台积电该怕?三星呛2奈米2025超车 业界却爆这点弱爆了

晶圆代工领域竞争日趋白热化。(图/达志影像)

先进制程目前仅剩下台积电、英特尔以及三星电子竞争,三星更抢先在2022年上半年量产3奈米制程GAA技术,台积电则是延用FinFET架构、在今年下半年量产3奈米制程,但业界爆料,三星无论在良率、客户关系与效能表现,都不如台积电,但三星提早导入GAA技术,双方预计在2025年量产2奈米制程,届时双方将同时采用GAA技术下分出胜负。

从过去三星试图在晶圆代工制程弯道超车的纪录来看,2007年苹果推出首款采用ARM架构设计的A系列处理器,采用三星晶圆代工制程,但在苹果打算培养第二供应商,2010年才开始与台积电合作。

直至2014年iPhone 6世代,台积电全拿A8处理器订单,采用双重曝刻(Double Patterning)量产20奈米制程。跳槽到三星的台积电前资深研发处长梁孟松,是带领三星从28奈米制程直接跳过面临困境的20奈米制程,直接采用14奈米制程,并采用FinFET架构,成功取得本来也该由台积电全拿A9处理器晶片,三星甚至拿到部分高通订单,当时台积电则是采用16奈米FinFET制程,一度让外界以为台积电制程工艺落后给三星。以台积电的说明来看,推出16奈米FinFET强效版制程(16FF+),由于良率与效能的快速攀升,16FF+制程已于2015年7月领先业界进入量产,16奈米制程也是台积电首颗FinFET架构的晶片。

然而,三星14奈米制程生产的A9处理器晶片,传出搭载的iPhone续航力比不上台积电16奈米制程,虽然苹果声称没有影响,但还是让消费者对其产生疑虑,最终A10晶片仍有台积电独家拿下订单,至此之后,三星再无打入苹果晶片代工制造的行列。

据Digitimes报导,随着联电、格芯等晶圆代工厂陆续退出先进制程竞争行列,加上美国禁令压抑中芯国际、英特尔想要重返晶圆代工业务并全力冲刺,也有很多阻碍要克服,以制程良率与产能来看,仍只有台积电、三星可以竞争,尤其以台积电的高良率、客户合作紧密与接单表现来看,台积电5/7奈米制程市占率预估高达9成,三星就算拥有高通高阶晶片、NVIDIA RTX 30系列显卡订单仍以8奈米制程为主,让台积电在最新的先进制程拥有压倒性竞争能力。

不过,三星仍靠着一站式服务替IT巨头量身打造晶片,甚至也多次抢下特斯拉的自驾车晶片,加上在南韩政府倾力挹注资源下,台积电势必面临庞大压力,最近的就在GAA技术,三星抢先在3奈米制程就导入,台积电则是等到2奈米制程才导入。

台积电总裁魏哲家在去年10月法说指出,台积电3奈米制程(N3)发展符合进度,于2021年下半年开始试产,并预计2022年下半年量产,强化版的3奈米制程(N3E)预计在N3量产1年后量产。但报导指出,台积电实际上在3奈米制程推进上面临阻力,加上3奈米的营收贡献要等到2023年上半年才会浮现,导致市场对台积电3奈米制程发展延迟浮现隐忧。

三星3奈米GAA技术信誓旦旦要在今年上半年量产,并说明3奈米技术良率已经逐步贴近三星4奈米,下一代的3奈米预计于2023年量产,采用MBCFET技术的2奈米制程则是还在早期开发阶段,预计2025年量产。

但实际上,三星3奈米的良率与效能表现仍差距台积电3奈米一大截,甚至取得高通的产品也是以低价抢单,毛利表现根本比不上,加上国际大厂想要转单的成本已经变得相当高昂,用得起的厂商也更追求最佳效能表现,市场传闻NVIDIA归来、英特尔新订单也瞄准台积电3奈米,基本上台积电竞争优势可以延续至3奈米制程。

去年11月ITF大会上,半导体产业大脑imec(比利时微电子研究中心)公布的蓝图显示,2025年后电晶体架构进入埃米时代,三星在GAA量产技术的着墨所花费的时间上比台积电领先, IBM在2奈米GAA技术持续推进,按照过往双方密切合作纪录,预料三星将获得助力,双方甚至提出垂直传输场效应电晶体(VTFET),突破1奈米以下制程限制。

台积电董事长刘德音也曾指出,台积电2奈米制程将转向采用GAA架构,提供比FinFET架构更多的静电控制,改善晶片整体功耗。台积电也在去年5月宣布,与台湾大学、美国麻省理工学院(MIT)携手,发现二维材料结合半金属铋(Bi)能达到极低的电阻,接近量子极限,有助于实现半导体1奈米以下的艰巨挑战。

至于英特尔,则是在去年7月公布的最新制程蓝图指出除了针对为Intel 7、Intel 4、Intel 3正名之外,也透露Intel 20A、Intel 18A 等先进制程,并采用自家研发的GAA技术RibbonFET,以及晶片背面供电的Power Via 设计,抢先公布了在埃米时代的布局,若英特尔真的能每年更新制程节点,预料2025年除了是当今先进制程2大巨头的决战之外,更是决定未来晶圆代工领域由谁能抢先在埃米时代称霸的关键战役。