IC先進(jìn)制程之戰(zhàn)，臺(tái)積電三星如何角逐?

近日，臺(tái)積電、三星掀起集成電路先進(jìn)制程的新一輪搏殺，交錯(cuò)公布在7nm EUV、6nm、5nm的進(jìn)展。隨著制程跨過7nm大關(guān)，臺(tái)積電、三星成為繼續(xù)推動(dòng)先進(jìn)制程前進(jìn)的僅有的兩個(gè)玩家。在7nm EUV與5nm兩個(gè)競爭焦點(diǎn)，臺(tái)積電與三星如何角逐?代工市場的競爭格局將發(fā)生怎樣的變化呢?

三星積極進(jìn)取，臺(tái)積電緊守陣地

4月16日，三星宣布完成5nm FinFET研發(fā)，較其7nm芯片特定面積晶體管數(shù)量增加了25%，速度提高10%，耗能降低20%，6nm芯片也完成了設(shè)計(jì)定案，預(yù)計(jì)2019年下半年進(jìn)入量產(chǎn)。當(dāng)晚，臺(tái)積電跟進(jìn)宣布6nm技術(shù)即將面世，預(yù)計(jì)2020年季度試產(chǎn)。本月初，臺(tái)積電已經(jīng)公布5nm進(jìn)入試產(chǎn)階段的消息。相比7nm工藝，基于ARM Cortex A72核心的全新5nm芯片能夠提供1.8倍的邏輯密度，性能提升達(dá)15%。

在7nm節(jié)點(diǎn)，三星被臺(tái)積電全面壓制。2018年4月，臺(tái)積電采用DUV技術(shù)，實(shí)現(xiàn)7nm量產(chǎn)，蘋果A12、華為麒麟980、高通驍龍855等幾乎所有在2018年面世的7nm處理器皆采用臺(tái)積電制程。而三星希望在7nm節(jié)點(diǎn)導(dǎo)用EUV技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)臺(tái)積電的，研發(fā)進(jìn)展相對(duì)緩慢，在2018年沒有商用產(chǎn)品問世。自家處理器Exynos 9820也采用8nm LPP工藝打造，在制程上被蘋果、華為拉開差距。

但三星也并非沒有還手之力。采用EUV技術(shù)的7nm產(chǎn)品預(yù)計(jì)今年4月開始出貨，Exynos 9825有望成為搭載7nm EUV的處理器。此外，三星7nm EUV斬獲了IBM訂單，雙方將合作開發(fā)下一代高性能計(jì)算處理器。本次高調(diào)宣布7nm EUV、6nm、5nm進(jìn)展，顯示出三星在代工市場的進(jìn)取心。據(jù)TrendForce公布的數(shù)據(jù)顯示，今年一季度三星在芯片代工市場的份額將達(dá)到19.1%，較去年的14.9%提升近三成，而臺(tái)積電的*則出現(xiàn)了下滑，從去年的50.8%下降到48.1%。在三星宣布5/6nm進(jìn)展后，素來低調(diào)的臺(tái)積電選擇時(shí)間回應(yīng)，也表現(xiàn)出臺(tái)積電捍衛(wèi)*的決心。

7nm EUV與5nm是競爭焦點(diǎn)，雙方的機(jī)遇和挑戰(zhàn)

三星和臺(tái)積電有兩個(gè)競爭焦點(diǎn)，一是誰先大規(guī)模量產(chǎn)7nm EUV，二是誰能量產(chǎn)5nm。半導(dǎo)體行業(yè)專家莫大康向《中國電子報(bào)》記者指出，臺(tái)積電與三星各有所長，綜合EUV在生產(chǎn)過程的應(yīng)用程度、配套技術(shù)、企業(yè)模式等因素，臺(tái)積電與三星差不多，臺(tái)積電在宣傳及客戶忠誠度方面更有優(yōu)勢。

三星電子副董事長金基南曾在股東大會(huì)上表示，相信三星將能夠先于競爭對(duì)手大規(guī)模生產(chǎn)7nm EUV產(chǎn)品。盡管在2018年年底就傳出7nm EUV量產(chǎn)消息，三星至今沒有明確的商用產(chǎn)品，原因在于EUV的實(shí)用化過程困難重重。莫大康向記者指出，EUV的困難體現(xiàn)在整個(gè)制程，包括光刻膠、Pellicle、缺陷檢查、光源功率以及設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行等各個(gè)環(huán)節(jié)。他估計(jì)，EUV在半導(dǎo)體行業(yè)擴(kuò)行至少需要1-2年。

“TSMC的EUV已經(jīng)從4層擴(kuò)大到10多層, 在3D封裝、管理，包括模式,中立(只代工不像三星是IDM)等均有優(yōu)勢;而三星試圖‘全EUV’,然而(實(shí)踐起來)可能有困難。”莫大康說。

賽迪研究院集成電路研究所副所長朱邵歆也向《中國電子報(bào)》記者指出，晶圓代工是否使用EUV，更多是代工企業(yè)和設(shè)計(jì)企業(yè)共同研發(fā)和決定，會(huì)綜合成本和效率等因素。這意味著，即便三星的“全EUV”能夠落地，除非具備的性價(jià)比，才會(huì)被設(shè)計(jì)廠商采納。

在5nm節(jié)點(diǎn)，臺(tái)積電進(jìn)度更快。TrendForce拓墣產(chǎn)業(yè)研究院分析師陳彥尹向《中國電子報(bào)》記者表示，雖然三星有自家手機(jī)處理器需求為基礎(chǔ)，但臺(tái)積電已經(jīng)與眾多客戶有著長年積累的合作關(guān)系。4月3日，臺(tái)積電宣告5nm進(jìn)入風(fēng)險(xiǎn)性試產(chǎn)，而三星在差不多的時(shí)間僅僅完成技術(shù)開發(fā)，臺(tái)積電更勝*。

但是，在5nm節(jié)點(diǎn)，研發(fā)費(fèi)用將激增到5億美元，除了通信基帶、高性能服務(wù)器、人工智能、手機(jī)領(lǐng)域的少數(shù)玩家，大多數(shù)芯片設(shè)計(jì)廠商無力跟進(jìn)，需要市場培育期。

未來，雙方的制程之戰(zhàn)將更加艱巨。三星已經(jīng)驗(yàn)證了3nm工藝性能，臺(tái)積電的3nm工廠也正式通過環(huán)評(píng)。莫大康指出，在5nm到3nm的研發(fā)中,晶體管架構(gòu)將發(fā)生改變，環(huán)柵、納米線以及導(dǎo)線金屬材料(由鈷代替銅)隨之變化,可謂周期長、代價(jià)高，雙方都將面臨挑戰(zhàn)。

除了“數(shù)字游戲”，代工還能怎么玩?

臺(tái)積電、三星的“數(shù)字游戲”，除了帶動(dòng)手機(jī)芯片、高性能計(jì)算繼續(xù)向前邁進(jìn)，也影響著代工市場的競爭格局。

陳彥尹向《中國電子報(bào)》記者指出，代工廠商的分工越來越明顯。首先，臺(tái)積電、三星成為先進(jìn)制程工藝的重點(diǎn)供應(yīng)商，先進(jìn)制程在兩者代工事業(yè)的比重逐漸增強(qiáng)，2019年臺(tái)積電的7nm營收貢獻(xiàn)有望挑戰(zhàn)30%(2018年僅占9%)。其次，英特爾雖沒有明確公布在晶圓代工事業(yè)的進(jìn)展，但有不少跡象指出，英特爾短期內(nèi)會(huì)以服務(wù)器、NB IOT等自身需求為主，不會(huì)與臺(tái)積電、三星正面較量。其他代工從業(yè)者則會(huì)更加注重10nm以上的市場。

那么，臺(tái)積電、三星、英特爾以外的代工廠商該如何進(jìn)行差異化競爭呢?

首先是持續(xù)優(yōu)化成熟制程的性價(jià)比。陳彥尹認(rèn)為，晶圓代工從業(yè)者可基于更加成熟的制程，持續(xù)強(qiáng)化成本結(jié)構(gòu)、提升產(chǎn)品性能，來吸引更加多元的客戶訂單。

其次是提升特色工藝的豐富程度。賽迪研究院集成電路所研究成果顯示，隨著5G商用步伐加快，新能源汽車、物聯(lián)網(wǎng)等新興領(lǐng)域快速發(fā)展，對(duì)模擬、射頻、電源管理、傳感器等特色代工需求不斷增長，代工企業(yè)可緊跟新興技術(shù)市場，加大對(duì)特色工藝的研發(fā)力度。

另外，代工從業(yè)者應(yīng)增強(qiáng)對(duì)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的理解程度，深化與設(shè)計(jì)廠商的合作模式。朱邵歆向《中國電子報(bào)》記者表示，設(shè)計(jì)企業(yè)和代工企業(yè)之間的綁定關(guān)系會(huì)更加牢固，雙方合作研發(fā)合作開拓市場，可以形成虛擬的IDM模式，甚至過渡到共享IDM模式。