2020年，晶圓代工龍頭臺(tái)積電宣布在亞利桑那州興建5納米晶圓廠Fab21，該計(jì)劃也在2022年12月6日迎來了機(jī)臺(tái)移機(jī)的重要里程碑。u9Tesmc

不過，對(duì)于臺(tái)積電的擴(kuò)廠，競爭對(duì)手三星與英特爾也不甘示弱，紛紛宣布擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃，除了獲得客戶的青睞之外，也進(jìn)一步能與臺(tái)積電較量。因此，當(dāng)前全球晶圓代工先進(jìn)制程的三巨頭，在大規(guī)模投資之后，誰能在未來的市場競爭中脫穎而出，成為全世界半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展關(guān)注的焦點(diǎn)。u9Tesmc

英特爾轉(zhuǎn)型的漫漫長路u9Tesmc

從原本晶圓制造只為自己的產(chǎn)品服務(wù)，到后來提出IDM 2.0之后發(fā)展出IFS業(yè)務(wù)，2020年接任英特爾執(zhí)行長的Pat Gelsinger為英特爾的轉(zhuǎn)型下了龐大的賭注。因?yàn)橛⑻貭栔耙恢笔荌DM模式，完整的涵括了芯片從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)再到銷售的所有過程，產(chǎn)品絕大部分也都是在內(nèi)部工廠制造。u9Tesmc

如今，在IDM 2.0模式下，英特爾不僅要委托外部芯片代工廠生產(chǎn)自己的芯片，比如預(yù)定了臺(tái)積電3納米的產(chǎn)能。在此同時(shí)，英特爾也要發(fā)展自己的芯片代工業(yè)務(wù)，成立英特爾代工服務(wù)IFS業(yè)務(wù)，重返芯片代工行業(yè)。u9Tesmc

對(duì)此，英特爾的邏輯是，IFS將在服務(wù)芯片客戶的過程中變得更強(qiáng)大更好，而隨著IFS在芯片制造上越來越先進(jìn)，生產(chǎn)的芯片產(chǎn)品也會(huì)更有競爭力，包括自己內(nèi)部制造的芯片，反過來又保證IFS不會(huì)受限于外部代工產(chǎn)能，以此形成正向循環(huán)。用Pat Gelsinger在采訪中的說法來說，就是“IDM使IFS更好，IFS使IDM更好”。u9Tesmc

只是，矛盾之處也很明顯，英特爾既要為自己生產(chǎn)芯片，又要尋求其他芯片領(lǐng)域的競爭對(duì)手，例如AMD和英偉達(dá)提供芯片代工服務(wù)。同樣的，英特爾想在芯片代工業(yè)務(wù)上追趕臺(tái)積電和三星，但又要將自己的最好的芯片產(chǎn)品交由對(duì)手來生產(chǎn)，意味著在降低自身芯片制造規(guī)模的同時(shí)，還將一部分利潤讓給了臺(tái)積電等競爭對(duì)手。u9Tesmc

不過，英特爾也確實(shí)找到了啟動(dòng)IDM 2.0計(jì)劃的支點(diǎn)，即臺(tái)積電和三星無法滿足所有客戶的需求。或者說，在當(dāng)前市場環(huán)境下，多元化的代工戰(zhàn)略成為很多芯片設(shè)計(jì)廠商的選擇。u9Tesmc

2022年3月，英偉達(dá)執(zhí)行長黃仁勛談到，英特爾有意讓我們使用他們的代工制造業(yè)務(wù)，而我們對(duì)研究這種可能性也非常感興趣。到了7月份，還沒等到英偉達(dá)的行動(dòng)，英特爾率先宣布將為聯(lián)發(fā)科代工芯片。聯(lián)發(fā)科表示，公司一直采用多源策略，除了與臺(tái)積電在先進(jìn)制程節(jié)點(diǎn)上保持密切合作外，此次合作將加強(qiáng)其對(duì)成熟制程節(jié)點(diǎn)的供應(yīng)。u9Tesmc

因此，盡管臺(tái)積電是芯片代工領(lǐng)域的絕對(duì)領(lǐng)導(dǎo)者，掌握著更大的發(fā)言權(quán)，但英特爾的加入實(shí)實(shí)在在為芯片企業(yè)帶來了新的選擇。2021年7月，英特爾就宣布將為高通生產(chǎn)芯片，亞馬遜在此前也成為了其代工業(yè)務(wù)的客戶。同時(shí)，美國補(bǔ)助將推動(dòng)建廠的步伐，而這對(duì)于英特爾的代工業(yè)務(wù)而言將是一個(gè)積極的信號(hào)，逐漸憑藉先進(jìn)制程與臺(tái)積電、三星展開正面競爭。u9Tesmc

在2022年9月舉行的英特爾On技術(shù)創(chuàng)新論壇上，Pat Gelsinger表示，英特爾代工服務(wù)將開創(chuàng)“系統(tǒng)級(jí)代工的時(shí)代”。而其不同于僅向客戶供應(yīng)晶圓的傳統(tǒng)代工模式，英特爾提供晶圓制造、封裝、軟件和芯片。其中：u9Tesmc

晶圓制造：就是針對(duì)客戶提供其創(chuàng)新先進(jìn)制程技術(shù)，如RibbonFET電晶體和PowerVia供電技術(shù)等創(chuàng)新。u9Tesmc

封裝：為客戶提供先進(jìn)封裝技術(shù)，如EMIB和Foveros。u9Tesmc

芯片：英特爾的封裝技術(shù)與通用芯片藉由小芯片互連產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（UCIe）將幫助來自不同供應(yīng)商，或用不同制程技術(shù)生產(chǎn)的芯片更好地協(xié)同工作。u9Tesmc

軟件：英特爾的開源軟件工具，包括OpenVINO和oneAPI，加速了產(chǎn)品的交付，使客戶能夠在生產(chǎn)前測(cè)試解決方案。u9Tesmc

從以上的宣示可以看出，英特爾晶圓代工目的是提供從系統(tǒng)級(jí)芯片到系統(tǒng)級(jí)封裝的模式轉(zhuǎn)移，也是英特爾為了更加開放自身代工服務(wù)的一個(gè)展現(xiàn)。而且，除了以“系統(tǒng)級(jí)代工”來鞏固自己的代工市場之外，英特爾還計(jì)劃在其芯片設(shè)計(jì)和制造之間建立更大的決策分離，目的在讓生產(chǎn)線像Fab業(yè)務(wù)一樣運(yùn)作，并將來自英特爾內(nèi)部和外部芯片公司的訂單一視同仁。這個(gè)決定被稱為英特爾IDM 2.0戰(zhàn)略的新階段，這背后的邏輯在于英特爾想將自身芯片設(shè)計(jì)與制造進(jìn)行拆分的目標(biāo)。u9Tesmc

戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型之外，英特爾在發(fā)展路線和產(chǎn)能方面也取得了進(jìn)展，英特爾制定了加速制程發(fā)展的計(jì)劃，推翻了傳統(tǒng)的芯片命名方式，制定了到2025年的詳細(xì)發(fā)展路線，將推進(jìn)Intel 7、Intel 4、Intel 3、Intel 20A、Intel 18A五個(gè)制程節(jié)點(diǎn)。u9Tesmc

理論上，Intel 20A是和臺(tái)積電2納米相抗衡的制程，一旦英特爾成功突破Intel 20A量產(chǎn)，或有能力與臺(tái)積電2納米制程一較高下。更先進(jìn)的Intel 18A就是2納米以下的布局了。因此，從以上的發(fā)展不難感覺到，英特爾的目標(biāo)十分明確，試圖在芯片代工產(chǎn)業(yè)與臺(tái)積電，三星形成三足鼎立格局，在先進(jìn)制程芯片市場占據(jù)一席之地。而且，英特爾在2022年第三季財(cái)報(bào)中，透露其已經(jīng)簽訂了全球前十大半導(dǎo)體設(shè)計(jì)廠商中的七家訂單。所以，上述種種，都是反映著英特爾有信心喊出2030年成為全球第二大圓晶代工廠的理由所在。u9Tesmc

然而，就在英特爾努力發(fā)展晶圓代工業(yè)務(wù)的同時(shí)，英特爾芯片代工服務(wù)總裁Randhir Thakur就傳出將在2023年第一季離職的消息。做為IDM 2.0的重要關(guān)鍵，Pat Gelsinger自然對(duì)IFS以及Randhir Thakur寄予厚望。而事實(shí)上，在Randhir Thakur其下的IFS也確實(shí)相繼拿下了包括亞馬遜、高通、聯(lián)發(fā)科等芯片客戶。u9Tesmc

Pat Gelsinger也稱贊其建立了一個(gè)由臺(tái)積電和三星等領(lǐng)先代工廠資深員工組成、且經(jīng)驗(yàn)豐富的領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)，并在行動(dòng)和汽車領(lǐng)域贏得了主要客戶。但轉(zhuǎn)型才剛開始，Randhir Thakur的辭職或許暴露了英特爾的內(nèi)部阻力可能超過外界想像，或許這會(huì)是Pat Gelsinger進(jìn)一步拆分芯片設(shè)計(jì)和制造團(tuán)隊(duì)的關(guān)鍵。u9Tesmc

三星加緊跨越先進(jìn)制程良率鴻溝u9Tesmc

英特爾計(jì)劃2030年超越三星代工業(yè)務(wù)，而三星也揚(yáng)言2030年要超越臺(tái)積電。其中，三星早在2019年就定下來未來10年內(nèi)超越臺(tái)積電的目標(biāo)。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，三星大力投資、招聘人才，除了先進(jìn)制程持續(xù)加碼之外，半導(dǎo)體設(shè)備和材料、IC載板、先進(jìn)封裝等一切與晶圓代工有關(guān)的領(lǐng)域，都成為了其瞄準(zhǔn)的焦點(diǎn)。u9Tesmc

這段時(shí)間以來，三星同樣動(dòng)作頻頻，不僅宣稱將擴(kuò)大部分非存儲(chǔ)芯片如CIS、DDIC等委外代工業(yè)務(wù)，并將擴(kuò)大傳統(tǒng)和特殊制程產(chǎn)能，預(yù)計(jì)到2024年將傳統(tǒng)和特殊制程的數(shù)量增加10倍以上。而且，到2027年，三星電子的傳統(tǒng)和特殊制程產(chǎn)能將達(dá)到2018年的2.3倍，2027年整體晶圓代工客戶將增加到2019年的5倍。事實(shí)上，這一策略為其帶來了重新配置資源和工廠產(chǎn)能的機(jī)會(huì)，達(dá)到更多的產(chǎn)能釋放。在產(chǎn)能調(diào)配下，三星代工可以承接更多高利潤的訂單，尤其成熟制程設(shè)備多已攤提完畢，使得產(chǎn)品組合調(diào)配上可以更有彈性。而透過成熟與特殊制程所獲得的利潤，再投入先進(jìn)制程的發(fā)展，這是三星的計(jì)劃關(guān)鍵。u9Tesmc

作為目前全球唯二可以生產(chǎn)5納米以下制程的晶圓代工廠，三星在先進(jìn)制程上的成就雖然不容小覷，不過，相較臺(tái)積電來說總是棋差一招。先前例子來說，三星7納米量產(chǎn)之后，臺(tái)積電宣布5納米量產(chǎn)，三星5納米量產(chǎn)之后，臺(tái)積電又宣布4納米試產(chǎn)。不過，現(xiàn)階段三星在更先進(jìn)的節(jié)點(diǎn)上看到了追趕的機(jī)會(huì)。三星3納米制程率先采用GAA技術(shù)，而且不僅領(lǐng)先臺(tái)積電量產(chǎn)，成為全球首個(gè)量產(chǎn)3納米制程的代工廠，三星乘勝追擊，還計(jì)劃2023年推出第二代3納米制程，并更進(jìn)一步計(jì)劃到2025年發(fā)展達(dá)到2納米制程，到2027年達(dá)到1.4納米制程。對(duì)于這一發(fā)展的目標(biāo)，有觀點(diǎn)認(rèn)為，三星的計(jì)劃是有可能的，只是屆時(shí)量產(chǎn)的規(guī)模跟良率好壞都需要持續(xù)關(guān)注。u9Tesmc

同時(shí)還有觀點(diǎn)認(rèn)為，三星的三家美國大客戶的業(yè)務(wù)在2021年增加了一倍以上。2022年雖有高通和英偉達(dá)轉(zhuǎn)單臺(tái)積電，但總體基本盤仍維持。三星代工部門副總裁Moon-sooKang在2022年第一季的投資人會(huì)議上證實(shí)，三星已經(jīng)有未來五年的訂單。他指出，這些訂單是三星去年代工銷售額的8倍。另外，還值得關(guān)注的客戶是高通，因?yàn)槠湫Q在未來3納米、4納米移動(dòng)處理器將由臺(tái)積電代工，但進(jìn)入GAA技術(shù)制程后，將采取同步下單三星和臺(tái)積電等多家代工廠的策略，這意味著臺(tái)積電將不再獨(dú)享高通的先進(jìn)制程訂單，三星或憑藉3納米率先采用GAA技術(shù)的優(yōu)勢(shì)獲得更多客戶。u9Tesmc

只是，要贏得客戶訂單，三星的良率一直是要努力跨過的門檻。據(jù)了解，三星4納米的良率從2022年初35%持續(xù)往上走，但目前提升到多少仍未知，而相較臺(tái)積電4納米的70%良率，三星仍存在一定差距。而且，目前三星的先進(jìn)制程客戶群多為中小客戶，從產(chǎn)能角度如何競爭大客戶的青睞仍待努力。u9Tesmc

臺(tái)積電先進(jìn)制程優(yōu)勢(shì)將持續(xù)擴(kuò)大u9Tesmc

針對(duì)競爭對(duì)手，一方面是英特爾的轉(zhuǎn)型，另一方面是三星努力提升良率，臺(tái)積電則是努力擴(kuò)產(chǎn)滿足全球客戶需求。目前臺(tái)積電斥資120億美元在美國亞利桑那州建設(shè)的5納米晶圓廠Fab21已于2022年12月6日舉行首批機(jī)臺(tái)設(shè)備移機(jī)典禮，且已有大批工程師已經(jīng)前往。另外，臺(tái)積電創(chuàng)始人張忠謀也證實(shí)將在美國建3納米工廠的消息。不過，張忠謀并未透露臺(tái)積電美國3納米廠的投資規(guī)模以及啟動(dòng)的時(shí)間。u9Tesmc

根據(jù)市場人士表示，預(yù)計(jì)未來3納米廠的產(chǎn)能也將會(huì)是每月2萬片規(guī)模，目前正開始安排人力規(guī)劃，預(yù)計(jì)投資規(guī)模也將達(dá)到120億美元，而這也將是臺(tái)積電在美國的第三座晶圓廠。u9Tesmc

而臺(tái)積電在亞利桑那州興建完5納米廠之后，還計(jì)劃興建3納米廠的原因，主要是在當(dāng)前市場趨勢(shì)和貿(mào)易關(guān)系下，美國客戶在臺(tái)積電營收當(dāng)中的總體占比正在持續(xù)提升，是促使臺(tái)積電赴美建先進(jìn)制程晶圓廠的一大因素。u9Tesmc

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，2021年美國是臺(tái)積電最大的銷售市場，較2020年成長24%，營收占比為64%。其中，蘋果一家占據(jù)了臺(tái)積電超過四分之一的營收。同時(shí)，日前市場消息傳出電動(dòng)車大廠特斯拉預(yù)計(jì)將4納米和5納米制程技術(shù)的芯片委托給臺(tái)積電。如果屬實(shí)，特斯拉將進(jìn)入臺(tái)積電前7大客戶公司，進(jìn)一步提升美國客戶的占比。u9Tesmc

此外，臺(tái)積電赴美建先進(jìn)制程晶圓廠，也在一定程度上因應(yīng)了美國客戶的供應(yīng)來源地分散化的供應(yīng)鏈安全需求。彭博社報(bào)導(dǎo)指出，蘋果計(jì)劃未來將從美國亞利桑那州一座還在建設(shè)當(dāng)中的晶圓廠采購芯片，以降低對(duì)亞洲供應(yīng)鏈的依賴。而蘋果所指的在建當(dāng)中的晶圓廠，外界普遍認(rèn)為就是臺(tái)積電的亞利桑那州晶圓廠。因此，在這一系列因素帶動(dòng)下，使得臺(tái)積電在美國再建先進(jìn)制程晶圓廠。u9Tesmc

另一方面，由于臺(tái)積電在芯片制造領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位，隨著其最新的3納米制程技術(shù)制造成本的上升，臺(tái)積電也將大幅提高3納米晶圓的價(jià)格。其中，過去臺(tái)積電7納米晶圓代工定價(jià)是10,000美元，到5納米已經(jīng)上升到了16,000美元，漲幅高達(dá)60%。隨著臺(tái)積電3納米制造成本的上升，市場預(yù)計(jì)晶圓代工定價(jià)將超過20,000美元，相較5納米制程上漲了25%，這意味著下一代3納米的CPU和GPU將更加昂貴。u9Tesmc

然而，隨著制程技術(shù)的提升，對(duì)于半導(dǎo)體設(shè)備和材料的要求也就越苛刻，直接導(dǎo)致了制造成本的上升。但相對(duì)來說，目前能夠提供先進(jìn)晶圓代工服務(wù)的供應(yīng)商也僅有臺(tái)積電和三星兩家廠商而已。其中，臺(tái)積電一家獨(dú)占大部分的市場比例。這種近乎壟斷的局面，也造成了每一代先進(jìn)制程晶圓代工價(jià)格的毫無阻力上漲，而這也是當(dāng)前IC設(shè)計(jì)企業(yè)希望多源代工策略的主要因素之一。u9Tesmc

只是，相較競爭對(duì)手，臺(tái)積電在先進(jìn)制程領(lǐng)域發(fā)展相對(duì)順利。有消息稱，盡管如今還未量產(chǎn)3納米制程技術(shù)，臺(tái)積電的良率已達(dá)80%，其最大的客戶蘋果，已經(jīng)提前預(yù)定其M3處理器采用臺(tái)積電3納米制程。甚至有消息稱，臺(tái)積電2納米的風(fēng)險(xiǎn)試產(chǎn)良率也已超過了90%，蘋果和英特爾等大企業(yè)也將作為臺(tái)積電2納米制程的的首批客戶。u9Tesmc

因此，面對(duì)英特爾和三星的追趕，有市場人士認(rèn)為，臺(tái)積電的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)建立，且這一優(yōu)勢(shì)建立在先進(jìn)制程上。臺(tái)積電2021年的財(cái)報(bào)顯示，5納米芯片的出貨量占據(jù)了其總營收的20%，7納米則占據(jù)30%。這代表先進(jìn)制程幾乎占了臺(tái)積電一半的營收，也意味著臺(tái)積電在先進(jìn)制程上與對(duì)手的優(yōu)勢(shì)不但很難縮小，而且可能進(jìn)一步擴(kuò)大。u9Tesmc