三星打算以3nm工藝跟台積電一決雌雄，下一個戰場或將在1.5nm工藝

很長一段時間以來，三星電子就沒有放棄過要戰勝台積電、取代台積電成為全球晶圓代工龍頭的夢想。

為此，三星一直在努力。

毫無疑問，三星與台積電接下來展開對決的戰場，只能是在7nm以下製程工藝。

有產業鏈人士透露，三星電子已經對晶片工藝路線圖做了調整，將跳過4nm工藝，改從5nm工藝直接上升到3nm GAAFET工藝（環繞柵極電晶體）。

跳過4nm工藝後，三星的3nm工藝在何時大規模量產。

則不得而知。

三星的5nm工藝雖然號稱已經量產，但全面放量必須等到2021年，由此表明，台積電的工藝技術領先三星超過一年，客戶更加向著台積電一邊，晶片大廠其實離不開台積電。

台積電由於工藝技術遙遙領先，成為晶片大廠首選的代工廠商；因此，台積電幾乎通吃所有7nm以下工藝訂單；預估2020年7nm與5nm合計在台積電的營收中占比達40%，加上需求強勁的16nm工藝約占到20%，先進工藝在台積電的營收中占比差不多有60%。

此外，台積電的6nm工藝，將於年2020年量產；計劃在2021年量產的5nm強化版，在進度上已經有所提前；3nm工藝的進度按計劃進行，預計2021年進入風險性試產，2022年下半年開始量產；2nm工藝在前期的研發也已開始啟動。

值得一提的是，台積電可能面臨將徹底失去大客戶華為的風險。

據了解，華為第四季度後所預訂的產能，台積電現已分配給了蘋果、AMD、高通、聯發科和英偉達，只能說，在短期內，台積電雖然失去了華為的訂單，但在經營上似乎並沒有受到過於明顯的衝擊；2021年，除了高通、聯發科的訂單有望擴增外，還有來自蘋果的Mac系列大單，台積電的5nm、5nm強化版產能滿載大抵可以預見。

三星為了後發先至，先前決定跳過7nm工藝，直接上馬7nm LPP EUV工藝；在新機Galaxy Note 10（搭載Exynos 9825晶片）系列於2019年8月發布後，三星才正式宣告7nm EUV時代到來，除了高通的驍龍765系列外，卻未見有重要客戶向三星下出大單。

受限於良率與技術上的瓶頸，三星的7nm EUV工藝雖然號稱全面量產，但高通是因為與三星有其他合作條件協議，才向三星下單；其他晶片廠都不敢冒險給三星下單，使得三星在EUV工藝技術推進上更為艱難，2020年初又遭遇新冠疫情肆虐，來自EUV等重要設備裝機與技術支持等全面受阻，5nm工藝雖在二季度量產，但實際放量要等到2021年。

由於有足夠的資金進入7nm以下先進工藝時代的國際晶片大廠，均已下單給台積電，包括仍有少量下單三星的英偉達在內，以及高通最新的5nm晶片系列亦花落台積電。

三星除了為自家晶片代工外，從外部獲取的訂單應該十分有限。

台積電南科5nm及3nm總投資金額約達407.6億美元，三星投資手筆也相當驚人，由於從外部獲取訂單不如預期，投資回收期勢必會拉長。

半導體業者指出，三星與台積電的差距將越來越大，也使得三星重新調整規劃，目前7nm、5nm規劃月產能約3萬片左右，預計2020年底後產能才會擴大，在2017年三星曾對外公布的4nm規劃，為首度導入環繞閘極電晶體（GAA）工藝技術，2020年初仍處於開發中，但近日傳出已取消4nm計劃。

由於三星日前宣布砸下約81億美元於平澤新建5nm EUV晶圓廠，預計2021年下半年投產，5nm工藝真正放量時間在一年後，屆時將是主力工藝，全力追趕台積電。

受限於建置成本、工藝技術與客戶訂單有限，以及在投資成本更高且導入了GAA工藝技術、量產時間已傳出將延遲的3nm正式面世之前，三星的4nm工藝其實已經沒有推出的必要。

另有一說是，對於三星取消4nm工藝的原因，一方面是3nm推進順利，另一方面則是市場競爭需要，如果能搶在台積電之前搞定技術難度更高的3nm GAAFET，無疑將為自己爭得可觀的機會。

此前，三星曾透露，3nm晶片相較於7nm FinFET，可以減少50%的能耗，增加30%的性能。

Gate-All-Around ，即所謂的環繞式柵極技術，簡稱GAA，也可以稱為GAAFET。

此項技術的特點是實現了柵極對溝道的四面包裹，源極和漏極不再和基底接觸，而是利用線狀（可以理解為棍狀）或者平板狀、片狀等多個源極和漏極橫向垂直於柵極分布後，實現 MOSFET的基本結構和功能。

如此設計在很大程度上解決了柵極間距尺寸減小後帶來的各種問題，包括電容效應等，再加上溝道被柵極四面包裹，因此溝道電流也比FinFET的三面包裹更為順暢。

在應用了GAA 技術後，業內估計，基本上可以解決3nm乃至以下尺寸的半導體製造問題。

三星對外宣傳的GAA技術，英文名是Multi-Bridge ChannelFET，縮寫為MBCFET，實則是板片狀結構多路橋接鰭片。

對此，三星解釋稱，目前主流的納米線 GAA技術，溝道寬度較小，因此往往只能用於低功率設計，並且製造難度比較高，因此三星沒有採用這種方案。

並且三星認為FinFET在5nm和4nm工藝節點上都依舊有效，因此在3nm時代三星才開始使用新的 MBCFET技術。

三星預計，2021年通過此項技術所推出的3nm製程技術，將能讓三星在先進位程上與台積電、英特爾進行抗衡，甚至超越競爭對手。

而且，能夠解決晶片製造縮小過程中所帶來的工程難題，以延續摩爾定律的持續發展。

按照國際商業戰略諮詢公司執行長Handel Jones 表示，當前，三星正通過強大的材料研究讓晶圓製造技術獲得發展。

在GAA 技術上，三星大約領先台積電一年，英特爾則落後三星兩到三年。

三星自己也強調，GAA技術的發展能夠期待未來有更好的圖形技術，人工智慧及其他運算的進步，以確保未來包括智慧型手機、手錶、汽車、以及智慧家庭產品都能夠有更好的效能。

根據三星的介紹來，GAA技術有可能根據鰭片尺寸和形態的不同，面向不同的客戶。

三星指出，垂直於柵極的納米線或者納米片的形態將是影響最終產品功率和性能特徵的關鍵指標，納米片和納米線的寬度越寬，那麼溝道尺寸和面積就越大，相應的性能越好，功率表現就越出色。

三星在PDK設計中提供了四種不同的方案，可以在一個晶片中不同地區使用，也可以直接使用於製造整個晶片。

業內人士認為，三星高喊半導體願景2030計劃，預計在2030年前將投資133萬億韓元（大約1150億美）於晶圓代工等半導體領域，全面提升研發與生產技術，其中73萬億韓元將用於研發，60萬億韓元購買EUV等設備，目標顯然是為求超越台積電，從而成為全球晶圓代工市場的龍頭。

三星雖然在推進工藝的進程中顯得有些著急，但已重新調整了工藝路線圖，良率已逐步改善，若5nm能在2021年全面放量，價格平易近人，應該能吸引高通、英偉達轉單三星；由此，三星可能對給台積電帶來一定的壓力。

除了三星想要以3nm工藝取得對台積電的領先外，三星與台積電之間的戰場有望延伸到1.5nm工藝。

2019年，摩根大通發布報告稱，光刻機大廠ASML確認可以演進到1.5nm工藝製程，支撐摩爾定律延續至2030年。