三星挑战台积电的“底气”

10/27 15:54
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出品|数位时代

晶圆代工龙头台积电宣布5纳米先进制程,已于今年第二季进入量产时,另一头的三星也紧追在后。

根据TrendForce旗下拓墣产业研究院最新调研结果显示,预估今年第3季全球晶圆代工市场,台积电仍将以过半、53.9%市占率称王,且年成长率高达21%,而三星则以17.4%位居第二,年成长率为4%,虽然比第一季的18.8%略有下滑,拓墣认为主要出自于Galaxy S20销售状况不佳所致,若下半年智能型手机市场能扳回一城,市占率表现上依旧有机会紧咬台积电不放。

由于5纳米制程预计将在年底前量产,且根据外媒报导,除自家产品外,高通也会将Snapdragon X60等部分产品在三星的5纳米下单,为三星的先进制程打了一剂强心针。在英特尔(intel)制程卡关的此刻,先进制程这条路上只剩下台积电跟三星在「车拼」,继续为突破摩尔定律努力。

01

紧咬技术不放,3纳米换架构力拼提升良率

「台积电还是会怕三星。」长期关注半导体产业的微驱科技总经理吴金荣认为,台积电内心的顾虑,并不是因为目前的制程进度上有闪失,而是三星背后有着韩国人战斗的精神,如过去3纳米架构也是率先由三星喊出将从目前采用的FinFET(鳍式晶体管)改变成GAA(闸极全环)。

外界预测,此举是为了抢救现在三星在7纳米、5纳米良率偏低的原因,因为GAA架构在实验室里面被发现,其抑制漏电的状况比起FinFET架构要好得多,若能有效控制漏电,对于芯片的效能表现将有所帮助。

《数位时代》曾访问台积电的首席科学家黄汉森,针对三纳米延续FinFET架构一事,他表示不与三星同调改采GAA,除了是包括成本、客户IC设计衔接等问题外,台积电依旧有能力在制程进入更小的阶段上,仍采用原架构并且维持产品的效能表现,展现了晶圆代工龙头在技术上的优势地位。

此外,吴金荣观察,三星先进制程发展落后给台积电,有另一个原因是因为三星集团还有记忆体部门需要发展,因此分散了研发能量。再者,三星因为并非如台积电专精于晶圆代工,因此在产能的分配上,以及满足各种客户不同IC设计规格的需求,三星就没有台积电这样快速调整的本事。

但近期三星宣布,将在平泽园区扩编生产线,生产最先进的DRAM产品,同时提供新世代V-NAND与晶圆代工解决方案,目的就是为了巩固三星在工业4.0时代技术领先的地位。吴金荣更直指,目前三星手上约有10逾台EUV机台,接下来也会积极向ASML进货,「看得出来三星仍全力往高级制程冲刺。」

02

祭出价格战,抢下IBM、NVIDIA订单

即便在技术上输台积电一截,但三星已拥有能量产的先进制程技术,至少有机会能分到台积电无法消化的订单。

台经院分析师刘佩真就指出,即便「最终可获取的市占率不多,但仍有机会获得台积电承接不了的前一个世代制程技术的订单(如7纳米)。」

NVIDIA与三星最新合作就是一个例子。NVIDIA近期发表的新一代绘图芯片GeForce RTX 30,主打高CP值路线,背后就是采用三星8纳米LPP(Low Power Plus)制程。

虽然NVIDIA不是第一次在三星下单,但从NVIDIA与竞争对手AMD打肉搏战的此时,端出了一款极有价格竞争力的产品来看,就不难猜测,三星确实在「报价」上相当具有竞争力。

吴金荣分析,台积电一直以来在价格上比较强悍,而三星过往都有可能以低于台积电20-35%的价格来抢单。知识力专家社群创办人曲建仲进一步补充,三星可以先以低价竞争抢到客户,然后再逐步调整制程的良率表现,IBM的订单即是如此。

三星最大的致命伤就是「台积电不会跟客户竞争,」吴金荣指出,三星作为一个IDM半导体业者,同时又身兼晶圆代工,若是有手机芯片IC设计业者要来下单,难免会担心企业的商业机密被窃取,而这一点一直是三星的罩门。

03

Q2砸逾2000亿资本支出,5纳米下半年量产

从营运成绩来看,三星半导体表现确实不容小觑。今年第二季财报,三星半导体事业合并营收为18.23兆韩元(约1045亿人民币),较去年同期成长13%;营业利润达到5.43兆韩元(约合311亿人民币),较去年同期成长2.03%。半导体成为三星旗下包括面板、行动装置等事业体里面,营收跟获利最高的一环。

另一方面,第二季三星电子的资本支出达到9.8兆韩元(约合561亿人民币),其中半导体业务就占了约88%、8.6兆韩元(约合494亿人民币),主要投资于最先进的5纳米与8纳米制程,并将积极研发4纳米制程技术。

甚至建置新厂的脚步,也没有落后给台积电。当台积电在南科积极购地,为接下来南科厂的产能布局时,三星也在韩国的平泽市(Pyeongtaek)跟华城市(Hwaseong)两地「大兴土木」。

今年5月,三星宣布第6座南韩晶圆代工厂正式动工,地点就在平泽市,将采用5纳米制程技术,同时三星也定调这个工厂未来也将专注于5纳米以下的EUV制程技术,并预计在2021年下半年开始运作,将会成为5G、高效能运算(HPC)等解决方案的核心制造基地。

此外,2019年首批基于7纳米EUV制程的产品量产后,三星也在今年上半年于华城厂新增一条全新的EUV专用V1生产线,预计将在今年下半年开始少量生产5纳米制程,待2021年平泽厂生产线一起加入后,将有助于三星的代工产能能大幅提升。

04

展现优势,发展异构整合技术迎战对手

除了布建厂房,刘佩真也点出在面对摩尔定律是否走到极限时,异构整合就成了解决摩尔定律的其中一个方式,「而三星在异构整合上的技术也不能小看。」

工研院电子与光电系统研究所所长吴志毅曾指出,人工智能的时代下因为会产生出大量资料,必须被「储存」及「运算」,而当前的设计多半是将CPU跟记忆体分开处理,这会使资讯在两者间的传输产生额外的耗能而影响表现,他认为将CPU跟记忆体做异构整合会是接下来的趋势。

而三星不仅拥有晶圆代工技术,同时也具备记忆体优势,因此近期端出了3D IC封装技术「X-Cube」,根据三星的解释,该技术采用硅穿孔科技(through-silicon Via,TSV ),除了能塞入更多的记忆体、让资讯的传输路径大幅缩短外,同时也可加快数据传送速度跟能源效益,能满足5G、AI甚至是高效能运算的需求,X-Cube将可用于7纳米跟5纳米先进制程上。

不只是三星,台积电在今年技术论坛上也推出3D硅堆叠与先进封装技术家族的「3D Fabric平台」,包括CoWoS、整合型扇出(InFo)以及系统整合芯片(TSMC-SoIC)等,都是透过异构整合的方式抢进高级封装市场,满足顾客需求的技术。

05

张忠谋:跟三星的战争还没有赢

2018年裸退的台积电创办人张忠谋,将三星视为「可畏的对手」,他在去年(2019)底接受媒体专访,提及对手三星时直言:「台积电跟三星的战争绝对还没结束,我们只是赢了一、两场battle(战役),整个war(战争)还没有赢。」

三星2019年曾喊出要砸下133兆韩元(约合3.3兆新台币)发展逻辑芯片跟晶圆代工等业务,目的是要在2030年击垮台积电、抢下晶圆代工龙头的宝座。这可行吗?或许三纳米转换架构只是一个开端,接着不仅有下一代、还有下下一代的技术节点要跟台积电进行肉搏战,同时半导体随着5G时代的到来而产生出各种全新的应用,如第三代化合物半导体等,对不论是台积电或三星而言,绝对都是全新的功课。

三星都还在努力中,台积电又怎能轻易松懈。这场双雄的斗争结果会如何,大家都还在看。

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