632-三星大战台积电 – 财经

近些年，在晶圆代工(Foundry)商场，三星一向没有放缓追逐行业龙头台积电的脚步，可是，在市占率方面，三星依然没有缩小与台积电的距离，后者依然在小幅、稳步进步着，现在，台积电约占全球晶圆代工商场56%的比例，三星则为17%左右，三星现已在这一市占率数字邻近徜徉多年，一向难有显着进步。

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在这种状况下，台积电在出资规划、商场影响力、技能先进性、良率等方面依然没有放松，仍在全情投入。不过，三星也没有丢失决心，特别是借近两年全球芯片缺少的春风，三星又祭出了一系列方法，以求在未来几年有较大开展。

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三星再发力

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近期，三星最大的一个动作便是高层大调整。这是在三星实控人李在镕出狱后做出的，方针是重振三星集团，建议高层人事部门大换血，破格调整高管，史无前例。其间，三星全面调换半导体、手机、消费电子三大作业主管，并将手机及消费电子作业兼并，此举泄漏出三星集团运营重心已转向半导体，让出资人决心大增。特别值得注意的是，有8名四十多岁的副社长进步者，从该公司主力作业半导体作业(DS)部来看，存储作业部产品企划组副社长Young-suSon(47岁)、Foundry作业部出售团队副社长Seung-cheolShin(48岁)、美洲总管副社长Chan-ikPark(49岁)等进步。

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半导体是三星的重中之重，其间，存储是其传统优势事务板块，而Foundry是追逐龙头的中坚力量，也是未来发力的要点，高层年轻化可以进步干劲儿和生机。

在制程工艺方面，现已量产的最先进节点是5nm，这方面，三星显着落后于台积电，特别是在成熟度和良率方面，上一年，选用三星5nm制程的高通Snapdragon888就呈现过热问题，也输给台积电5nm制程的苹果A14、M1芯片效能体现，本年苹果A15芯片效能更远胜S888。

在4nm方面，三星宣告4LPP将在2022年满意该公司客户的要求。因为4LPP依赖于了解的FinFET，三星的客户运用此节点将简单得多。

此前，三星将其4LPE视为其7LPP工艺的演进工艺，或许这是因为4nm比5nm具有十分显着的PPAc(功率，功能，面积，本钱)优势，或许因为存在实质性的内部改变(例如，新材料，极紫外光刻的运用率显着进步级)。

据悉，三星在2021年一起进步了其4LPE和5LPP技能的产值，这使其可以为不同的芯片规划供给不同的PPAc优势。

3nm方面，三星计划在2022上半年推出3nm，尽管相较于台积电3nm制程同年下半年才会推出，但台积电7月法说指出，首要是协作客户时程。现在，三星晶圆代工首要客户包含高通、IBM、显卡大厂NVIDIA，以及自家的处理器芯片。

李在镕8月假释出狱后，当即宣告未来3年投入240兆韩元(约2050亿美元)，稳固该公司在后疫情年代科技工业的优势位置，称该公司的3nm制程选用盘绕闸极技能(Gate-All-AroundGAA)不会输给竞赛对手、也便是台积电。

三星3nm制程研制规划分为2个阶段，榜首代的GAAGAE(GAA-Early)与第二代3nmGAP(GAA-Plus)，2019年称3nmGAE制程2020年末前打开危险试产，2021年开端量产，但现在未见踪迹，外界以为将延迟到2023年才会量产。

三星就算声称3nm正式流片，估计2022年上半年量产，但跟从前IBM声称推出全球首款2nmGAA技能，尽管证明技能的可行性，要点仍在于制程的良率问题，能否脱离实验室大规划量产。

三星也着重，与5nm制程比较，其首颗3nm制程GAA技能芯片面积将缩小35%，功能进步30%或功耗下降50%。三星也表明3nm制程良率正在迫临4nm制程，估计2022年推出榜首代3nm3GAE技能，，2023年推出新一代3nm3GAP技能。

在制程工艺方面，三星一向与IBM保持着亲近的协作。近期，这两家公司宣告推出了一种立异技能，名为VTFET，它的凸出特点是答应晶体管在笔直方向上堆叠。不只有助于缩Chiplet的尺度，还可以使之变得愈加强壮和高效。

此前的2D半导体芯片，都是水平放置在硅表面上的，而电流则沿着水平方向去活动。得益于3D笔直规划，新技能将有助于打破摩尔定律的功能约束，以到达更高的动力功率。与当时的FinFET比较，VTFET有望带来翻倍的功能、以及高达85%的功率进步。此外，因为下降了静电和寄生损耗(SS=69/68mV/dec且DIBL=<30mV)，VTFET有望供给超卓的作业电压和驱动电流。

研究人员运用VTFET制作了功能性环形振荡器(测验电路)。成果发现，与横向参阅规划比较，新技能可削减50%的电容。

不过，三星和IBM并没有给出VTFET技能的商业化和量产时间表。

除了制程技能，近期，三星在芯片封装方面也有立异计划推出。11月，三星宣告，已与AmkorTechnology联合开发出混合基板立方体(H-Cube)技能，这是其最新的2.5D封装处理计划。2.5D封装使逻辑芯片或高带宽存储器(HBM)可以以小尺度放置在硅中介层的顶部，H-Cube技能选用混合基板与可以进行精密凸块衔接的细距离基板和高密度互连(HDI)基板相结合，以完结大尺度的2.5D封装。

跟着HPC、AI和络运用细分商场对标准的要求不断添加，跟着安装在一个封装中的芯片数量和尺度的添加或需要高带宽通讯，大面积封装变得越来越重要。关于包含中介层在内的硅芯片的附着和衔接，细距离基板是必不可少的，但跟着尺度的添加，价格会显着上涨。当集成6个或更多HBM时，大面积基板的制作难度敏捷添加，导致功率下降。三星经过运用混合基板结构处理了这个问题。

经过将衔接芯片和基板的焊球距离比传统焊球距离削减35%，可以将细距离基板的尺度最小化，一起在细距离基板下添加HDI基板。此外，为了进步H-Cube计划的可靠性，三星运用了其专有的信号/电源完整性剖析技能，在堆叠多个逻辑芯片和HBM时，可以安稳供电，一起最大极限地削减信号丢失或失真。

综上，三星在高层调整、出资、制程工艺和封装方面的全情投入，便是要不断进步其竞赛力，以在与台积电的竞赛中抢夺主动权。

稳健前行的台积电

台积电2021年本钱开销到达300亿美元，并拟定了3年共1000亿美元的出资计划，其间多半将用于先进制程技能研制及产能建造。

在全球范围内扩展产能方面，三星与台积电在竞赛，不过，从本年的状况来看，三星好像处在劣势。两家都将在美国建造新晶圆厂，首要出产5nm制程芯片。但在美国以外，台积电愈加受追捧，例如，台积电现已与日本政府和索尼到达协议，将在日本建造28nm和22nm制程晶圆厂，最近还有音讯传出，德国也在积极地触摸台积电，很期望其在德国建造晶圆厂。

制程工艺方面，近两年，7nm和5nm制程量产的成功与安稳，协助台积电赚得了更多了大牌客户订单，且这些客户对台积电的依赖度不断进步，在这方面，三星则略逊一筹。

苹果是台积电的榜首大客户，而且25.93%的比例遥遥领先其他一切台积电客户；第二大客户是联发科，他们的订单营收占比5.8%；AMD排名第三，近年来加大了与台积电的协作，7nm芯片及下一年的5nm芯片订单都是台积电代工，有音讯称AMD已是台积电最大的7nm客户；高通排名第四，比例3.9%，这首要是高通近年来将骁龙8系高端芯片代工交给了三星，削减了在台积电的占比；高通之后是博通、NVIDIA、索尼、STM、ADI，以及Intel。据悉，Intel下一年有望用上台积电的3nm工艺，比例会进步。

4nm方面，台积电于10月推出了N4P，做为台积电5nm宗族的第3个首要强化版别，N4P的效能较原先的N5增快11%，也较N4增快6%。相较于N5，N4P的功耗功率进步22%，晶体管密度添加6%。一起，N4P藉由削减光罩层数来下降制程复杂度且改进芯片的出产周期。

据悉，N4P基本上便是2022年苹果新一代iPhone所搭载A16芯片所用制程。供应链业者泄漏，A16芯片将有架构上大幅更动，选用N4P制程可以透过Chiplet封装(Chiplet)，再添加芯片的晶体管集积度(Density)、下降本钱，更可以进步运算效能及有用下降功耗。外媒MacRumors也发表，iPhone14的A16芯片将选用4nm制程，较前两代iPhone搭载A14、A15的5nm芯片，尺度更小，效能进步且更省电。

3nm方面，台积电依然选用FinFET架构，其技能研制现已完结，台积电近期已开端进行3nm测验芯片在Fab18B厂正式下线投片的初期先导出产。

台积电在日前法人阐明会中指出，3nm制程2021年进行试产，并估计在2022年下半年进入量产，2023年榜首季将会看到显着营收奉献。台积电3nm估计2022年第四季开端扩展投片规划，一起进入产能拉升阶段，进展契合预期，到时台积电将成为业界首家大规划量产3nm的半导体厂，以及具有最大极紫外光(EUV)先进逻辑制程产能的半导体厂。

5G手机芯片及HPC运算芯片会是台积电3nm量产榜首年的首要投片产品。业界预期，苹果及英特尔将会是3nm量产初期两大客户，后续包含AMD、高通、联发科、博通、迈威尔等都会在2023年开端选用3nm出产新一代芯片。

台积电的3nm尽管强壮，但三星也在紧追不放，且其代工事务一向都有本钱优势，而3nm制程的本钱愈加昂扬，这方面三星或许会有更多的操作空间。面临昂扬的本钱，以及三星的进攻，台积电也在想方法进步竞赛力，特别是要在下降本钱方面多花心思。为此，该公司推出了EUV继续改进计划(CIP)，在保持摩尔定律进程上，期望削减先进制程EUV光罩运用道数，然后下降本钱。

ASML本年下半年推出的EUV光刻机NXE:3600D价格高达1.4~1.5亿美元，每小时吞吐量达160片12吋晶圆，根据5nm制程的4nm进行改进，EUV光罩层大约在14层之内，3nm制程将达25层，导致本钱暴增，不是一切的客户都乐意选用。透过CIP，台积电有望降至20层，尽管芯片尺度将略为添加，可是有助于下降出产本钱与晶圆代工报价，让客户更有志愿导入3nm制程。

除了制程工艺，台积电在封装方面也在不断更新内容。8月，在HotChips33年度会议期间，该公司介绍了其最先进的封装技能路线图，而且展现了为下一代Chiplet架构和内存规划做好预备的最新一代CoWoS处理计划。

据悉，台积电最新的第5代CoWoS封装技能，有望将晶体管数量添加至第3代封装处理计划的20倍。新封装将添加3倍的中介层面积、8个HBM2e仓库(容量高达128GB)、全新的硅通孔(TSV)处理计划、厚CU互连、以及新的TIM(Lid封装)计划。

之后，台积电将升级到第6代CoWoS封装工艺，其特点是可以集成更多的Chiplet和DRAM内存，估计可在同一封装内包容多达8组HBM3内存和2组Chiplet。

台积电还将以MetalTim的方式，供给最新的SoC散热处理计划。与初代GelTim计划比较，MetalTim有望将封装热阻下降到前者的0.15倍。

结语

三星与台积电的竞赛现已继续多年，在全球性芯片缺少，以及工业革新的当下，这两大晶圆代工厂之间的商场抢夺战会不会更“美观”呢？值得等待。