三巨头,决战2nm
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全球半导体公司能够量产7纳米,及较7纳米的先进制程仅有台积电(TSMC)、三星电子(Samsung Electronics)及英特尔(Intel)三大半导体公司。
目前台积电居于领先地位,最先进的制程是采FinFet(鳍式场效电晶体)架构的3纳米制程,已开始量产。苹果(Apple)是最先采用台积电3纳米制程的公司,预计今年9月推出的iPhone 15 Pro Max的应用处理器(AP),将采用台积电3纳米制程生产。
台积电于2022年年底宣布3纳米制程量产,这与原来预计的量产时程相较拖延不少时日,主要原因是3纳米制程有不少工程障碍待克服,无法依原来设定的进度推进。
三星3纳米开局,但低良率也难抢大客户
三星电子于2022年6月底,正式宣布成功量产3纳米制程。令人注意的是三星电子的3纳米制程,采用GAA (Gate All Around,闸极全环绕)架构,这是比FinFet更先进的半导体架构,台积电预计在2纳米制程,才会使用GAA架构。
从表面上看,三星电子在3纳米制程「狠狠地」超越台积电,不仅量产时程领先,而且技术上,直接跳跃到次一世代的半导体架构。
但实际的状况是似乎没有大客户(如高通、辉达等)采用三星电子的3纳米制程,主要是良率不佳,大客户不敢贸然使用。前些日子传出三星电子在3纳米制程的良率大幅提升到60%,胜过台积电的55%,不过实际情况还有待验证。
倘若消息属实,台积电将面临巨大压力。目前三星电子在先进制程的良率改善很多,4纳米的良率、性能皆提升不少,吸引一些客户到三星电子投片生产。
3纳米制程方面,三星电子的良率确实有大幅改善,不过尚需以更多的证据,方能说服大客户下单。这已经对台积电构成潜在的竞争威胁。
英特尔夺回龙头的关键,要看20A、18A能否如期量产
英特尔本来是半导体制程技术的领头羊,技冠全球。然而英特尔在14纳米迈向10纳米(现Intel 7)的过程中蹉跎许久,让台积电能够在7纳米制程脱颖而出,成为全球半导体制程最先进的公司。
英特尔执行长季辛格上任后,肩负英特尔复兴大计,除了揭橥IDM 2.0策略外,并且在欧洲、美国大举投资兴建晶圆厂,同时在先进制程的开发更是非常积极。
根据英特尔的技术蓝图,英特尔将从2022年起到2025年,4年间将推出5个世代制程(Intel 7、Intel 4、Intel 3、Intel 20A、Intel 18A)。Intel 7目前已经进入大规模量产,Intel 4将于今年下半年开始量产。
相当于台积电3纳米制程的Intel 3,预计在今年底开始量产,与台积电相同,英特尔的Intel 3也是采用FinFet架构。
Intel 20A预计于2024年上半年准备量产,Intel 18A预计于2024年下半年量产,这两个制程相当于2纳米、1.8纳米。
倘若英特尔能如期量产Intel 20A、Intel 18A,则将超越台积电、三星电子(这两家公司皆预定2025年量产2纳米制程),重新夺回全球制程技术的龙头地位。
7月25日,英特尔宣布瑞典电信设备供应商「爱立信」(Ericsson),将使用Intel 18A制程生产爱立信新的芯片。英特尔及爱立信没有提供进一步细节,也未提供芯片产出的日期。这则新闻,有点像英特尔「吹口哨走夜路」的感觉,找爱立信背书英特尔的先进制程将如期推出的感觉。
频发量产与合作消息不代表抢下市场,从实验室到量产仍有长路要走
2纳米技术进入门槛应该很高,台积电、英特尔将在2纳米,导入GAA架构以及「背面供电」等新技术,这将面临不少工程的挑战。
英特尔在实验室可能已经完成2纳米、1.8纳米的试作,爱立信应该已经在英特尔实验室投片试作新的芯片,也可能有实验室的芯片产出,因此英特尔才发表爱立信将使用Intel 18A的消息。
从实验室到工厂量产,有一段很长的路要走,有很多障碍必须克服,英特尔4年5制程是否能顺利达阵,还有待观察。
英特尔、三星电子积极抢进最先进制程,对台积电将造成不小的压力。目前台积电在7/6、5/4、3纳米制程取得领先,苹果、超微、高通、联发科、辉达等大部分皆采用台积电的先进制程。
三星之前在4纳米制程,性能、良率皆不符客户要求,使高通、辉达等,不得不将需要最先进制程的产品,转向台积电投单。如今三星电子良率显著改善,频频对高通、辉达、超微等挥手,相信三星电子会祭出最好的条件,希望能抢到台积电先进制程的订单。
号称「台湾贝尔实验室」的台积电「全球研发中心」于7月28日正式启用,将有7,000名研发人员进驻,将专注于2纳米制程及更先进制程技术的开发。
半导体三雄决战点:2纳米制程所达成的性能、良率与客户接受情况
台积电每年研发预算约占营收8%左右,2022年研发预算高达54.72亿美元(约占营业额的7.2%),与2021年的44.65亿美元(约占营业额的7.9%)比较,成长22.6 %。主要的原因是台积电2022年营收758.81亿美元,较2021年的568.2亿美元成长33.5%,因此2022年研发费用与营收比率下降,不过金额仍有两位数的成长。
在半导体先进制程的「赛道」上,除了研发必须投入庞大的资金、资源外,建立生产线更是需要庞大的资金。台积电近几年,每年资本支出都在300亿美元以上,由此可见欲发展先进制程,必须有足够的资金投入。
三星电子与英特尔皆是资本雄厚的公司,因此它们有足够的资源投入先进制程的开发。台积电、三星电子及英特尔,目前皆积极发展3纳米、2纳米先进制程。
三星电子虽然最先发表3纳米GAA制程量产,不过截至现在,似乎还没有大客户采用三星电子的3纳米制程。台积电虽然较三星电子晚宣布3纳米制程量产,然而苹果已开始采用,尚有不少客户准备在台积电3纳米制程投片。英特尔的3纳米量产预订在今年下半年,因此目前台积电在先进制程处于领先地位。
2纳米制程将会是这三大公司的决战点,量产时程只要不要相差过多,就不会是胜负的重点。2纳米制程的性能、良率、客户接受情形,才是胜负的关键点。能够推出性能最佳,良率最好,以及价格合宜的2纳米制程的公司,就成为在2纳米制程争霸赛的赢家。
半导体景气反转,订价策略将成台积电掌握客户的关键
最近荷兰恩智浦半导体(NXP Semiconductor)执行长席佛斯(Kurt Sievers)在法说会上坦承,过去2年,受到颇负盛名的一线晶圆代工厂(委婉指台积电)持续涨价的影响,垫高成本,影响该公司的获利。
恩智浦执行长说,目前二线晶圆代工厂已显著调降晶圆代工价格,但仍对恩智浦帮助不大,主要原因是恩智浦的一线客户以及车用、工业用等芯片,皆由台积电代工。
这突显台积电的品质深获客户信任,然而从2022年下半年起,半导体市场开始反转,景气直转急下。2023年半导体产业在库存调整,终端需求疲弱,市场陷入衰退泥沼。
晶圆代工厂产能利用率下滑到60%~70%左右,连台积电也不能幸免。二线晶圆代工厂开始以各种方式迂回降价(如投100片晶圆,额外送20片免费),后来甚至直接降价。
不过台积电价格仍然不动,无怪恩智浦执行长在法说会抱怨。台积电应积极看待客户对价格的看法,以避免竞争对手趁机而入。最高明的策略是在敌人未发动攻势前,就封堵敌人可能进攻的缺口。
台积电竞争力的三大优势为技术领先、卓越制造以及客户信任,其中客户信任除了台积电保证决不会成为客户的竞争对手外,与客户共体时艰,适度地调整价格的策略,也会是重要的一环。
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