与高通这位老伙伴之间，数十年来从“相知相惜”逐渐转为“矛盾”的情节，才让三星有机可趁。

当年高通放弃台积电的 FinFET 工艺而选择三星，外传的理由很多。有人说，三星几乎是不赚钱，甚至是“倒贴”高通来抢单; 也有人说三星的 FinFET 工艺确实推出的时间比较早; 更有人说，台积电自从有了苹果这位让它在行动通讯时代登峰造极的大客户后，高通觉得受到“冷落”，因此“移情别恋”。

不过，台积电在 7 纳米工艺上抢下全球量产的头香，自然又把高通这位“老朋友”给盼回来，加上有 100% 苹果处理器芯片的代工订单，台积电的 7 纳米首役是赢的风光。

然近期业界也传出，等到明年三星采用 EUV 光刻技术的 7 纳米工艺量产后，高通恐怕将再度回到三星怀抱，这点是台积电不得不防的。

三星的 7 纳米不抢“快”要抢“威”，导入 EUV 台积电硬是打脸反击

三星的 7 纳米策略不“抢快”，而是“抢威”，第一版的 7 纳米 LPP 制程要立刻让 EUV 技术导入，因此跳过非 EUV 技术的版本，导致量产 7 纳米工艺的时间点落后台积电。根据规划，三星预计是年底到明年初的时间点进入生产。

业界认为，真正导入 EUV 光刻技术的 7 纳米版本，才是具有历史意义的技术制程。

因此，台积电总裁兼副董事长魏哲家日前在法说会上高分贝喊话“我们将会是第一家量产 EUV 技术的半导体厂！”宣示意味浓厚，挑明过招的对象，就是预计几乎是同时间量产的三星。

图丨张忠谋

DT 君曾当面问过台积电创办人张忠谋，三星和英特尔，谁才是台积电真正的敌人？当时张忠谋早已断言，英特尔的企业文化缺乏“服务的精神”，因为英特尔向来只服务自己的产品，然而“服务客户”是晶圆代工模式的精髓之一，这似乎在暗示英特尔进入晶圆代工产业注定不会成功，如今回顾，是一语成谶。

然谈到三星，张忠谋的口气大为不同，他认为三星是一家十分有决心和毅力，且高层一下令是整个组织都会凝聚一心达成目标的公司，这非常不容易。

业界提到一个重点，三星是一家只要锁定一个领域进入，凡事绝对要做到第一的企业，没有所谓的“老二哲学”。这一点，是让很多对弈者都毛骨悚然的特质。

台积电在晶圆代工领域的市占率已经攀上 60%，龙头地位无可撼动，但三星进入该产业的轨迹从帮苹果做代工，陆续转型为生产自己的手机处理器芯片，甚至几年前在 FinFET 技术战役上超车台积电、抢下高通订单，实力绝对不容小觑。

这一次，三星 7 纳米技术要直取台积电在人工智能领域的“镇庙大神”Google 订单，更要抢回高通的处理器订单，这已经预告，台积电眼前的赢不是赢，更激烈的战役还在后面等着，第二轮的 7 纳米技术之役，未开战却早已硝烟四起！