三星與臺(tái)積電(TSM.US)競(jìng)爭(zhēng)漸趨白熱化，究竟誰(shuí)能勝出？
本文來(lái)自“天下雜志”。
臺(tái)積電(TSM.US)與三星電子的競(jìng)爭(zhēng)漸趨白熱化，不論是在技術(shù)面或媒體宣傳上，雙方互不相讓，究竟誰(shuí)能真正勝出？有3大觀察重點(diǎn)，分別是：今年量產(chǎn)的7納米EUV、明年的5G平價(jià)機(jī)大戰(zhàn)，以及3納米的「環(huán)繞式閘極結(jié)構(gòu)」（Gate-All-Around，GAA）技術(shù)。
8月8日凌晨，三星在紐約發(fā)表最新款大尺寸旗艦機(jī)種Note 10。該手機(jī)一如往常，在觸控筆、照相功能都做了大幅更新。
但讓臺(tái)灣半導(dǎo)體業(yè)者議論紛紛的，卻是裝在該機(jī)內(nèi)部的三星最新款處理器Exynos 9825。三星標(biāo)榜該芯片是領(lǐng)先臺(tái)積電、英特爾的「世界第一顆7納米EUV芯片」。
極紫外光（EUV）技術(shù)的導(dǎo)入，是近年全球半導(dǎo)體業(yè)最重要的技術(shù)變革。EUV的波長(zhǎng)僅有13.5納米，是過(guò)去20年半導(dǎo)體業(yè)所用的傳統(tǒng)微影光源波長(zhǎng)的55分之1。導(dǎo)入EUV，可讓臺(tái)積電、三星等半導(dǎo)體制造商更輕易生產(chǎn)出效能更高、更省電的芯片。
臺(tái)積早已量產(chǎn)采用傳統(tǒng)微影技術(shù)的7納米制程，用在去年底發(fā)表的蘋果A12處理器。第二代7納米制程，首度導(dǎo)入EUV的「N7+」，將用在預(yù)期于下個(gè)月發(fā)表的最新款iPhone及華為旗艦機(jī)。
第一仗：7納米EUV 三星慘勝
也就是說(shuō)，三星選擇「彎道超車」，放棄傳統(tǒng)制程，直攻7納米EUV制程的策略，最多只能算是「慘勝」，因?yàn)樽詈笾活I(lǐng)先臺(tái)積一個(gè)月左右的時(shí)間差。
三星一開(kāi)始信誓旦旦，將在2018年底量產(chǎn)7納米EUV，初代產(chǎn)品將用在2019年初上市的旗艦機(jī)Galaxy S10，韓國(guó)媒體也對(duì)此大幅報(bào)導(dǎo)。但最后S10推出時(shí)，搭配的三星處理器用的只是小改版的10納米制程，讓三星旗艦機(jī)在過(guò)去10個(gè)月間，都處于處理器落后iPhone一代制程的不利地位。
直到現(xiàn)在，三星的7納米制程才算真正問(wèn)世，但算來(lái)已經(jīng)延遲了大半年。
這中間究竟發(fā)生了什么事？
一位半導(dǎo)體大廠制程主管透露，三星曾經(jīng)花了很長(zhǎng)時(shí)間試圖量產(chǎn)7納米EUV，后來(lái)發(fā)現(xiàn)一開(kāi)始訂的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則（design rule）難以達(dá)到，最后只好放寬準(zhǔn)則。其結(jié)果，就是最近量產(chǎn)的「7 納米EUV」。但放寬準(zhǔn)則的副作用，就是可能犧牲產(chǎn)品性能。
而最原始的版本仍持續(xù)開(kāi)發(fā)，但既然「7 納米EUV」這名號(hào)已經(jīng)用在「妥協(xié)版本」，性能較好的原始版就索性使用聽(tīng)起來(lái)更厲害的「6納米」，根據(jù)最近一次在日本舉辦的三星晶圓代工論壇會(huì)中資料，三星的6納米制程將在今年下半年量產(chǎn)。
但業(yè)界表示，目前三星「6納米」的良率低到僅有10%，如果要趕明年第一季的新款手機(jī)發(fā)表，10月、11月芯片就要開(kāi)始量產(chǎn)出貨，難度很高。
三星選擇「彎道超車」，放棄傳統(tǒng)制程，直攻7納米EUV制程的策略，最多只能算是「慘勝」，因?yàn)樽詈笾活I(lǐng)先臺(tái)積一個(gè)月左右的時(shí)間差。
這個(gè)尷尬的狀況，最直接的影響就是已經(jīng)暗潮洶涌的中國(guó)第一波5G手機(jī)大戰(zhàn)。
世界第一大手機(jī)IC設(shè)計(jì)公司高通，預(yù)計(jì)在明年初推出的該公司第一款5G手機(jī)系統(tǒng)芯片（System on Chip，SoC）7250所用的制程，就是這個(gè)「6納米」。
目前中國(guó)大陸幾大手機(jī)廠，包括Oppo、Vivo都預(yù)計(jì)在明年農(nóng)歷新年旺季前，發(fā)表采用7250芯片的5G手機(jī)，以打破華為在5G手機(jī)的壟斷地位。
如果三星「6納米」制程的良率遲遲無(wú)法提升，導(dǎo)致高通芯片趕不上新年旺季供貨，最大的受益者就是臺(tái)灣的聯(lián)發(fā)科。
第二仗：代理人戰(zhàn)爭(zhēng)高通「6納米」對(duì)聯(lián)發(fā)科7納米
今年5月，聯(lián)發(fā)科的第一顆5G系統(tǒng)單芯片，在臺(tái)北電腦大展首次亮相。當(dāng)時(shí)聯(lián)發(fā)科宣稱這是全球最高效能、最低功耗的5G系統(tǒng)單芯片，并整合了聯(lián)發(fā)科獨(dú)家開(kāi)發(fā)的AI處理器。
這將是聯(lián)發(fā)科用于中高階5G手機(jī)的「68XX」系列第一顆產(chǎn)品，預(yù)計(jì)今年第三季開(kāi)始出貨，將出現(xiàn)在明年第一季的5G手機(jī)上，蔡明介更在股東會(huì)宣稱，這是全世界第一顆5G系統(tǒng)單芯片。
業(yè)界表示，目前聯(lián)發(fā)科預(yù)計(jì)的上市時(shí)間，仍些微落后給高通的7250。
盡管如此，一位聯(lián)發(fā)科集團(tuán)人士表示，這已是近年來(lái)，聯(lián)發(fā)科產(chǎn)品上市時(shí)間最接近高通的一次，希望能一舉洗刷近幾年一路被高通壓著打的恥辱，「我們緊跟在他后面，他一出錯(cuò)，就死定了?！?/p>
最有趣的是，聯(lián)發(fā)科與高通(QCOM.US)在5G的第一場(chǎng)硬仗，儼然也是一場(chǎng)「代理人戰(zhàn)爭(zhēng)」，成為兩家背后的芯片制造商——三星與臺(tái)積的短兵相接。
「臺(tái)積也想贏三星，」一位聯(lián)發(fā)科集團(tuán)人士說(shuō)，臺(tái)積因此對(duì)聯(lián)發(fā)科大力支援，盡管臺(tái)積電7納米產(chǎn)能擠爆，「但是我們完全沒(méi)有這方面壓力?！?/p>
根據(jù)伯恩斯坦（Bernstein）證券于8月7日發(fā)給客戶的研究報(bào)告，將2020年的5G智慧型手機(jī)的全球出貨量預(yù)測(cè)，從0.97億支大幅調(diào)升為1.92億支，幾乎增加一倍，原因是：「5G向中低階手機(jī)滲透的速度，超乎預(yù)期?！?/p>
聯(lián)發(fā)科與高通在5G的第一場(chǎng)硬仗，其實(shí)也是一場(chǎng)「代理人戰(zhàn)爭(zhēng)」，是兩家背后的芯片制造商——三星與臺(tái)積的短兵相接。
高通、中興(00763)最近都透露類似訊息，包括明年初就會(huì)出現(xiàn)人民幣3千元左右的5G智慧型手機(jī)，下半年更會(huì)降到跟主流4G差不多的2千人民幣。照這降價(jià)速度，等于5G商轉(zhuǎn)第二年，中國(guó)就要大量出現(xiàn)「千元手機(jī)」，比當(dāng)年4G的普及速度還快。
其中，聯(lián)發(fā)科的中階5G芯片組推出的速度，也比預(yù)期要快，包括將在第一顆5G系統(tǒng)單芯片上市的一到兩季之后，又緊接著推出性價(jià)比更高的第二款。
伯恩斯坦因此將聯(lián)發(fā)科的目標(biāo)價(jià)，從原先的350元調(diào)高到370元。
第三仗：3納米終極之戰(zhàn)、GAA新結(jié)構(gòu)
根據(jù)拓墣產(chǎn)業(yè)研究院最新統(tǒng)計(jì)，今年第一季臺(tái)積電的晶圓代工市占率為48.1%，第二名的三星為19.1%。
為了縮短差距，三星再度挺而走險(xiǎn)，祭出「彎道超車」策略，而且更加大膽，直接跳過(guò)5納米，直攻3納米。
不僅如此，還一舉祭出殺手锏。今年5月，三星在三星晶圓代工論壇（Samsung Foundry Forum）表示，將在2021年推出突破性的3納米制程「環(huán)繞式閘極結(jié)構(gòu)」（Gate-All-Around，GAA）技術(shù)，借著重新設(shè)計(jì)電晶體底層結(jié)構(gòu)，可讓尺度減少45%、性能提升35%、電力消耗減少50%——幾乎等于摩爾定律微縮一個(gè)世代的好處。
而且，三星公告的量產(chǎn)時(shí)間是2021年，竟然比臺(tái)積的3納米量產(chǎn)時(shí)間還早1年。
這成為過(guò)去3個(gè)月半導(dǎo)體業(yè)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的熱門話題，「所有大客戶都去三星看，都感興趣，」一位外資分析師表示。
一位前任臺(tái)積研發(fā)主管表示，他認(rèn)為GAA結(jié)構(gòu)能在電晶體一路縮小、挑戰(zhàn)摩爾定律極限時(shí)，解決因「短通道效應(yīng)」出現(xiàn)的漏電問(wèn)題，「如果沒(méi)有更新的創(chuàng)新出來(lái)，這是當(dāng)前最好的解決方案。」
其實(shí)，臺(tái)積研發(fā)GAA結(jié)構(gòu)已有十多年歷史。這位前臺(tái)積主管表示，甚至早在2004年，臺(tái)積就在半導(dǎo)體業(yè)界知名的「國(guó)際超大型積體電路技術(shù)研討會(huì)」（VLSI）發(fā)表論文，公開(kāi)以GAA技術(shù)設(shè)計(jì)的5納米電晶體，由時(shí)任臺(tái)積副處長(zhǎng)楊富量負(fù)責(zé)。
也因此，臺(tái)積一直在研發(fā)GAA技術(shù)，只是之前不準(zhǔn)備在3納米動(dòng)用。但是，「三星這樣的大張旗鼓的談，臺(tái)積一定要有反應(yīng)，」這位前任臺(tái)積主管說(shuō)。
7月18日的臺(tái)積第二季法說(shuō)，分析師果然發(fā)難了。
JP摩根證券分析師Gokul Hariharan在第二季法說(shuō)會(huì)直接提問(wèn)，「你的一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)者最近引起許多討論，這個(gè)競(jìng)爭(zhēng)者打算引入新電晶體結(jié)構(gòu)GAA。你們會(huì)在3納米也導(dǎo)入GAA結(jié)構(gòu)嗎？」
臺(tái)積總裁魏哲家表示，會(huì)持續(xù)跟顧客「合作定義規(guī)格」，他最后一句更留下不小想像空間，「下一回，我會(huì)告訴你我們的最新選擇?！?/p>
「讓我補(bǔ)充一下，」臺(tái)積董事長(zhǎng)劉德音有點(diǎn)按捺不住，緊接著拿起麥克風(fēng)，語(yǔ)氣有點(diǎn)激昂的指出，臺(tái)積的5納米跟3納米，都是「全節(jié)點(diǎn)微縮」（full- node shrink），「這跟我們競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的技術(shù)藍(lán)圖不一樣喔，所以你如果比較他們的『3』，其實(shí)是跟（臺(tái)積的）『5』比較接近?！?/p>
一位外資分析師表示，這段話其實(shí)是暗示，三星「偷斤減兩」，雖然號(hào)稱直攻3納米，其實(shí)實(shí)際尺度僅較7納米微縮一個(gè)世代。但因?yàn)閾Q上全新的電晶體結(jié)構(gòu)，讓效能同步提升。因此假裝再微縮一個(gè)世代，稱為3納米。若比較起真實(shí)線寬，其實(shí)與臺(tái)積的5納米同一等級(jí)。
劉德音雖然義憤填膺，但不少業(yè)界人士都知道，臺(tái)積早在2013年從傳統(tǒng)電晶體換成新型的FinFET時(shí)，就與三星一起玩過(guò)類似的把戲。
曾在臺(tái)積工作了20多年，負(fù)責(zé)微影技術(shù)研發(fā)，現(xiàn)在在艾司摩爾擔(dān)任副總的嚴(yán)濤南回憶，當(dāng)時(shí)臺(tái)積打算在20納米導(dǎo)入FinFET，但消息傳來(lái)，因?yàn)閾Q了新型電晶體的效果奇佳，因此，三星打算將原先的20納米FinFET，直接取名為14納米FinFET，逼得臺(tái)積也得跟隨。
「我記得很清楚，」嚴(yán)濤南回憶，當(dāng)時(shí)臺(tái)積研發(fā)最高負(fù)責(zé)人、前共同營(yíng)運(yùn)長(zhǎng)蔣尚義告訴部屬，行銷部門希望能叫14納米，讓蔣尚義很是為難?！杆f(shuō)，我根本沒(méi)有縮，怎么能叫14？后來(lái)折衷一下，叫16?！顾宰詈罅慨a(chǎn)時(shí)，叫16FinFET。
當(dāng)年，臺(tái)積、三星的「宣傳手法」，一度讓規(guī)規(guī)矩矩的英特爾(INTC.US)研發(fā)主管氣炸了，甚至到處澄清，英特爾才是「真14納米」，其他亞洲競(jìng)爭(zhēng)者「不誠(chéng)實(shí)」。
現(xiàn)在風(fēng)水輪流轉(zhuǎn)，換臺(tái)積坐上技術(shù)龍頭，也只能對(duì)同業(yè)的「宣傳手法」暴跳如雷，無(wú)計(jì)可施?；蛟S，這就是「第一名」的代價(jià)。
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