台積電如何逼退三星?

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作為新一代處理器的首選代工廠,台積電看起來已經擁有相當濃厚的實力,其中最新的7nm工藝更是獲得了許多晶片公司的青睞,基本上晶圓代工均是由台積電來進行,包括華為麒麟980處理器,蘋果A12處理器,高通驍龍855處理器。

除了手機處理器之外,如今大面積晶圓例如Nvidia的GPU以及AMD的7nm CPU也確定了由台積電進行代工,而三星以及Intel則各自代工自家的處理器,看起來台積電在本次的制程代工的爭鬥中大獲全勝,那麼對於台積電來說,為什麼在14nm/16nm時代和三星打得難解難分,而在7nm時代優勢如此明顯呢?

1、制程更先進,要求更嚴苛

在之前IT之家撰寫的科普文章例如《從7nm看晶片行業的貧富差距》中,IT之家已經說過了,隨著制程的更新換代,玩得起新制程的廠商都是不差錢的主兒,隨著制程進入個位數,需要考慮的因素也越來越多,無論是光刻機還是浸潤工藝,成本和難度都是成倍地提升,更不用說在低制程情況下量子物理中的量子隧穿效應開始顯現,而克服這些困難又要大量的人力和資金的投入。

例如想要製造最新的7nm工藝的晶圓,就必須要用ASML最新的光刻機,而ASML最新的光刻機之一的NXT2000i光刻機單台售價達到了上億美元,同時排隊的廠商也是絡繹不絕。顯然大量購置這樣的光刻機需要巨額的成本,根據三星的統計,90nm制程節點的研發費用為2.8億美元,而20nm的研發費用則飆升到了14億美元,而這僅僅是研發費用並不包括廠房的建設費用以及生產線的費用。這些巨額的花費對於大廠商來說或許沒有什麼太大的阻礙,但是對於小廠商來說似乎就要拿出全部家當去賭這麼一次工藝。

顯然巨大的風險讓小廠們紛紛退出了先進制程工藝的爭奪中,整個代工行業也僅剩下台積電、三星、英特爾等為數不錯的廠商這幾個玩家在,少了爭奪者,而代工的總量卻依然旺盛,自然作為代工行業的王者之一的台積電能夠切取更多的蛋糕。

2、晶片廠商根據現實選廠商

當然除了台積電之外,三星也是一個實力強勁的對手,尤其是三星擁有的全產業鏈,不但可以提供代工服務,也可以消化自己處理器的訂單,不過這一次在7nm的戰役中,為什麼三星沒有什麼大的動作呢?

對於目前的三星來說,龐大的7nm工藝制程蛋糕十分地誘人,自然三星也不想放棄這塊蛋糕,而現在幾乎所有的7nm產能都被台積電所占據,難道三星就沒有什麼動作嗎?

對於廠商來說,選擇哪一家代工廠自然是需要深思熟慮的,不但需要考慮成本,也需要考慮代工能力以及產量。自然台積電的代工能力更加獲得這些處理器客戶的青睞。至少你得先能夠量產7nm處理器的能力,尤其是晶圓的流片以及量產都需要一個過程,雖然晶片的具體發布時間在2018年中旬,實際流片的時間早已經在年初就開始,顯然對於這些處理器客戶來說,當時的選擇或許只有台積電。

三星在16/14nm時代也獲得了大量的手機訂單,包括著名的蘋果A9處理器採用的是三星代工的14nm以及台積電代工的16nm工藝,同時英偉達的10系新卡也使用了14nm和16nm工藝,至於它們的實際表現,相信大家也從更多的測試中看到了兩個不同版本的晶片之間的差異。我們況且知道它們的差距,而廠商顯然對此事更加敏感,而在隨後的晶片選擇中,擁有更加出色工藝的台積電自然成為這些廠商的首選代工品牌。

3、台積電的7nm先發優勢

台積電和三星之間究竟有怎樣的差距呢?我們還是要從上一代的16nm/14nm說起。網上資料顯示,台積電16nm制程的晶片,每平方毫米約有2900萬個晶體管,三星14nm的晶片每平方毫米有3050萬個晶體管,柵極長度方面,台積電的是33nm,三星的是30nm。

而在10nm的環節,台積電的晶體管密度為每平方毫米4810萬個,三星的是每平方毫米5160萬個。從晶體管的密度上,台積電的密度與三星之間不相高下,因此台積電與三星在16-10nm的年代平分秋色,各擁有自己的晶圓訂單。

而在7nm時代,由於台積電已經開始7nm制程的量產,打了一個時間差,同時即使沒有使用EUV技術,也是現在最為出色的代工優勢,因此台積電在7nm的初期獲得了大量的訂單。

4、IDM與Foundry之間的區別

如果說上述這些只是工藝的區別之外,三星半導體與台積電的組成形式的區別是晶圓代工市場份額大幅區別的根本原因。

眾所周知,作為半導體行業的領先者,三星半導體屬於目前為數不多的IDM廠商,也就是而台積電屬於Foundry,IDM也就是從IC設計、IC製造、封裝測試等各環節,乃至最後的終端應用均由自己所掌控,相當於垂直產業鏈,而Foundry就好理解了,主要便是為晶片設計廠商提供晶圓代工的服務。

三星作為IDM的佼佼者,擁有極其強大的資源整合能力,另外龐大的手機以及其他的終端需求也讓自家的晶圓代工根本不愁訂單,旱澇保收,這也是三星與其他廠商之間最大的優勢。但是作為一家成功的IDM,三星為此付出的代價也是相當巨大的。

三星每年在半導體的投資額度相當地驚人,然而和台積電等不同的是,這些半導體投資額需要分化到不同的部門之中,即使是晶圓代工,三星也要將資金投入到DRAM、NAND閃存的生產之中,分發到為ARM以及GPU這樣的複雜晶片的晶圓代工的資金額就沒有想像當中的多,實際上和台積電的Foundry進行競爭的三星晶圓代工業務僅僅是三星整個產業中很小的一部分。

而台積電盡管投入的資金不如三星,但是由於台積電僅僅以晶圓代工為核心業務,因此可以將所有的資金都投入到晶圓代工的改進中,對於工藝的改進和改良速度要比三星提升地多,因此我們得以看到每次台積電總是能夠率先使用最先進的制程工藝。

而另外一個重要的原因就是三星作為一家IDM公司,自上而下的競爭對手實在是太多,可以說包括蘋果、高通等晶圓設計公司即是三星的客戶,同時也是三星的對手,他們之間的關係錯綜複雜,而三星在代工晶圓的同時也和這些廠商之間互打專利戰,這種奇怪的組合不得不讓三星和代工合作夥伴中相互之間存在隔閡,而專注於Foundry的台積電和夥伴的關係就單純地多,這些廠商也自然更加願意讓台積電進行代工。這也是三星作為IDM不得不面對的尷尬境地。

5、三星需要高人進行指點

雖然三星在代工行業同樣擁有相當強大的實力,不過三星半導體的不光彩的歷史可不少,其中最著名的就是梁孟松事件。盡管台積電之前限制了梁孟松跳槽到競爭對手的公司,但是三星卻聘請了梁孟松來到自己投資下的大學教書,自然作為FinFET的發明者,這種業界大牛的指點就可以讓三星的半導體工藝前進一大步,而三星也正是借此機會取得了制程上的進步,在代工能力上和台積電平起平坐。

而現在三星同樣需要一個高人進行指點,讓7nm制程工藝的順利量產,同時產能以及性能也要和台積電相抗衡,而沒有相關的大牛進行指點,那麼雖然三星自己也可以完成對於7nm制程工藝的研發,但是所消耗的時間就長得多,這一次沒能獲得絕大部分廠商的7nm訂單就是一個最好的例子。

總結:7nm的時代還很長,鹿死誰手尚未知

目前看起來台積電在7nm的制程工藝上獲得了壓倒性的勝利,幾乎所有的訂單都被台積電獲得,然而這也並不代表包括三星等代工廠並沒有任何的機會。對於三星來說,IBM訂單的加入給了三星一定的信心,也說明了三星7nm工藝已經獲得了大客戶的認可。

同時在個位數的工藝制程下,採用更為先進的工藝制程所需要的成本也更加高昂,因此制程的更新換代在7nm時代或許會減緩,因此我們很有可能看到多代的處理器使用著7nm以及基於7nm制程改良的工藝,現在只是7nm時代的初期,未來究竟是屬於台積電還是三星,亦或是其他的代工,還需要市場的檢驗。不過從目前的情況來看,台積電獲得7nm制程爭奪最後勝利的可能性更大。

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