三強(qiáng)爭霸半導(dǎo)體先進(jìn)制程,臺積電可望持續(xù)領(lǐng)先
臺積電、Samsung與Intel在先進(jìn)制程發(fā)展的競爭關(guān)系備受市場矚目。過去先進(jìn)制程發(fā)展除了解決微縮閘極寬度上的困難外,EUV光刻機(jī)設(shè)備性能也是關(guān)鍵影響因素之一;能夠達(dá)成Immersion機(jī)臺的單位時間晶圓處理量與穩(wěn)定度,才能確實發(fā)揮納米節(jié)點微縮對晶圓制造成本與技術(shù)精進(jìn)的綜效優(yōu)勢。
從2019年7月17日ASML公布的財報顯示,EUV光刻機(jī)數(shù)量持續(xù)增加,新型號NXE 3400C在晶圓處理的速度方面WPH(Wafer Per Hour)已經(jīng)可以每小時處理170片晶圓,達(dá)到過去Immersion機(jī)臺水平。
在光刻機(jī)符合量產(chǎn)規(guī)劃的需求下,臺積電、Samsung與Intel在先進(jìn)制程的時程規(guī)劃上也將更為激烈,無一不期望在競爭關(guān)系中勝出。
臺積電時程規(guī)劃領(lǐng)先業(yè)界并積極備妥產(chǎn)能
從2019年7月18日臺積電法說會上可看到,雖然對2019下半年的半導(dǎo)體趨勢而言,臺積電做出整體晶圓代工產(chǎn)業(yè)總值衰退1%的估算,但對先進(jìn)制程未來持續(xù)性成長需求仍深具信心。
現(xiàn)有量產(chǎn)的7nm節(jié)點除了在手機(jī)、HPC業(yè)務(wù)占比持續(xù)提升外,也搭上深具話題性的5G相關(guān)芯片需求,包括聯(lián)發(fā)科的業(yè)界首款5G手機(jī)SoC、海思的Balong 5000 5G調(diào)制解調(diào)器芯片、Qualcomm的5G調(diào)制解調(diào)器芯片X55等,持續(xù)推動先進(jìn)制程的投片力道,預(yù)估臺積電7nm的月總產(chǎn)能在2019年第四季將超過100K,產(chǎn)能利用率也可望維持在90%以上。
在5nm制程方面,臺積電的發(fā)展速度領(lǐng)先業(yè)界,預(yù)計于2020年第一季量產(chǎn)。與客戶的合作關(guān)系緊密,包括Apple、海思的手機(jī)AP需求,AMD下一代CPU處理器,以及Qualcomm在2020年推出的旗艦手機(jī)AP,都可能是臺積電5nm的潛在客戶;若按照主力各戶群的投片預(yù)測來估算,5nm月總產(chǎn)能規(guī)劃至2020年底前可能上看60~70K,其發(fā)展速度與7nm制程相當(dāng)。
至于3nm制程,雖然受到新建廠房進(jìn)度而可能稍微延遲至2022年后量產(chǎn),但根據(jù)過往臺積電的研發(fā)規(guī)劃,在量產(chǎn)廠生產(chǎn)前其實研發(fā)產(chǎn)線已有部分出貨給客戶的能力,因此在2021下半年推出3nm產(chǎn)品并無不可能,也不至在時程上落后Samsung。無論在技術(shù)發(fā)展或供應(yīng)市場需求的產(chǎn)能規(guī)劃上,都可望持續(xù)助益臺積電的領(lǐng)先地位。
Intel步調(diào)保守力求穩(wěn)定發(fā)展
Intel過去在制程技術(shù)上一直居于領(lǐng)先地位,然而在10nm節(jié)點遇到開發(fā)上的困難與產(chǎn)能分配問題,導(dǎo)致在先進(jìn)制程的時程圖規(guī)劃上落后臺積電與Samsung。
由于Intel在開發(fā)10nm節(jié)點時對EUV的規(guī)劃偏向保守,在ASML首波EUV機(jī)臺供應(yīng)客戶清單中占比很少,絕大多數(shù)為臺積電購買,也因此讓Intel在EUV光刻機(jī)的調(diào)機(jī)階段時間拉長,加上既有量產(chǎn)產(chǎn)品與研發(fā)需求互搶產(chǎn)能的情況下,影響先進(jìn)制程規(guī)劃。
目前10nm產(chǎn)品已追上量產(chǎn)進(jìn)度,預(yù)計在2019年第四季供貨,而7nm節(jié)點則規(guī)劃至2021年量產(chǎn),并延續(xù)7nm推出優(yōu)化版本7+和7++,發(fā)展步調(diào)穩(wěn)健,5nm計劃則可能落在2023年后。
Samsung加速時程緊咬臺積電
Samsung在先進(jìn)制程上追趕臺積電的腳步積極。由于Samsung決定直接開發(fā)7nm EUV方案,從官方Roadmap顯示,7nm EUV已于2019年第二季量產(chǎn);然而客戶以自家手機(jī)AP芯片及IBM的Power系列芯片為主,其他外部客戶尚在評估下單狀況,故7nm月產(chǎn)能至2019年底可能規(guī)劃10~15K左右。
在5nm部分,雖然7nm全面EUV化,在曝光顯影制程的EUV調(diào)校上能有經(jīng)驗優(yōu)勢;然而Samsung在制程節(jié)點上的細(xì)致化,從10、8、7~5nm皆有布局,令5nm量產(chǎn)時間可能不如預(yù)期快,估計量產(chǎn)時間落在2020下半年。
至于3nm制程節(jié)點,Samsung宣稱在2021年會推出采用GAA(Gate-All-Around)產(chǎn)品,或許將成為在時程上與臺積電正面對決的納米節(jié)點,然而后續(xù)能否如期推出,仍有待觀察。
結(jié)語
值得一提的是,從終端應(yīng)用市場面向分析,3間發(fā)展先進(jìn)制程廠商的商業(yè)模式略有不同:臺積電為純晶圓代工、Intel屬于IDM、Samsung則是兩種業(yè)務(wù)皆有涉略,因此未來的競賽結(jié)果或?qū)⑴c其客戶和產(chǎn)品線較有關(guān)聯(lián)性。Intel無疑仍以CPU與嵌入式GPU為主,臺積電與Samsung則透過代工AMD、NVDIA取得部分市場。
而手機(jī)AP則是臺積電與Samsung角力的主戰(zhàn)場,因此在先進(jìn)制程發(fā)展上誰能獲得最大利益,或許仍取決于終端產(chǎn)品的銷售情形,不過若以客觀角度來看,臺積電手握CPU、GPU及手機(jī)AP與HPC等高端產(chǎn)品線,在時程規(guī)劃上若又能持續(xù)領(lǐng)先競爭對手,對于未來在先進(jìn)制程市場拿下大多數(shù)份額,仍較具優(yōu)勢。