臺積電南科3納米新廠于11月24日舉行上梁典禮,締造另一個先進制程里程碑;說來也巧,就在上周傳出三星將砸重金推動下一代芯片事業,并力拼與臺積電在同一年(2022年)實現3納米量產。在不到兩周的時間,兩強相繼揭露新一世代制程的最新進度,頗令人玩味。
盡管,目前臺積電在各方面都位于制高點,但面對三星的野心,以公司追求技術領先、穩健成長的性格來看,想必不會輕忽大意。究竟,市場是如何看待這場戰局?未來又有什么觀察重點呢?
臺積電28納米締造黃金年代,搶蘋果大戰勝出
回顧過去臺積電與三星在晶圓代工市場的競爭與糾葛,其實可以看到一些脈絡。過去三星每每感受到壓力之時,都會想要抄捷徑、搶快致勝,但以最后接單的成果來看,幾乎都以失敗告終,其中,最經典的莫過于2014~2015年的「搶蘋果大戰」。
蘋果采取雙供應鏈,臺積電在2011年量產28納米制程,也創造史上稱霸最久的一個制程世代,之后循序漸進推進到20納米、16納米,也靠著20納米搶下iPhoneA8處理器訂單;當時,感受到壓力的三星為了搶回A9訂單,則選擇跳過20納米、直奔14納米,以此對戰臺積電的16納米。
當時,蘋果采取雙供應鏈策略,之后市場卻傳出三星代工的芯片性能不如臺積電的消息,而臺積電則靠著良率及功耗的控制優勢,爾后獲得A9處理器的追加訂單;在此之后,臺積電成為蘋果多款產品的獨家供應商,反觀三星卻再也啃不到蘋果,在市占率上更是節節敗退,只能頻頻放話要彎道超車。
而上一次的7納米之爭也幾乎是如出一轍,三星選擇在7納米制程直接導入EUV(極紫外光),而臺積電則是先推7納米FinFET,再推7納米EUV(N7+)。以結果論來看,臺積電7納米家族目前占營收比重已達到3成以上,反觀三星7納米卻是良率欠佳的消息頻傳,甚至傳出NVIDIA旗下GPU新品計劃拋棄三星8納米,回頭擁抱臺積電7納米。
再看到臺積電5納米制程,則復制了7納米的成功經驗。據供應鏈透露,目前5納米月產能約8~9萬片,2021年上半年將拉升到約10.5萬片/月,全年營收占比將達到20%;集邦拓墣科技則預估,三星與臺積電在5納米世代仍有約2成產能的差距。
兩者3納米戰術大不同,優勢怎看?
臺積電在先進制程市場持續擊敗對手,那下一戰,又會是怎樣的戰況呢?據公開資料來看,臺積電3納米確定選擇沿用FINFET(鰭式場效應電晶體)架構,而三星將改采GAA(環繞式閘極結構),兩強戰術大不相同,更增添了可看度。
業界人士分析,臺積電過去之所以能扳倒三星、吞下蘋果大單,關鍵在于「求穩不求快」。他說明,臺積電以28納米打好地基,而16納米則是在20納米制程基礎(即線寬不改)上導入FINFET架構,在既有基礎上求突破,以減少制程上的變動,更可有效掌控研發與各項生產變數。
而這樣的策略同樣能延伸到3納米。事實上,自2012年英特爾(Intel)率先在22納米采用FINFET技術后,全球主要晶圓廠就以此互相較勁,一路延續到5納米。對臺積電而言,這些年所建構出的生態系統已相當成熟,由于3納米可沿用部分驗證過的IP,對IC設計客戶來說也更加省事,在架構不變、效能提升的狀況下,相對具備成本效益。
而三星計劃采用的GAA架構,據稱可更精準地控制通道電流、縮小芯片面積、降低耗電量。業內人士表示,GAA并不是近期才出現的新技術,且Performance更好是眾所皆知,只是過去都停留在實驗室階段,量產的難度相當高。
他說,由于4D的GAA制程較3D的FINFET更為復雜,必須克服更多的殘質(residue)、重力影響等的挑戰,需仰賴從業者的生產經驗與制程精密度。而三星有良率不佳的黑歷史,加上原本公司早前就曾發豪語要在2020年量產GAA,目前已比原先規劃晚了兩年,未來是否可順利克服難關,仍有待觀察。
據了解,臺積電雖不在3納米導入GAA,但據供應鏈透露,臺積電早就投入GAA的研發,且已拍板2納米將采用GAA技術為基礎的MBCFET架構。分析師則認為,對晶圓代工從業者來說,比的不會是技術有多新、有多快,而是對制程與技術的掌握度,才能保有優異良率并達成量產目標,與客戶互利雙贏。
臺積電今年業績估超標,明年續看成長
回到需求面來看,臺積電向來是按照客戶需求擴產,臺積電董事長劉德音日前公開露面時指出,當3納米進入量產時(預計2022年下半年),屆時產能預估將超過每年60萬片12吋晶圓。據供應鏈消息,2023年3納米月產能將增至10.5萬片,一如往常,將由最大客戶蘋果搶下頭香,而AMD(超微)、高通也將隨后跟上;至于Intel也有合作方案在進行中。
分析師指出,三星就算能如期推出3納米GAA制程,先撇開良率疑慮不說,由于公司除代工外,也有生產自家產品,想要搶回蘋果大單的機會相當渺茫,重要客戶可能只有自己、NVIDIA與高通。而臺積電一向秉持「everybody`sfoundry(大家的代工廠)」,不與客戶競爭,相對具有優勢。
以5G手機為例,盡管美國總統大選落幕后,外界預期拜登團隊或將放寬對中國大陸制裁力道,不過,華為5G手機能不能重返市場還是未知數,因此在高端手機戰場里,幾乎只剩三星、蘋果兩強捉對廝殺,蘋果更不可能把重要武器交給敵手生產。
整體來看,法人認為,從技術、良率、營運管理能力與客戶關系等多層面來看,三星還看不到臺積電的車尾燈,這次彎道超車大計恐難成。在業績展望方面,客戶對臺積電先進制程的需求續強,加上中芯轉單效益顯現,帶動28納米制程也呈現罕見滿載,預期全線產能大開熱況有望延續到至少2021年上半年,2020年營收成長30%超標已無懸念,2021年則有望維持雙位數成長。
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