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了解的人都知道，三星和臺積電一樣，也有自己的芯片代工市場。但是和臺積電不同的是，在整體的實力和臺積電差了一大截。就近況來看三星電子追趕臺積電很可能會變得更加困難。
今年早些時候，在全球芯片短缺的情況下，包括德國、日本和美國在內(nèi)的多國汽車制造經(jīng)濟體都向中國臺灣施壓，要求中國臺灣增加汽車芯片的產(chǎn)量，這也凸顯了臺積電作為先進半導體生產(chǎn)商在世界上的重要地位。
中國臺灣環(huán)境審查委員會于7月28日批準了臺積電新的2納米芯片生產(chǎn)建設計劃，這個占地50英畝的工廠計劃在新竹工業(yè)園區(qū)建設，預計2024年實現(xiàn)商業(yè)生產(chǎn)。預計每天將使用 98,000 噸水，約占臺積電 2020 年每日總用水量的 50%。臺積電承諾到 2025 年使用 10% 的再生水，到 2030 年在寶山新工廠使用 100% 的再生水。臺積電正在考慮在亞利桑那州建設同樣的工廠，并計劃明年生產(chǎn) 3 納米和 4 納米產(chǎn)品。
目前，臺積電正在美國亞利桑那州建設 5 nm芯片工廠，擴大其在南京的產(chǎn)能，同時也正關注日本和德國的新工廠。
臺積電表示，很高興該項目獲得了監(jiān)管部門的批準，并將繼續(xù)致力于綠色制造。
一位業(yè)內(nèi)人士表示：“臺積電在 5 納米和 7 納米工藝技術商業(yè)化方面已經(jīng)超過了三星電子，現(xiàn)在隨著臺積電加速生產(chǎn)更先進的芯片并增加資本支出，這一差距正在擴大，”一位業(yè)內(nèi)人士補充說，“臺積電也在在中國臺灣建立測試生產(chǎn)設施，以確保一定水平的 2 納米良率。”
7 月 26 日，英特爾宣布將在 2024 年和 2025 年分別達到 2 納米和 1.8 納米水平。英特爾在今年 3 月宣布重新進入全球代工市場，其微加工工藝技術目前處于 7 納米水平。
與此同時，三星電子尚未最終確定其投資計劃，盡管它已經(jīng)開發(fā)了 2 納米芯片。“我們計劃明年生產(chǎn) 3 納米 GAA 產(chǎn)品，并在 2023 年生產(chǎn)更先進的 3 納米 GAA 產(chǎn)品，”他們說。三星電子也尚未決定在何處建立其新的美國代工廠。該公司于今年 5 月宣布，將投資 170 億美元建造該代工廠。
外媒：三星3納米GAA芯片或推遲到2024年
據(jù)外媒報告，三星長期以來一直在大肆宣傳他們的3nm工藝節(jié)點。他們稱贊他是業(yè)界首次將GateAllAroundFET用于商業(yè)工藝技術。率先改變晶體管架構(gòu)是半導體界夢寐以求的獎項。英特爾是第一個采用22納米三柵極技術的公司，該技術實現(xiàn)了從平面FET晶體管到FinFET的轉(zhuǎn)變。三星希望在GAAFET上奪冠。盡管圍繞這個節(jié)點進行了大量營銷和炒作，但它看起來越來越嚴峻，因為對于商業(yè)代工合作伙伴來說，3nm節(jié)點現(xiàn)在看起來像是推遲到2024年。
在最近幾代FinFET中，功率縮放是通過所謂的鰭片減少來實現(xiàn)的。我們已經(jīng)從四個鰭片器件到三個鰭片器件，再到每個晶體管有兩個鰭片。此外，這些鰭變得更高，以增加溝道和柵極之間的接觸面積。但現(xiàn)在這些縮放方法已經(jīng)沒有動力了，如果不使用Co觸點和SiGe等特殊材料作為通道，它就已經(jīng)接近尾聲了。更高和更少的鰭也帶來了其他問題，這需要在晶體管架構(gòu)上向前邁進。
臺積電在制程技術上的領先地位一直在快速增長。如果沒有非常突破性的項目，三星就沒有機會與臺積電的無情執(zhí)行相抗衡。2019年初，他們宣布了3GAE工藝節(jié)點以及該技術的早期產(chǎn)品設計套件(PDK)。他們的3GAE工藝技術將利用MBCFET架構(gòu)。本質(zhì)上，MBCFET就像是將FinFET的鰭片從其側(cè)面翻轉(zhuǎn)，然后將水平鰭片堆疊在一起。溝道和柵極之間的接觸面積顯著增加，這使得功率和性能獲得巨大收益。
與7nm技術相比，三星聲稱性能提升了35%，功耗增加了50%，面積增加了45%。在2019年初的這次活動中，三星還聲稱他們的3GAE工藝將在2020年提供首批客戶流片，并在2020年底進行風險生產(chǎn)，并在2021年底進行批量生產(chǎn)。
時間快進到2021年，三星的3nmGAA沒有流片（編者注：貌似這個說法不正確，因為三星昨天已經(jīng)發(fā)布了流片新聞），批量生產(chǎn)離交付還很遠。與7nmFinFET相比，該工藝的目標似乎也進行了大量修改，性能從35%降到10%。邏輯面積從45%減少到25%，功耗從50%減少到20%。
我們將給予三星毫無疑問的好處，并假設此比較是與他們最先進的7nm級節(jié)點(5nmLPP)版本進行比較。如果是這樣，那么這與其說是隱形削弱，不如說是與最新和最先進的三星工藝技術的新比較。無論如何，這些增益甚至可能無法讓三星在功耗和性能方面與臺積電的6nm節(jié)點相提并論，更不用說當前iPhone、iPad和Mac中使用的5nm節(jié)點了。
三星通過在其路線圖中插入新的工藝技術來應對3GAE節(jié)點的延遲。4LPP節(jié)點是7nm家族之外的新節(jié)點。這項技術將在高通和三星的各種移動和無線電產(chǎn)品中展示。其中高通的FSM200是最令人興奮的產(chǎn)品。
當前的5LPE節(jié)點被5LPP（以前的4LPE）和4LPP接替，這意味著3GAE的進一步延遲。所有跡象都指向2023年初的3GAE節(jié)點，即使是最悲觀的行業(yè)追隨者也是如此。作為三星最大的客戶，高通將率先將這些技術與三星內(nèi)部開發(fā)的芯片一起使用。
ChidiChidambaram博士是領導公司的工藝技術和晶圓工程團隊的工程副總裁，他會對鑄造工藝路線圖有直接和深入的了解。他最近在重要的半導體資本設備供應商應用材料公司的一次活動上發(fā)表了講話。在這次活動中，他被問到了圍繞晶體管技術的柵極產(chǎn)品化時間表。
“我想你知道，'24，'23制作。最早的可能是23年，但我認為24年的生產(chǎn)是合理的”ChidiChidambaram博士說。
ChidiChidambaram博士很可能屬于流程路線圖的保密協(xié)議，這將解釋為什么他必須含糊其辭。他的團隊將直接經(jīng)歷三星在2019年大聲宣布的3GAE節(jié)點“2020年首次客戶流片”的失敗。他們還評估了臺積電和三星的2022年和2023年設計。他的團隊將負責決定將哪種工藝技術用于這些設計。他似乎在押注2023年是可能的，但2024年是最合理的時間表。
這與三星過去推出工藝節(jié)點的方式一致。例如，隨著14納米、10納米，尤其是7納米的發(fā)布，他們的旗艦Exynos產(chǎn)品線在任何代工產(chǎn)品上市前至少6個月就開始在節(jié)點上小批量生產(chǎn)。
考慮到這些意見，最好的情況是，在2023年看半年可能看到基于3nm的Exynos芯片的小批量生產(chǎn)。在最樂觀的情況下，這意味著3GAE將在2024年成為代工工藝節(jié)點！
這將與臺積電的2nm工藝節(jié)點相似，后者將在2024年采用全柵極晶體管架構(gòu)。雖然三星專注于實現(xiàn)晶體管全柵極的先拔頭籌，但臺積電專注于多種縮放途徑，例如鈷在觸點和互連中的使用、鍺摻雜通道、用于EUV的內(nèi)部薄膜以及使用EUV進行多重圖案化。一直以來，看起來他們將在同一時間范圍內(nèi)將一個更密集的門商業(yè)化，圍繞工藝節(jié)點。
三星和英特爾在領先技術方面繼續(xù)落后于臺積電。他們能趕上嗎？
日經(jīng)：三星與臺積電的差距在擴大
據(jù)日經(jīng)報道，在尖端半導體領域，韓國三星電子與競爭對手臺積電（TSMC）的差距正在擴大。三星在作為智能手機大腦的CPU（中央處理器）等的最尖端半導體的量產(chǎn)方面陷入苦戰(zhàn)，代工生產(chǎn)的份額降低。在最尖端產(chǎn)品上的劣勢有可能導致三星半導體存儲器以及智能手機等其他主力產(chǎn)品的競爭力下滑。
“（我們）在尖端工序上的競爭力并不遜色。將確保大客戶并縮小差距”，三星半導體部門的一把手金奇南副會長在3月召開的股東大會上被問及有關與臺積電的技術差距的問題時這樣強調(diào)。
一方面，雖然三星4月29日發(fā)布的2021年1~3月半導體部門的營業(yè)收入同比增長8%，達到19.01萬億韓元（約合人民幣1092.9億元），不過營業(yè)利潤大減16%，僅為3.37萬億韓元（約合人民幣193.7億元），1年來首次陷入利潤減少。
據(jù)證券公司的分析，利潤減少的最大原因是負責CPU及通信用半導體代工生產(chǎn)的非存儲器業(yè)務方面的虧損。美國得克薩斯州工廠受伴隨寒潮的停電影響，自2月中旬起停產(chǎn)。雖然該工廠預計在4~6月中實現(xiàn)生產(chǎn)的正?；L時間停產(chǎn)可能招致美國高通等客戶轉(zhuǎn)投他家的風險。
三星面臨的隱患還不止工廠停產(chǎn)。其在韓國國內(nèi)的尖端半導體生產(chǎn)線構(gòu)建上也陷入苦戰(zhàn)。據(jù)多家供應商透露，三星遲遲難以提高最先進的電路線寬5納米的產(chǎn)品成品率。在啟動5納米的量產(chǎn)時間上，三星已經(jīng)比臺積電落后數(shù)個月。據(jù)稱，之后雙方的技術差距還在繼續(xù)被拉大。
半導體電路的線寬越小處理能力就越高，也更能抑制電力消耗，從而有利于電子產(chǎn)品的小型化。
三星在5納米產(chǎn)品量產(chǎn)方面落后被認為存在半導體設備采購上的競爭失利。三星在相關產(chǎn)品量產(chǎn)線上引進的是被稱為“EUV（極紫外）光刻”的新技術。相關設備的供貨由荷蘭的半導體設備廠商ASML壟斷，對于5納米以下的半導體量產(chǎn)不可或缺。據(jù)ASML的數(shù)據(jù)，目前實際供貨量累計僅為100套左右，其中超過7成被認為由臺積電獨攬。
三星也存在危機感。2020年秋季，三星首腦李在镕副會長為了面對面進行談判，甚至不顧疫情影響前往荷蘭。雖然眼下相關設備的采購數(shù)量有所增加，但相比更早確保設備的臺積電，三星面臨著生產(chǎn)技術積累不足的現(xiàn)狀。
對于代工生產(chǎn)業(yè)務的投資規(guī)模似乎也將對今后產(chǎn)生影響。臺積電4月份發(fā)布了為應對半導體短缺而在截至2023的3年里展開1000億美元設備投資的計劃。
三星方面，2021年的預定投資規(guī)模雖達到4萬億日元，但其中的一半以上面向DRAM等半導體存儲器。與專門從事代工的臺積電相比，投資規(guī)模明顯處于劣勢。
事實上，在半導體代工領域，最大廠商臺積電的壟斷狀況也在迅速推進。中國臺灣的調(diào)查公司TrendForce的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2021年1~3月臺積電的代工生產(chǎn)的全球份額為56%，同比上升2個百分點。相比兩年前，份額更是擴大了8個百分點。相比之下，作為第二大半導體代工企業(yè)的三星的份額則比兩年前下降了1個百分點。
蘋果及AMD（超威半導體）等美國的大宗客戶幾乎將全部產(chǎn)品委托臺積電代工，三星要獲得相同數(shù)量的代工難度很大。
政治性因素也不容易忽視。受中美對立影響，韓國政府的立場在中美之間搖擺。這也使得韓國企業(yè)在半導體供應鏈上面臨孤立的風險。
在尖端半導體領域的競爭力劣勢還有可能對三星的綜合實力構(gòu)成威脅。從事代工生產(chǎn)的非存儲器領域的半導體營收只占整體的7%，但CPU和圖像傳感器將配備于三星自主品牌的智能手機并決定其性能。作為智能手機領域的競爭對手的蘋果將CPU生產(chǎn)全部交由臺積電代工，因此三星與臺積電的技術差距也將擴展至手機性能上與蘋果的差距。
對于三星來說，最尖端半導體的生產(chǎn)技術也一直被應用于作為主盈業(yè)務的半導體存儲器的生產(chǎn)。智能手機與半導體存儲器的營收比率合計達到三星整體營收的6成。為主力業(yè)務帶來良性循環(huán)的尖端半導體的技術競爭一旦落后，恐怕會招致三星整體收益能力的降低。
大家都知道現(xiàn)在全世界的芯片不足，對于芯片的生產(chǎn)制造而言，每一個環(huán)節(jié)都是至關重要的，不允許出現(xiàn)錯誤，對于技術的要求極高。我國在近些年頻頻受到西方國家的限制，正加快芯片自研。
