张忠谋退休前最后一役！台积电靠7奈米称霸 三星败在哪？

全球晶圆代工龙头台积电。(图/达志影像)

台积电创办人张忠谋曾在2019年出席台积电运动会，说明台积电将成为兵家必争之地，去年在台湾玉山科技协会20周年庆祝大会暨论坛晚宴的谈话再度指出，现在看依旧是如此，不仅科技大厂需要台积电的先进晶片赢过竞争对手，甚至在车用晶片荒，台积电的成熟制程晶片也功不可没，台湾也靠着台积电等半导体公司，形成防护台湾安全的「矽盾」。张忠谋在2018年退休之际，对台积电来说至关重要的第二代7 奈米制程（N7+）也开始量产，也从此拉开与三星的技术差距。

研调机构集邦科技报告显示，2021年第三季晶圆代工领域仍由台积电以53.1%市占率稳坐第一，并较上季上升0.2个百分点，三星则是以17.1%市占率居次、却季减0.2个百分点，距离20%市占率还有很大差距。

不过，台积电也不是一开始就如此成功，但随着多年来专注在晶圆代工领域，先是在先进制程领域与三星电子同步跨入7奈米制程，英特尔则是受限于产能与研发，停留在10奈米制程踌躇不前，台积电更是在7奈米制程拉开与三星的技术差距，并在2020年新冠疫情发生后，包括对高效能运算(HPC)、5G、AI以及消费性电子产品需求暴增，台积电产能受到全球厂商追捧，更在美中科技战架构、全球晶片荒等问题下，选择在全球布局扩张产能。

其中必须关注的，就是开始导入极紫外光(EUV)微影设备的7奈米制程。张忠谋曾在2016年的台积电股东会指出，7奈米将是一个很重要的战争，主要对手是三星，至于谁输谁赢仍难下定论，包括时间快、晶片电源效能、价格竞争力等，台积电将竭尽全力与三星在7奈米制程竞争。张忠谋也在2018年股东会后宣布退休，交棒给刘德音、魏哲家分别董事长、总裁之位，并在2人手上继续完成7奈米制程的推动计划。

根据台积电官网说明，台积电7奈米制程采用自20奈米以下制程就导入的鳍式场效电晶体（FinFET）架构，领先业界于2016年6月成功产出良率达到2位数的256Mb的静态随机存取记忆体，已于2017年四月开始试产，并于2018年底接获超过40个客户产品投片，预计于2019年取得超过100件新的客户产品设计订案。第二代7奈米技术、7奈米强效版(N7+)于2018年8月开始试产，将成为业界第一个商用EUV 制程技术。

根据工研院 IEK的报告指出，当时全球能进入到10奈米制程以下发展的，除了格罗方德放弃先进制程研发，英特尔10奈米制程产能陷困境，仅剩下台积电、三星电子能继续研发7奈米制程。

据《数位时代》报导，台积电7奈米采取稳扎稳打路线，初期量产采用深紫外光（DUV）曝光机，利用浸润式微影和多重曝光技术平稳打进7奈米，第一代7奈米制程2017年第二季进入试量产阶段，与10奈米制程相比，7奈米 FinFET可以在电晶体数量相同的情况下使晶片面积减少37%，电路复杂度相同的情况下降低40%功耗。等到DUV技术稳定后，再转缓至EUV技术，最佳化布线密度可减少10%到20%的面积，相比第一代7奈米，在同样的电路复杂度降低10%功耗。

不过，三星则是大举进军EUV技术，并在7奈米之后规划使用第二代EUV技术6奈米制程，效能预计会更佳，并在2018年下半年预计试产7奈米EUV技术产品，大规模投产时间落在2019年下半年，6奈米制程则是在2020年之后。

但台积电先是在良率表现上，协助包括苹果、AMD、NVIDIA等大客户与竞争对手竞争，更在稳定输出产能的情况下，建立与台积电更密切的合作关系。此外，台积电的竞争优势更在于，从独家供应EUV机台的荷商艾司摩尔(ASML)拿下超过半数的机台，台积电从2017年至去年11月，引进了80 台 EUV 曝光机，等于是所有的EUV机台半数由台积电拿下，相较之下，三星只有35台。

相较之下，三星在与台积电竞争之下，虽然比台积电更早采用EUV技术，但在良率与产能远远输给台积电的情况下，台积电3奈米也是采取与7奈米制程一样平稳发展，并同时推动EUV改良计划、先进封装技术等多方发展。业界也指出，三星3奈米导入GAA技术，但良率恐怕是一大问题，台积电至少在先进制程竞争下，仍具有优势。