三強爭鋒先進位程工藝，誰將成為半導體行業未來領軍者？

半導體製造的工藝節點，涉及到多方面的問題，如製造工藝和設備，電晶體的架構、材料等。

隨著製程的進一步縮小，晶片製造的難度確實已經快接近理論極限了。

競爭也越來越激烈，台積電、Samsung與Intel在先進位程發展的競爭關係備受市場矚目。

三家半導體加工廠商

晶圓代工是高門檻行業，沒有高利潤就無法投入資金用於先進位程的研發，沒有先進位程技術，客戶就會流失，先進位程成為難以輕易企及的市場，所以台積電、英特爾、三星這樣真正有技術和服務能力的大廠形成近乎壟斷的市場地位。

晶片研發製造的基礎——晶圓代工廠領域，在未來數年內，有晶圓廠的IC設計企業，只有台積電，三星和英特爾有能力提供大批量的先進產品，先進位程方面，聯電，格羅方德相繼落伍，格羅方德暫緩7nm製程的開發，專注獲利高的14/12nm製程，聯電也宣布不再投資12nm以下的先進位程，中芯國際目前才剛投產14nm工藝，在晶片製造工藝上正形成三星與台積電兩強之爭格局。

英特爾依然是世界上最先進的晶片製造商，儘管他們在10nm節點遇到了困難，但問題的根源不是他們的技術問題，而是13-16年處於轉型期的英特爾高層決策失誤。

現在看來，關閉Fab42工廠，縮減晶圓廠開支是不明智的行為，如果保留這個工廠，那麼英特爾產能有保證就會試產10nm。

英特爾去年已經推出了商用的10nm晶片，i3 8121U，他們有能力生產。

只不過產能已到極限，幾乎所有開工的工廠都處於滿負荷甚至超負荷狀態。

技術指標上，英特爾的10nm相當於台積電的7nm。

必須承認三星、台積電已經追上來了，但他們並沒有構成優勢。

三星、台積電的晶片製程尺寸競爭，最大差距是堆積水平比不上英特爾。

同樣面積的電路板，體積越小，可以堆的數量越多，要堆得多且不影響性能，製造工藝上，英特爾技術領先三星、台積電。

三星、台積電的7nm在堆積密度角度看，至少還需要提升20-25%+才是實際英特爾10nm的水平。

在另一方向上的製程尺寸競爭中，近年發展勢頭良好的台積電和傳統巨頭三星的較量呈現白熱化。

根據台積電公布了2018年財務，整個2018年台積電實現營收一萬億元新台幣，凈利潤達3511.3億新台幣，同期增長2.3%，創下了歷史新高。

其中7nm的圓晶管比重最高，占到總收入的23%，10nm為6%，16和20nm為21%，先進位程營收占比達67%。

台積電和三星產品方向上有不同戰略選擇。

三星強在內存晶片，而台積電主打的是邏輯 IC。

內存是大量重複結構，複雜度上邏輯 IC 遠遠領先。

在製程方面三星看起來似乎不輸台積電。

但實際上產能及良率差台積電非常多。

三強爭鋒 台積電的聲勢可能最高

全球半導體在先進工藝製程方面，呈現三足鼎立時代，英特爾、三星及台積電。

目前台積電的先進工藝持續按計劃進行，它的7納米EUV工藝將在2019年3月底量產，7納米加上7納米EUV工藝，估計至2019年底Tape out將超過100個，2019年下半年7納米貢獻將增速 ，受惠於手機新品出貨進入旺季及高速運算(HPC)產品開始小量出貨，7納米工藝2019年營收比重將可達25%，較2017年9%大幅提升，不過其中7納米EUV工藝比重仍相當低。

2019年蘋果A13處理器採用獨家代工供應商台積電的內含EUV技術7納米，將吃下台積電第3季大部分產能，意味著台積電7納米產能利用率將大大提升。

以更先進的5納米工藝為主的12吋晶園廠Fab 18，總投資金額高達新台幣7,500億元(250億美元)，已確定在2019年第2季進入風險性試產，預計2020年可達量產，並已獲得大客戶的訂單。

由於5納米工藝成本更為高昂，代工報價只有一線晶片大廠能接受，因此市場預估目前應只有蘋果與華為表態升級轉換意願。

但是非常明顯當製程工藝從10nm進入7nm甚至5nm之後，新工藝帶來的性能提升已經大不如從前，據台積電數據顯示7nm相比10nm工藝具備1.6x電晶體密度、20%（電晶體）性能提升或者40%功耗降低，而5nm EUV相比7nm EUV工藝的話，基於ARM的Cortex-A72核心，5nm EUV工藝能夠帶來14.7%-17.1%的速度提升，及1.8到1.86倍密度提升。

台積電將投資190億美元，在台南的園區內興建3納米晶片工藝的生產線，環評部門在2018年8月份也對其進行了首次評估，並在2018年12月19日獲得通過。

根據最初的安排，它的3納米工廠計劃在2020年開始建設，2021年完成全部設備的安裝，最快在2022年年底或2023年年初投入運營。

至此台積電可能是全球第一家宣布要建3納米生產線。

EUV光刻機是關鍵一環

在這三家廠商的演進過程中，EUV光刻機是關鍵的一環，而台積電、三星和英特爾三家均計劃在其生產路線圖中採用EUV。

但台積電無疑是EUV光刻技術的領先者。

今年10月，台積電宣布其7nm plus（N7 +）節點已成為業界首個商業化的EUV技術。

N7 +是他們的第一批在某些關鍵層採用EUV的工藝技術。

Arete Research高級分析師Jim Fontanelli也表示，台積電在EUV領域處於領先地位，無論是所用的工具還是訂購的工具，生產的商用EUV晶圓的數量，還是將EUV集成到他們未來的路線圖中。

據悉，今年台積電的7nm（包括EUV）晶圓產能大概在10-11萬片/月。

主要客戶有：AMD、海思、蘋果、高通、賽靈思、英偉達等。

今年三星7nm LPP（EUV）工藝的晶圓產能大概在1萬張/月，只有台積電的1/10左右。

三星在EUV上的布局也很早，早在2018年10月，三星就利用其7nm EUV工藝技術開始大規模生產晶片。

今年4月，三星宣布已經完成了其第一代5nm製造工藝（5LPE）的開發，該製造技術使用極紫外光刻（EUVL），與7nm工藝（稱為7LPP）相比，可以提供顯著的性能，功率和面積優勢。

三星預計，到2020年，5nm將成為其主要的EUVL節點，這可能是因為該技術能夠為多種應用提供眾多好處，而三星的EUV收益率將會更高，這主要是因為三星在華城建造EUV生產線後，在未來幾個月將擁有更多的EUV產能，該工廠耗資46.15億美元，預計2020年開始大批量生產。

這些年來，英特爾在EUV研究方面一直是最積極的。

在最近的IEDM會議上，ASML執行長Martin van den Brink所披露的英特爾的工藝路線中，5nm被列為2023年的節點，大約在這個時候，ASML將開始銷售其「High NA」EUV機器，以幫助英特爾在製造過程中更好地定義路徑。

此前VLSI Research執行長Dan Hutcheson曾表示:「在這三家公司中，英特爾是一個謎，因為它沒有銷售方面的理由來宣傳自己在做什麼，而英特爾一向擅長把自己的litho工具推向一個節點。

他們在確信EUV已經準備好投入生產之前不會宣布。

」