21世纪以来,全球晶圆代工市场经历了快速发展和深刻变革。在这个高度专业化和技术密集的领域,台积电(TSMC)、三星(Samsung)和英特尔(Intel)等厂商,它们之间的竞争,不仅推动了技术的进步,也塑造了整个产业的格局。
在晶圆代工市场中,目前持续推进7纳米以下先进制程的大厂,全球仅剩下台积电、三星与英特尔三家厂商。
根据全球市场研究机构TrendForce集邦咨询数据显示,2024年第三季全球晶圆代工市场,台积电以64.9%的市占率排名第一,而且较第二季的62.3%成长2.6个百分点,显示其在市场上的领先地位。排名第二的三星,市占率来到9.3%,较第二季的11.5%减少了2.2个百分点。先前公布2024年第四季财报,晶圆代工部门亏损缩小至23亿美元的英特尔,则不在前十大晶圆代工厂商名单中。
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台积电稳定发挥,2纳米已受多家客户青睐
依据台积电在2024年第四季财报中公布的结果,在先进制程的部分,3纳米制程出货占台积电2024年第4季晶圆销售金额26%,5纳米制程出货占全季晶圆销售金额的34%,7纳米制程出货则占全季晶圆销售金额的14%。总体而言,先进制程(包含7纳米及更先进制程)的营收达到全季晶圆销售金额的74%。因此,可以说目前台积电绝大多数的营收贡献都来自于先进制程。
台积电在2018年开始生产7纳米鳍式场效应晶体管(7nm FinFET,N7)制程,之后于2020年开始同样以FinFET技术正式量产5纳米(5nm FinFET,N5)制程,以协助客户达成智能手机及效能运算等产品的创新。再到2022年之际,成功量产3纳米(3nm FinFET,N3)制程技术,N3制程也成为当前业界最先进的半导体逻辑制程技术。根据台积电的规划,它即将于2025年下半年量产,并且在2026年大量生产的2纳米(N2)制程,目前开发都依照计划推进、且有良好进展。N2技术采用纳米片(Nanosheet)晶体管技术,将提供全制程节点的效能及功耗进步。
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图片来源:台积电
另外,在即将量产最新的2纳米(N2)制程之际,台积电也规划了接下来2纳米以下、进入埃米世代的制程技术发展。台积电指出,埃米世代的第一个先进制程技术定名为A16,将采用下一代的纳米片(Nanosheet)晶体管技术,并采超级电轨技术(Super PowerRail,SPR)架构、透过该背后供电解决案方案,为产品提供更大的运算效能,以及更优秀的能耗表现。
台积电指出,2024年总计为522个客户提供服务,生产了11,878种不同产品,被广泛地运用在各种终端市场,例如高效能运算、智能手机、物联网、车用电子与消费性电子等产品上。同时,台积电及其子公司所拥有及管理的年产能也达到超过1,600万片约当12英寸晶圆。
三星期待弯道超车,2纳米制程力拼客户数提升
相较于台积电在先进制程上的稳步推进,近年三星期望通过创新方式获得市场潜在客户的青睐并超车台积电。以7纳米节点制程为例,三星在2018年领先台积电推出的7LPP就率先用上了EUV等技术,号称该制程技术与非EUV制程相较,能降低总光罩层数达约20%,可为客户节省时间和成本。而且,与10纳米的FinFET技术相比、可提升40%的面积效率,搭配提升20%的效能或最多降低50%的功耗。
随着台积电在第二代7纳米制程也用上EUV技术,三星又在2019年将目标放在了新一代的5纳米制程技术上,并将5纳米制程于同年的下半年开始量产。根据三星的说法,在沿用且优化EUV技术之后,5纳米FinFET制程技术经过改良,能提升25%的逻辑芯片效率,减少20%的功耗,提高10%的性能。
5纳米之后,三星又将目光放到了更新一代的3纳米制程技术上,并且大胆采用了GAA晶体管,在2022年的6月底宣布正式抢先量产。
2纳米方面,目前根据韩国媒体报道,三星晶圆代工的2纳米节点制程(SF2)测试中有了高于预期的初始良率,在针对新一代的Exynos 2600处理器的试产良率约为30%。SF2是三星晶圆代工部门计划在2025年下半年推出的最新制程技术,采用第三代GAA技术,其与SF3制程技术相较,SF2性能有望提高12%,能效提高25%,而芯片面积微缩5%。如果良率优化工作稳定进行,最快将于2025年第四季开始量产,也等于与台积电的N2制程技术正面对决。
英特尔期待走出阴霾,Intel 18A成功与否是关键
2021,Pat Gelsinger就任英特尔CEO之后提出了IDM2.0的计划,规划以「4年5节点」的技术在2025年重新站回半导体制造领先位置,并且能够争取市场晶圆代工的潜在订单。
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图片来源:英特尔
然而,「4年5节点」在推出后就陆续出现执行困难的情况,进而影响了英特尔的财务状况。最终,Pat Gelsinger退休离职。
intel18A成为英特尔先进制程发展的关键因素。在2025年CES展会上,英特尔临时联席CEO Michelle Johnston展示了首款Intel 18A制程芯片Panther Lake处理器,并宣布将于2025年下半年量产。该芯片已交由八家客户测试并成功开机运行,其DDR内存性能已达到目标频率。Panther Lake有望采用Cougar Cove P-cores和Skymont/Darkmont E-cores,并集成多达12个Xe3(Celestial)iGPU核心。
业界指出,Intel 18A工艺在研发、样品测试、产品规划以及量产时间等方面都取得了一定进展。然而,英特尔仍然需要克服一系列挑战,以确保该工艺能够成功量产并推向市场。(文章来源:科技新报)