據(jù)韓媒businesskorea報(bào)道,,三星電子追趕臺(tái)積電很可能會(huì)變得更加困難,。
臺(tái)灣環(huán)境審查委員會(huì)于7月28日批準(zhǔn)了臺(tái)積電新的2納米芯片生產(chǎn)建設(shè)計(jì)劃,這個(gè)占地50英畝的工廠計(jì)劃在新竹工業(yè)園區(qū)建設(shè),,預(yù)計(jì)2024年實(shí)現(xiàn)商業(yè)生產(chǎn)。臺(tái)積電正在考慮在亞利桑那州建設(shè)同樣的工廠,,并計(jì)劃明年生產(chǎn) 3 納米和 4 納米產(chǎn)品,。
一位業(yè)內(nèi)人士表示:“臺(tái)積電在 5 納米和 7 納米工藝技術(shù)商業(yè)化方面已經(jīng)超過了三星電子,現(xiàn)在隨著臺(tái)積電加速生產(chǎn)更先進(jìn)的芯片并增加資本支出,,這一差距正在擴(kuò)大,,”一位業(yè)內(nèi)人士補(bǔ)充說,“臺(tái)積電也在在臺(tái)灣建立測(cè)試生產(chǎn)設(shè)施,,以確保一定水平的 2 納米良率,。”
7 月 26 日,,英特爾宣布將在 2024 年和 2025 年分別達(dá)到 2 納米和 1.8 納米水平,。英特爾在今年 3 月宣布重新進(jìn)入全球代工市場(chǎng),其微加工工藝技術(shù)目前處于 7 納米水平,。
與此同時(shí),,三星電子尚未最終確定其投資計(jì)劃,盡管它已經(jīng)開發(fā)了 2 納米芯片,?!拔覀冇?jì)劃明年生產(chǎn) 3 納米 GAA 產(chǎn)品,并在 2023 年生產(chǎn)更先進(jìn)的 3 納米 GAA 產(chǎn)品,,”他們說,。三星電子也尚未決定在何處建立其新的美國代工廠。該公司于今年 5 月宣布,,將投資 170 億美元建造該代工廠,。
外媒:三星3納米GAA芯片或推遲到2024年
據(jù)外媒semianalysis報(bào)告,三星長期以來一直在大肆宣傳他們的3nm工藝節(jié)點(diǎn),。他們稱贊他是業(yè)界首次將GateAllAroundFET用于商業(yè)工藝技術(shù),。率先改變晶體管架構(gòu)是半導(dǎo)體界夢(mèng)寐以求的獎(jiǎng)項(xiàng)。英特爾是第一個(gè)采用22納米三柵極技術(shù)的公司,,該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了從平面FET晶體管到FinFET的轉(zhuǎn)變,。三星希望在GAAFET上奪冠。盡管圍繞這個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了大量營銷和炒作,,但它看起來越來越嚴(yán)峻,,因?yàn)閷?duì)于商業(yè)代工合作伙伴來說,3nm節(jié)點(diǎn)現(xiàn)在看起來像是推遲到2024年,。
在最近幾代FinFET中,,功率縮放是通過所謂的鰭片減少來實(shí)現(xiàn)的,。我們已經(jīng)從四個(gè)鰭片器件到三個(gè)鰭片器件,再到每個(gè)晶體管有兩個(gè)鰭片,。此外,,這些鰭變得更高,以增加溝道和柵極之間的接觸面積,。但現(xiàn)在這些縮放方法已經(jīng)沒有動(dòng)力了,,如果不使用Co觸點(diǎn)和SiGe等特殊材料作為通道,它就已經(jīng)接近尾聲了,。更高和更少的鰭也帶來了其他問題,,這需要在晶體管架構(gòu)上向前邁進(jìn)。
臺(tái)積電在制程技術(shù)上的領(lǐng)先地位一直在快速增長,。如果沒有非常突破性的項(xiàng)目,,三星就沒有機(jī)會(huì)與臺(tái)積電的無情執(zhí)行相抗衡。2019年初,,他們宣布了3GAE工藝節(jié)點(diǎn)以及該技術(shù)的早期產(chǎn)品設(shè)計(jì)套件(PDK),。他們的3GAE工藝技術(shù)將利用MBCFET架構(gòu)。本質(zhì)上,,MBCFET就像是將FinFET的鰭片從其側(cè)面翻轉(zhuǎn),,然后將水平鰭片堆疊在一起,。溝道和柵極之間的接觸面積顯著增加,,這使得功率和性能獲得巨大收益。
與7nm技術(shù)相比,,三星聲稱性能提升了35%,,功耗增加了50%,面積增加了45%,。在2019年初的這次活動(dòng)中,,三星還聲稱他們的3GAE工藝將在2020年提供首批客戶流片,并在2020年底進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)生產(chǎn),,并在2021年底進(jìn)行批量生產(chǎn),。
時(shí)間快進(jìn)到2021年,三星的3nmGAA沒有流片(編者注:貌似這個(gè)說法不正確,,因?yàn)槿亲蛱煲呀?jīng)發(fā)布了流片新聞),,批量生產(chǎn)離交付還很遠(yuǎn)。與7nmFinFET相比,,該工藝的目標(biāo)似乎也進(jìn)行了大量修改,,性能從35%降到10%。邏輯面積從45%減少到25%,,功耗從50%減少到20%,。
我們將給予三星毫無疑問的好處,,并假設(shè)此比較是與他們最先進(jìn)的7nm級(jí)節(jié)點(diǎn)(5nmLPP)版本進(jìn)行比較。如果是這樣,,那么這與其說是隱形削弱,,不如說是與最新和最先進(jìn)的三星工藝技術(shù)的新比較。無論如何,,這些增益甚至可能無法讓三星在功耗和性能方面與臺(tái)積電的6nm節(jié)點(diǎn)相提并論,,更不用說當(dāng)前iPhone、iPad和Mac中使用的5nm節(jié)點(diǎn)了,。
三星通過在其路線圖中插入新的工藝技術(shù)來應(yīng)對(duì)3GAE節(jié)點(diǎn)的延遲,。4LPP節(jié)點(diǎn)是7nm家族之外的新節(jié)點(diǎn)。這項(xiàng)技術(shù)將在高通和三星的各種移動(dòng)和無線電產(chǎn)品中展示,。其中高通的FSM200是最令人興奮的產(chǎn)品,。
當(dāng)前的5LPE節(jié)點(diǎn)被5LPP(以前的4LPE)和4LPP接替,這意味著3GAE的進(jìn)一步延遲,。所有跡象都指向2023年初的3GAE節(jié)點(diǎn),,即使是最悲觀的行業(yè)追隨者也是如此。作為三星最大的客戶,,高通將率先將這些技術(shù)與三星內(nèi)部開發(fā)的芯片一起使用,。
ChidiChidambaram博士是領(lǐng)導(dǎo)公司的工藝技術(shù)和晶圓工程團(tuán)隊(duì)的工程副總裁,他會(huì)對(duì)鑄造工藝路線圖有直接和深入的了解,。他最近在重要的半導(dǎo)體資本設(shè)備供應(yīng)商應(yīng)用材料公司的一次活動(dòng)上發(fā)表了講話,。在這次活動(dòng)中,他被問到了圍繞晶體管技術(shù)的柵極產(chǎn)品化時(shí)間表,。
“我想你知道,,‘24,'23制作,。最早的可能是23年,,但我認(rèn)為24年的生產(chǎn)是合理的”ChidiChidambaram博士說。
ChidiChidambaram博士很可能屬于流程路線圖的保密協(xié)議,,這將解釋為什么他必須含糊其辭,。他的團(tuán)隊(duì)將直接經(jīng)歷三星在2019年大聲宣布的3GAE節(jié)點(diǎn)“2020年首次客戶流片”的失敗。他們還評(píng)估了臺(tái)積電和三星的2022年和2023年設(shè)計(jì),。他的團(tuán)隊(duì)將負(fù)責(zé)決定將哪種工藝技術(shù)用于這些設(shè)計(jì),。他似乎在押注2023年是可能的,但2024年是最合理的時(shí)間表,。
這與三星過去推出工藝節(jié)點(diǎn)的方式一致,。例如,隨著14納米,、10納米,,尤其是7納米的發(fā)布,,他們的旗艦Exynos產(chǎn)品線在任何代工產(chǎn)品上市前至少6個(gè)月就開始在節(jié)點(diǎn)上小批量生產(chǎn)。
考慮到這些意見,,最好的情況是,,在2023年看半年可能看到基于3nm的Exynos芯片的小批量生產(chǎn)。在最樂觀的情況下,,這意味著3GAE將在2024年成為代工工藝節(jié)點(diǎn),!
這將與臺(tái)積電的2nm工藝節(jié)點(diǎn)相似,后者將在2024年采用全柵極晶體管架構(gòu),。雖然三星專注于實(shí)現(xiàn)晶體管全柵極的先拔頭籌,,但臺(tái)積電專注于多種縮放途徑,例如鈷在觸點(diǎn)和互連中的使用,、鍺摻雜通道,、用于EUV的內(nèi)部薄膜以及使用EUV進(jìn)行多重圖案化。一直以來,,看起來他們將在同一時(shí)間范圍內(nèi)將一個(gè)更密集的門商業(yè)化,,圍繞工藝節(jié)點(diǎn)。
三星和英特爾在領(lǐng)先技術(shù)方面繼續(xù)落后于臺(tái)積電,。他們能趕上嗎,?
日經(jīng):三星與臺(tái)積電的差距在擴(kuò)大
據(jù)日經(jīng)報(bào)道,在尖端半導(dǎo)體領(lǐng)域,,韓國三星電子與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手臺(tái)積電(TSMC)的差距正在擴(kuò)大,。三星在作為智能手機(jī)大腦的CPU(中央處理器)等的最尖端半導(dǎo)體的量產(chǎn)方面陷入苦戰(zhàn),代工生產(chǎn)的份額降低,。在最尖端產(chǎn)品上的劣勢(shì)有可能導(dǎo)致三星半導(dǎo)體存儲(chǔ)器以及智能手機(jī)等其他主力產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力下滑,。
“(我們)在尖端工序上的競(jìng)爭(zhēng)力并不遜色。將確保大客戶并縮小差距”,,三星半導(dǎo)體部門的一把手金奇南副會(huì)長在3月召開的股東大會(huì)上被問及有關(guān)與臺(tái)積電的技術(shù)差距的問題時(shí)這樣強(qiáng)調(diào)。
一方面,,雖然三星4月29日發(fā)布的2021年1~3月半導(dǎo)體部門的營業(yè)收入同比增長8%,,達(dá)到19.01萬億韓元(約合人民幣1092.9億元),不過營業(yè)利潤大減16%,,僅為3.37萬億韓元(約合人民幣193.7億元),,1年來首次陷入利潤減少。
據(jù)證券公司的分析,,利潤減少的最大原因是負(fù)責(zé)CPU及通信用半導(dǎo)體代工生產(chǎn)的非存儲(chǔ)器業(yè)務(wù)方面的虧損,。美國得克薩斯州工廠受伴隨寒潮的停電影響,自2月中旬起停產(chǎn),。雖然該工廠預(yù)計(jì)在4~6月中實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的正?;?,但長時(shí)間停產(chǎn)可能招致美國高通等客戶轉(zhuǎn)投他家的風(fēng)險(xiǎn)。
三星面臨的隱患還不止工廠停產(chǎn),。其在韓國國內(nèi)的尖端半導(dǎo)體生產(chǎn)線構(gòu)建上也陷入苦戰(zhàn),。據(jù)多家供應(yīng)商透露,三星遲遲難以提高最先進(jìn)的電路線寬5納米的產(chǎn)品成品率,。在啟動(dòng)5納米的量產(chǎn)時(shí)間上,,三星已經(jīng)比臺(tái)積電落后數(shù)個(gè)月。據(jù)稱,,之后雙方的技術(shù)差距還在繼續(xù)被拉大,。
半導(dǎo)體電路的線寬越小處理能力就越高,也更能抑制電力消耗,,從而有利于電子產(chǎn)品的小型化,。
三星在5納米產(chǎn)品量產(chǎn)方面落后被認(rèn)為存在半導(dǎo)體設(shè)備采購上的競(jìng)爭(zhēng)失利。三星在相關(guān)產(chǎn)品量產(chǎn)線上引進(jìn)的是被稱為“EUV(極紫外)光刻”的新技術(shù),。相關(guān)設(shè)備的供貨由荷蘭的半導(dǎo)體設(shè)備廠商ASML壟斷,,對(duì)于5納米以下的半導(dǎo)體量產(chǎn)不可或缺。據(jù)ASML的數(shù)據(jù),,目前實(shí)際供貨量累計(jì)僅為100套左右,,其中超過7成被認(rèn)為由臺(tái)積電獨(dú)攬。
三星也存在危機(jī)感,。2020年秋季,,三星首腦李在镕副會(huì)長為了面對(duì)面進(jìn)行談判,甚至不顧疫情影響前往荷蘭,。雖然眼下相關(guān)設(shè)備的采購數(shù)量有所增加,,但相比更早確保設(shè)備的臺(tái)積電,三星面臨著生產(chǎn)技術(shù)積累不足的現(xiàn)狀,。
對(duì)于代工生產(chǎn)業(yè)務(wù)的投資規(guī)模似乎也將對(duì)今后產(chǎn)生影響,。臺(tái)積電4月份發(fā)布了為應(yīng)對(duì)半導(dǎo)體短缺而在截至2023的3年里展開1000億美元設(shè)備投資的計(jì)劃。
三星方面,,2021年的預(yù)定投資規(guī)模雖達(dá)到4萬億日元,,但其中的一半以上面向DRAM等半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。與專門從事代工的臺(tái)積電相比,,投資規(guī)模明顯處于劣勢(shì),。
事實(shí)上,在半導(dǎo)體代工領(lǐng)域,,最大廠商臺(tái)積電的壟斷狀況也在迅速推進(jìn),。臺(tái)灣的調(diào)查公司TrendForce的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,2021年1~3月臺(tái)積電的代工生產(chǎn)的全球份額為56%,同比上升2個(gè)百分點(diǎn),。相比兩年前,,份額更是擴(kuò)大了8個(gè)百分點(diǎn)。相比之下,,作為第二大半導(dǎo)體代工企業(yè)的三星的份額則比兩年前下降了1個(gè)百分點(diǎn),。
蘋果及AMD(超威半導(dǎo)體)等美國的大宗客戶幾乎將全部產(chǎn)品委托臺(tái)積電代工,三星要獲得相同數(shù)量的代工難度很大,。
政治性因素也不容易忽視,。受中美對(duì)立影響,韓國政府的立場(chǎng)在中美之間搖擺,。這也使得韓國企業(yè)在半導(dǎo)體供應(yīng)鏈上面臨孤立的風(fēng)險(xiǎn),。
在尖端半導(dǎo)體領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力劣勢(shì)還有可能對(duì)三星的綜合實(shí)力構(gòu)成威脅。從事代工生產(chǎn)的非存儲(chǔ)器領(lǐng)域的半導(dǎo)體營收只占整體的7%,,但CPU和圖像傳感器將配備于三星自主品牌的智能手機(jī)并決定其性能,。作為智能手機(jī)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的蘋果將CPU生產(chǎn)全部交由臺(tái)積電代工,因此三星與臺(tái)積電的技術(shù)差距也將擴(kuò)展至手機(jī)性能上與蘋果的差距,。
對(duì)于三星來說,,最尖端半導(dǎo)體的生產(chǎn)技術(shù)也一直被應(yīng)用于作為主盈業(yè)務(wù)的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的生產(chǎn)。智能手機(jī)與半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的營收比率合計(jì)達(dá)到三星整體營收的6成,。為主力業(yè)務(wù)帶來良性循環(huán)的尖端半導(dǎo)體的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)一旦落后,,恐怕會(huì)招致三星整體收益能力的降低。