被台積電「欺負」慘了，三星砸1160億美元只為10年後雪恥

文 | 張超

十年投資1160億美元。

為了打敗台積電，尋求晶圓代工市場的領先位置，三星正在進行一場昂貴且充滿風險的豪賭。

三星號稱擁有「世界第一製造競爭力」，是半導體業名副其實的巨人。

特別在內存晶片市場，三星牢牢占據著頭把交椅：2019年第三季度，三星在DRAM市場坐擁46.1%的市占率，NAND Flash市場則是33.5%，

可是到了晶圓代工市場，三星卻有些「英雄氣短」。

據拓墣產業研究院統計顯示，2019年第四季度的晶圓代工市場，台積電市占率預計將從第三季度的50.5%成長至52.7%，而三星則將從第三季度的18.5%衰退至17.8%。

為了扭轉這一局勢，三星開始猛砸錢了。

成也蘋果敗也蘋果

三星的晶圓代工業務，始於2005年。

當年11月，高通成為他們的第一個代工客戶。

此後直到2009年，三星的晶圓代工營收從未超過4億美元，而同時期台積電晶圓代工營收已超過30億美元。

轉機出現在2010年，三星接到了蘋果A4處理器的代工訂單，這筆8億美元的訂單，讓三星當年晶圓代工營收一下激增到12億美元。

而到了2013年，三星晶圓代工營收達到39.5億美元，其中來自蘋果的營收占比高達86%。

不過，由於三星20nm製程工藝良率無法突破，外加蘋果又有「去三星化」的想法。

2014年，蘋果A8處理器的代工業務，被台積電給搶走了，雖然後來蘋果A9處理器曾部分交給三星代工，但只是曇花一現，2016年之後，蘋果A系列處理器訂單都給了台積電。

在晶圓代工市場，蘋果是最受歡迎的客戶，訂單大，收益高，足以保證晶圓代工企業的良性循環發展。

而三星和台積電的競爭關係，也因為蘋果的訂單而公開化和白熱化。

為了填補產能，三星先後搶下來自高通、AMD、英偉達、安霸、特斯拉的新訂單，到2016年，三星晶圓代工營收達到44億美元，超過2013年的水平，但同一年，台積電的營收已經高達294.88億美元，雙方差距並未縮小。

7nm戰場只剩三星台積電

這場晶圓代工領域的競爭持續至今日，最尖端的量產製程工藝已經發展到了7nm，而有能力在這一層次展開競爭的廠家，也就只剩下了台積電和三星——格羅方德已經宣布放棄發展7nm製程工藝。

7nm製程工藝的需求目前主要來自手機SoC晶片，因為在手機市場，SoC晶片的製程工藝數據，仍是評價移動設備性能的關鍵性指標。

而晶圓代工廠要實現7nm、5nm甚至更先進的製程工藝，通常認為只能藉助EUV（極紫外）光刻機。

這是因為，在實現7nm製程工藝過程中，若採用波長193nm的DUV（深紫外）光刻技術，就像用一支粗毛筆寫蠅頭小楷一樣，除非筆力深湛，否則難免力不從心，而EUV（極紫外）光刻機的極紫外光波長僅有13.5nm，堪稱生產7nm以下先進工藝製程晶片的必備「神器」。

目前，荷蘭ASML公司是全世界唯一的EUV光刻機生產商，且一年最高產量只有約30台，有數據顯示，2019年，台積電採購了18台EUV光刻機，三星採購了8台，英特爾採購了4台。

旗艦晶片全選了台積電

為了在7nm製程工藝占得先機，三星早在2017年就斥巨資購入EUV光刻機，布置在韓國京畿道華城工廠的18號生產線上。

可是，在7nm EUV光刻技術上，最終還是台積電代工的麒麟990 5G晶片搶得全球首發，藉助台積電EUV光刻技術，麒麟990 5G首次將5G基帶集成到SoC上，成為世界上第一款電晶體數量超過100億（為103億個）的移動終端晶片，商用時間領先三星整整三個月。

更讓三星尷尬的是，由於台積電的DUV光刻技術太過成熟，甚至無需藉助EUV光刻機這個大殺器，就可以順利實現7nm工藝製程量產。

所以，蘋果的A13 Bionic、華為海思的麒麟990、高通的驍龍865，新一代旗艦手機SoC晶片，清一色採用了台積電的N7P 7nm工藝，而N7P正是台積電7nm DUV光刻技術的增強版。

值得一提的是高通，由於三星7nm EUV工藝的良品率和產能問題，他們最終將旗艦晶片驍龍865的代工訂單交給了台積電，好在次旗艦驍龍765系列，還是交給了三星代工，否則三星7nm EUV工藝的客戶，就只剩下自家的獵戶座990晶片了。

三星晶圓代工有進無退

在7nm製程工藝的賽道上，台積電跑得太快了，蘋果、華為、AMD、英偉達等7nm的晶圓代工訂單都在他們手上，導致台積電7nm產能滿載，新客戶訂單交付期從之前的2個月變成了現在的6個月。

對此，三星不止看得眼紅，而且還很糟心，因為台積電時不時會放出些亦真亦假的消息，比如5nm製程工藝明年即將進入量產，3nm製程工藝正在研發，甚至蘋果已經收到台積電部分測試樣品……諸如此類。

儘管暫時處於落後，但在這場晶圓代工的競爭中，三星只能有進無退，否則就只能在即將爆發的智聯網時代逐漸被邊緣化。

隨著AI、5G、物聯網技術的發展，晶片定製化的時代正在到來。

近幾年來，谷歌、亞馬遜、阿里巴巴等各大科技企業都開始致力於自有半導體晶片的設計和研發，這會給晶圓代工市場帶來新的增量。

Gartner便預測，晶圓代工市場2018年至2023年的複合年均成長率（CAGR）為4.5%，市場營收可望在2023年達到783億美元。

這些不差錢的科技巨頭，正是三星必須爭取到的客戶，畢竟，三星旗下不止有晶圓代工業務，更有智慧型手機業務和手機SoC晶片設計業務，本質上與蘋果、高通和海思都是競爭關係，高通最近兩年都沒有選擇三星代工其驍龍旗艦晶片，部分原因也是擔憂三星竊取相關技術來為獵戶座晶片提供優化。

千億美元豪賭EUV光刻技術

為了贏得未來，三星規劃了一項為期十年、總投資高達1160億美元的方案，來促進晶圓代工業務的發展，而其中最核心的能力就是攻克EUV光刻技術。

今年，三星已經花了170億美元，在韓國京畿道華城建造EUV工廠，預計在明年（2020年）2月份開始進行批量生產。

三星還專門為華城工廠購置了15台EUV光刻機（分3年時間交貨），要知道，荷蘭ASML公司的EUV光刻機，僅一台售價就高達1.72億美元，一下豪置15台，可見三星在晶圓代工領域翻身的決心。

有數據顯示，ASML的EUV光刻機能量轉化效率只有0.02%，因此使用輸出功率250瓦的EUV光刻機，每台每天需要消耗3萬度電，加上散熱等需要的電力，僅耗電量就是DUV光刻工藝的10倍以上。

另外，掌握EUV光刻工藝需要大量練習，有媒體報導，僅2018年，台積電每月在EUV光刻機上就要報廢3-4萬個矽晶圓。

台積電也不會坐視三星壯大，在三星宣布1160億美元的投資計劃後，台積電隨即宣布將今年年度投資支出從110億美元調整到140-150億美元，其中8成支出投資到7nm以下的先進工藝製程中。

同時，台積電還宣布在台灣新竹新建3nm技術研究中心，預計2021年開放，2022年分批量生產，並打算研發2nm技術……

可見，半導體工業的發展，每一步都是真金白銀堆出來的。

放眼全球，目前只有四家企業進入了EUV光刻機領域，除了台積電、三星和英特爾，最後的一家企業是中芯國際，他們於2018年向ASML購買了一台EUV光刻機，價值1.2億美元。

今年10月，中芯國際才剛剛量產了14nm製程工藝，而購買EUV光刻機，顯然是在為未來進軍更先進的製程工藝做準備。

誠然，中芯國際現在還很落後，也很弱小，但就像三星敢於宣布花10年時間去打敗台積電，承載代工中國芯重任的中芯國際，當然也可以擁有自己的野望。