三星和台积电竞争进入白热化阶段

2019-08-12 13:34:18 来源: 互联网

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来源：内容来自「天下杂志」，谢谢。

台积电与三星电子的竞争渐趋白热化，不论是在技术面或媒体宣传上，双方互不相让，究竟谁能真正胜出？有3大观察重点，分别是：今年量产的7纳米EUV、明年的5G平价机大战，以及3纳米的「环绕式闸极结构」（Gate-All-Around，GAA）技术。

8月8日凌晨，三星在纽约发表最新款大尺寸旗舰机种Note 10。该手机一如往常，在触控笔、照相功能都做了大幅更新。

但让台湾半导体业者议论纷纷的，却是装在该机内部的三星最新款处理器Exynos 9825。三星标榜该芯片是领先台积电、英特尔的「世界第一颗7纳米EUV芯片」。

极紫外光（EUV）技术的导入，是近年全球半导体业最重要的技术变革。EUV的波长仅有13.5纳米，是过去20年半导体业所用的传统微影光源波长的55分之1。导入EUV，可让台积电、三星等半导体制造商更轻易生产出效能更高、更省电的芯片。

台积早已量产采用传统微影技术的7纳米制程，用在去年底发表的苹果A12处理器。第二代7纳米制程，首度导入EUV的「N7+」，将用在预期于下个月发表的最新款iPhone及华为旗舰机。

第一仗：7纳米EUV 三星惨胜

也就是说，三星选择「弯道超车」，放弃传统制程，直攻7纳米EUV制程的策略，最多只能算是「惨胜」，因为最后只领先台积一个月左右的时间差。

三星一开始信誓旦旦，将在2018年底量产7纳米EUV，初代产品将用在2019年初上市的旗舰机Galaxy S10，韩国媒体也对此大幅报导。但最后S10推出时，搭配的三星处理器用的只是小改版的10纳米制程，让三星旗舰机在过去10个月间，都处于处理器落后iPhone一代制程的不利地位。

直到现在，三星的7纳米制程才算真正问世，但算来已经延迟了大半年。

这中间究竟发生了什么事？

一位半导体大厂制程主管透露，三星曾经花了很长时间试图量产7纳米EUV，后来发现一开始订的设计准则（design rule）难以达到，最后只好放宽准则。其结果，就是最近量产的「7 纳米EUV」。但放宽准则的副作用，就是可能牺牲产品性能。

而最原始的版本仍持续开发，但既然「7 纳米EUV」这名号已经用在「妥协版本」，性能较好的原始版就索性使用听起来更厉害的「6纳米」，根据最近一次在日本举办的三星晶圆代工论坛会中资料，三星的6纳米制程将在今年下半年量产。

但业界表示，目前三星「6纳米」的良率低到仅有10%，如果要赶明年第一季的新款手机发表，10月、11月芯片就要开始量产出货，难度很高。

三星选择「弯道超车」，放弃传统制程，直攻7纳米EUV制程的策略，最多只能算是「惨胜」，因为最后只领先台积一个月左右的时间差。

这个尴尬的状况，最直接的影响就是已经暗潮汹涌的中国第一波5G手机大战。

世界第一大手机IC设计公司高通，预计在明年初推出的该公司第一款5G手机系统芯片（System on Chip，SoC）7250所用的制程，就是这个「6纳米」。

目前中国大陆几大手机厂，包括Oppo、Vivo都预计在明年农历新年旺季前，发表采用7250芯片的5G手机，以打破华为在5G手机的垄断地位。

如果三星「6纳米」制程的良率迟迟无法提升，导致高通芯片赶不上新年旺季供货，最大的受益者就是台湾的联发科。

第二仗：代理人战争高通「6纳米」对联发科7纳米

今年5月，联发科的第一颗5G系统单芯片，在台北电脑大展首次亮相。当时联发科宣称这是全球最高效能、最低功耗的5G系统单芯片，并整合了联发科独家开发的AI处理器。

这将是联发科用于中高阶5G手机的「68XX」系列第一颗产品，预计今年第三季开始出货，将出现在明年第一季的5G手机上，蔡明介更在股东会宣称，这是全世界第一颗5G系统单芯片。

业界表示，目前联发科预计的上市时间，仍些微落后给高通的7250。

尽管如此，一位联发科集团人士表示，这已是近年来，联发科产品上市时间最接近高通的一次，希望能一举洗刷近几年一路被高通压着打的耻辱，「我们紧跟在他后面，他一出错，就死定了。」

最有趣的是，联发科与高通在5G的第一场硬仗，俨然也是一场「代理人战争」，成为两家背后的芯片制造商——三星与台积的短兵相接。

「台积也想赢三星，」一位联发科集团人士说，台积因此对联发科大力支援，尽管台积电7纳米产能挤爆，「但是我们完全没有这方面压力。」

根据伯恩斯坦（Bernstein）证券于8月7日发给客户的研究报告，将2020年的5G智慧型手机的全球出货量预测，从0.97亿支大幅调升为1.92亿支，几乎增加一倍，原因是：「5G向中低阶手机渗透的速度，超乎预期。」

联发科与高通在5G的第一场硬仗，其实也是一场「代理人战争」，是两家背后的芯片制造商——三星与台积的短兵相接。

高通、中兴最近都透露类似讯息，包括明年初就会出现人民币3千元左右的5G智慧型手机，下半年更会降到跟主流4G差不多的2千人民币。照这降价速度，等于5G商转第二年，中国就要大量出现「千元手机」，比当年4G的普及速度还快。

其中，联发科的中阶5G芯片组推出的速度，也比预期要快，包括将在第一颗5G系统单芯片上市的一到两季之后，又紧接着推出性价比更高的第二款。

伯恩斯坦因此将联发科的目标价，从原先的350元调高到370元。

第三仗：3纳米终极之战、GAA新结构

根据拓墣产业研究院最新统计，今年第一季台积电的晶圆代工市占率为48.1%，第二名的三星为19.1%。

为了缩短差距，三星再度挺而走险，祭出「弯道超车」策略，而且更加大胆，直接跳过5纳米，直攻3纳米。

不仅如此，还一举祭出杀手锏。今年5月，三星在三星晶圆代工论坛（Samsung Foundry Forum）表示，将在2021年推出突破性的3纳米制程「环绕式闸极结构」（Gate-All-Around，GAA）技术，借着重新设计电晶体底层结构，可让尺度减少45%、性能提升35%、电力消耗减少50%——几乎等于摩尔定律微缩一个世代的好处。

而且，三星公告的量产时间是2021年，竟然比台积的3纳米量产时间还早1年。

这成为过去3个月半导体业相关产业的热门话题，「所有大客户都去三星看，都感兴趣，」一位外资分析师表示。

一位前任台积研发主管表示，他认为GAA结构能在电晶体一路缩小、挑战摩尔定律极限时，解决因「短通道效应」出现的漏电问题，「如果没有更新的创新出来，这是当前最好的解决方案。」

其实，台积研发GAA结构已有十多年历史。这位前台积主管表示，甚至早在2004年，台积就在半导体业界知名的「国际超大型积体电路技术研讨会」（VLSI）发表论文，公开以GAA技术设计的5纳米电晶体，由时任台积副处长杨富量负责。

也因此，台积一直在研发GAA技术，只是之前不准备在3纳米动用。但是，「三星这样的大张旗鼓的谈，台积一定要有反应，」这位前任台积主管说。

7月18日的台积第二季法说，分析师果然发难了。

JP摩根证券分析师Gokul Hariharan在第二季法说会直接提问，「你的一个竞争者最近引起许多讨论，这个竞争者打算引入新电晶体结构GAA。你们会在3纳米也导入GAA结构吗？」

台积总裁魏哲家表示，会持续跟顾客「合作定义规格」，他最后一句更留下不小想像空间，「下一回，我会告诉你我们的最新选择。」

「让我补充一下，」台积董事长刘德音有点按捺不住，紧接着拿起麦克风，语气有点激昂的指出，台积的5纳米跟3纳米，都是「全节点微缩」（full- node shrink），「这跟我们竞争对手的技术蓝图不一样喔，所以你如果比较他们的『3』，其实是跟（台积的）『5』比较接近。」

一位外资分析师表示，这段话其实是暗示，三星「偷斤减两」，虽然号称直攻3纳米，其实实际尺度仅较7纳米微缩一个世代。但因为换上全新的电晶体结构，让效能同步提升。因此假装再微缩一个世代，称为3纳米。若比较起真实线宽，其实与台积的5纳米同一等级。

刘德音虽然义愤填膺，但不少业界人士都知道，台积早在2013年从传统电晶体换成新型的FinFET时，就与三星一起玩过类似的把戏。

曾在台积工作了20多年，负责微影技术研发，现在在艾司摩尔担任副总的严涛南回忆，当时台积打算在20纳米导入FinFET，但消息传来，因为换了新型电晶体的效果奇佳，因此，三星打算将原先的20纳米FinFET，直接取名为14纳米FinFET，逼得台积也得跟随。

「我记得很清楚，」严涛南回忆，当时台积研发最高负责人、前共同营运长蒋尚义告诉部属，行销部门希望能叫14纳米，让蒋尚义很是为难。「他说，我根本没有缩，怎么能叫14？后来折衷一下，叫16。」所以最后量产时，叫16FinFET。

当年，台积、三星的「宣传手法」，一度让规规矩矩的英特尔研发主管气炸了，甚至到处澄清，英特尔才是「真14纳米」，其他亚洲竞争者「不诚实」。

现在风水轮流转，换台积坐上技术龙头，也只能对同业的「宣传手法」暴跳如雷，无计可施。或许，这就是「第一名」的代价。

责任编辑：sophie

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