臺積電2020年中宣布,,將在美國亞利桑納州斥資120億美元興建5納米制程晶圓廠,,并預計2023年正式量產。此外,,三星日前也宣布計劃斥資100億美元在美國德州奧斯汀興建新晶圓廠,,新晶圓廠打算以3納米制程切入,,力壓臺積電亞利桑納州5納米廠。市場人士分析,,三星舉動使3納米制程的戰(zhàn)爭日趨激烈,。對三星來勢洶洶,臺積電似乎胸有成竹,,有機會能在3納米制程的競賽中立于不敗之地,。
市場人士指出,雖然在5納米制程方面,,三星已經趕上了臺積電的腳步,,于2020年正式量產。但在3納米制程上,,三星似乎還是落后于臺積電,。因為相關報導指出,臺積電已經為其3納米制程的晶圓廠方面投資了200億美元,。所以,,為了縮短差距,三星正加緊3納米制程的研發(fā),。
不過,,由于3納米制程技術難度極大,如果三星美國工廠計劃生產3納米制程芯片,,依照正常進度,,目前還處于初步計劃階段的德州奧斯汀的晶圓工廠,在2023年前還難以正式量產,。相較于臺積電的3納米制程將于2021年進行試產,,2022年量產,,這對于力求趕超臺積電的三星來說,壓力依然不小,。所以,,預計三星要量產3納米制程,則仍將會以韓國境內的旗下晶圓廠為優(yōu)先,。
以晶圓廠建置方面來說,,臺積電董事長劉德音曾經表示,3納米制程技術,,于南科廠的累計投資將超過新臺幣2萬億元,,目標是3納米制程在2022年量產時,單月產能5.5萬片起,,2023年,,則是達到10.5萬片。
目前臺積電在南科有3座晶圓廠,,分別是晶圓14廠,、晶圓18廠和晶圓6廠。其中,,前兩座是12英寸晶圓廠,,后一座是8英寸晶圓廠。晶圓18廠是5納米制程的主要生產基地,。而除了5納米制程之外,,臺積電3納米制程的晶圓廠,也建在南科內,。2020年11月,,臺積電舉行了南科晶圓18廠3納米制程廠新建工程上梁典禮。
至于,,在三星方面,,2020年初有外媒報導稱,三星已開始在其新建的V1晶圓廠中進行大規(guī)模生產,,成為業(yè)界首批采用極紫外光曝光設備(EUV)的6納米和7納米制程技術生產線,,而且該工廠還被認為是三星接下來3納米制程生產的主要基地。而三星V1晶圓廠位于韓國華城,、毗鄰S3工廠,。三星于2018年2月開始建造V1晶圓廠,并于2019年下半年開始芯片的測試生產,。目前,,該公司還在擴大V1晶圓廠的產能規(guī)模,,也在緊鑼密鼓地為3納米制程的量產積極做準備,。
除了晶圓廠的建置,,設備的采購也是先進制程競爭的關鍵。而為了如期量產3納米制程,,臺積電一直在加大投資力道,,2021年全年投資預估達到了280億美元,預計超過150億美元會用于3納米制程,。其中,,很大一部分都要用于購買半導體設備,其中主要的采購廠商包括了ASML,、KLA,、應用材料等,他們供應的曝光機,、蝕刻機等都是制造3納米制程的重要設備,。
根據統(tǒng)計,全球排名前5的半導體設備供應商在臺積電采購中占比達75%,。其中,,ASML占比1/3,是第一大設備供應商,。據統(tǒng)計,,2019年臺積電設備采購中,ASML曝光機等設備金額約為34億美元,,占臺積電總采購額的33%,,其次是應用材料,采購額約為17億美元,,占比16%,,TEL的12億美元則是占11%,Lam Research為10億美元,,占臺積電采購額的9%,,KLA則是占4%。
對于3納米制程這樣尖端的制程技術來說,,曝光機顯得尤為重要,,而能提供EUV設備的目前只有ASML一家。因此對臺積電和三星的重要性也愈加突出,,雙方都在盡可能地從ASML中多獲得一些最先進EUV設備,。
不久前ASML執(zhí)行長Peter Wennink在財報會議上指出,5納米制程采用的EUV光罩層數將超過10層,,3納米制程采用的EUV光罩層數會超過20層,。因此,隨著制程微縮,,EUV光罩層數會明顯增加,,并取代深紫外光(DUV)多重曝光制程,。
日前ASML公布2020全年財報。根據數據顯示,,2020年累計運交258臺曝光機,,其中EUV曝光機31臺。顯然的,,臺積電和三星訂購了ASML大部分EUV曝光機,。
在先進制程中,還有一項不得不提的重點,,那就是封測技術的發(fā)展,。近來,臺積電一直在布局先進封測廠,。目前旗下有4座先進封測廠,,分別是先進封測1廠、先進封測2廠,、先進封測3廠和先進封測5廠,,它們位于竹科、中科,、南科,、龍?zhí)兜鹊兀缋踔衲蟿t是預計投資新臺幣3,000億元,,開始興建第5座先進封測廠,。
市場人士預估,目前臺積電7納米制程芯片的封測工作已經能夠自給自足,,而5納米制程也在不斷擴充之中,,未來針對3納米制程的封測產線也在建設當中。
而除了產能之外,,在技術方面,,為了滿足5納米及更先進制程的需求,臺積電也已建立了整合扇出型(InFO)及CoWoS等封測產能來支援,,并完成了3D IC封裝技術研發(fā),。這其中包括晶圓堆疊晶圓(WoW)及系統(tǒng)整合單芯片(SoIC)等技術,預計竹南廠將以3D IC封裝及測試產能為主,,計劃2021年進行量產,。
最后,在成敗關鍵的客戶方面,,根據日前媒體報導,,由于芯片制程技術的領先,目前已經有許多客戶正在排隊等待臺積電的產能供應,已知的有包括英偉達和高通正在洽談臺積電3納米制程技術的產能,。
而為了因應市場的需求,,有消息指出,臺積電共為3納米制程準備了4波產能,,首波產能將大部分會留給多年的大客戶蘋果,之后3波則將被高通,、賽靈思,、英偉達、AMD等廠商預訂一空,。
因此,,整體來看,除了蘋果的A17處理器,、以及英特爾將外包的CPU訂單之外,,包括AMD、英偉達,,以及2020年轉向擁抱三星5納米的高通等芯片大廠都已經預定了臺積電3納米制程在2024年之前的產能,。
雖然之前有韓媒報導,三星的3納米制程也將預定在2022年量產,,時間點就是要與臺積電一較高下,。而就目前已進入2021年,按照臺積電的計劃,,今年就要進行3納米制程的風險試產,,并在2022年量產的情況下,三星預計也將勢必加快腳步,。
因此,,這兩大晶圓代工廠的3納米制程戰(zhàn)爭幾乎已進入倒計時的階段,所以在接下來的一年多時間里,,兩家頂尖廠商預計將會提出更多的消息,,值得進一步期待。