抗衡台积电，曙光乍现
抗衡台积电，曙光乍现 英伟达和台积电是晶圆代工业务模式下的典型企业，一个设计，一个生产，而且都聚焦先进制程工艺，珠联璧合，成为当下半导体行业最抢眼的存在。相比之下，老牌的IDM企业，并稳定在各自领域内排名前三的企业，有两大代表，一个是英特尔，一个是德州仪器（TI），一个做数字逻辑芯片，一个做模拟芯片，这两家都是各自领域的龙头。但它们最近今几年的日子似乎都不太好过，特别是德州仪器，无论是市值，还是营收、利润，或是业务拓展能力，与早些年相比都在下滑，而且裁员不断。晶圆代工正在全面打压IDM。也正是因为如此，在全球晶圆代工厂商中综合实力最强的三家：台积电，三星，英特尔，其中的两家三星和英特尔都从IDM进入了晶圆代工业，且投入力度越来越大。01发展策略各有不同对于台积电、英特尔和三星这三大厂商来说，原来采取的晶圆代工策略各有不同，但近两年越来越趋同，那就是把越来越多的资源投入到最先进制程工艺技术上。台积电的基调一直没变，持之以恒地将晶圆代工业务做到极致，特别是在先进制程方面，是台积电投入的重点，每年都会有大量资金砸进去，而发展到10nm的时候，台积电相对于行业竞争对手（主要是三星）的优势越来越明显，在7nm和5nm制程芯片量产方面，台积电形成了对竞争者的碾压态势，并将这种优势延续到了3nm。三星方面，在20nm及以上制程时代，与台积电之间的差距没有现在这么大，而到了14nm（台积电称为16nm），三星凭借在制程工艺方面的突破，在这一节点处压了台积电一头，但是，这种优势并没有持续太久，台积电很快就赶了上来，并在10nm以下制程领域使三星越来越难受。为了追赶台积电，三星电子于2017年决定分拆晶圆代工业务部门，以寻求更多客户，特别是行业大客户的信赖，但从结果来看，这样的分拆并不算成功，或者说，对于三星这样在韩国处于巨无霸地位的企业来说，要想完全将晶圆代工业务分拆出来，难度太大。英特尔方面，在上一位CEO的规划里，晶圆代工业务几乎被无视掉了，而是将主要精力和资源投入到了核心产品CPU，以及各种新型处理器产品（如手机处理器和AI处理器），但从实际结果来看，都不理想，在CPU方面，AMD在过去5年里，凭借架构和设计创新，以及合作伙伴台积电的制程优势，快速逆袭，抢夺了大量原本属于英特尔的CPU市场份额。与此同时，GPU在AI领域的重要性不断凸显出来，而台积电的制程工艺优势依然发挥着关键作用，相反，在那段时期，英特尔并没有重视GPU市场，错过了最佳的发展机遇期，这也导致该公司在最近几年大力投入GPU研发时，总是有种事倍功半的效果。在新任CEO的带领下，英特尔大幅调整了发展策略，将晶圆代工业务放在了头等重要的位置，几乎是要All in式的投入，从近两年以及未来的发展来看，英特尔的这个决策还是值得期待的，虽然时间稍晚了一些，但并没有错过，发展结果如何，估计5年后可以见分晓。02行业地位此消彼长总的发展策略会导致相应的结果，这在台积电、英特尔和三星晶圆代工业务上有明显体现，特别是行业排名，最为明显。就近两年的排名来看，这三强的变化很明显，台积电市占率已经提升到60%，三星下滑明显，英特尔在十强榜单中进进出出。前些天，TrendForce发布了2023年第四季度全球十大晶圆代工厂营收排名榜单，如下图所示。可以看出，台积电的市占率已经提升到了61.2%，环比上升，而三星的市占率为11.3%，环比下降。英特尔方面，该公司的代工业务IFS（Intel Foundry Service）在2023年第三季度历史首次出现在该榜单中，当时排名第九位。而在第四季度榜单中，英特尔被挤出了前十。2022年第四季度，排名情况基本不变。市占率方面，台积电为58.5%，三星的市占率为15.8%，那时，英特尔还没有出现在榜单中。2021年第四季度，在榜单中，台积电的市占率为52.1%，三星为18.3%，那时，英特尔也不可能出现在榜单中，因为该公司是在2021年正式推出IFS服务的，一切才刚刚开始。综合以上3年内的市占率来看，台积电年年稳步提升，而三星则正相反。英特尔经过两年的筹备和发展，在2023年第三季度首次出现在该榜单中，但在第四季度又消失了。这些，从一个侧面体现出这三家厂商晶圆代工业务发展策略所产生的结果，即台积电从一开始就走纯代工模式，最大化地获得客户信任，同时将先进制程发展到行业极致水平，才能将市占率稳步提升，三星则介于IDM和纯代工模式之间，且在先进制程方面未能发展出行业顶尖水平，此消彼长，市占率在下滑。英特尔在榜单上的呈现与消失，则体现出其在业务发展初期的不稳定性。03工艺技术比拼行业市占率的变化，在很大程度上取决于制程工艺技术水平的高低。无论是过去还是现在，台积电的综合实力是最强的，特别是在晶体管密度和能效方面，技术积累的优势短时间内难以被超越。不过，最近几年，英特尔追赶的脚步很快，在解决了困扰多年的10nm制程工艺（在未攻克该节点之前，英特尔在14nm制程上徘徊了近5年时间）以后，该公司的制程节点演进速度明显提升，正在拉近与台积电的距离。在这种情况下，三星压力越来越大，因为前有（台积电）堵截，后有（英特尔）追兵，未来，三星的晶圆代工业务日子恐怕不好过。最近，TechInsights发布了一份台积电、英特尔、三星制程技术对比报告，主要关注先进制程的晶体管密度、运算效能和能耗效率。晶体管密度方面，台积电3nm（N3）制程及其强化版N3E，晶体管密度达到283MTx/mm²（每平方毫米百万晶体管数）和273MTx/mm²，都高于Intel 18A的195MTx/mm²。Intel 18A采用背面供电技术（Backside power），对降低能耗有一定帮助，但英特尔没有公布能耗数据。总体来看，Intel 18A大幅超越台积电3nm性能还是不太可能。三星领先台积电跨入GAA架构Nanosheet制程，力图弯道超车，不过，比较晶体管密度、性能、能耗后，同年内，三星的制程工艺都落后于台积电，台积电晶体管密度约是三星的1.5倍以上，;先进制程客户数量方面，台积电也远超三星。还有一点很重要，那就是良率，它直接影响生产成本和客户认可度。自从进入5nm制程时代以来，良率一直是三星晶圆代工业务所面对的最大问题，特别是在3nm制程节点上，三星率先引入了全新的GAA架构晶体管，与以往使用的FinFET晶体管有较大区别，也使良率问题进一步放大。据Notebookcheck报道，目前，三星的3nm工艺良率在50%附近徘徊，依然有一些问题需要解决。三星2023年曾表示，其3nm工艺量产后的良率已达到60%以上，不过，现在看来，当时过于乐观了。今年2月，据韩媒报道，三星新版3nm工艺存在重大问题，试产芯片均存在缺陷，良率为0%。报道指出，采用3nm工艺的Exynos 2500芯片因缺陷未能通过质量测试，导致后续 Galaxy Watch 7的芯片组也无法量产。报道指出，由于Exynos 2500芯片试产失败，三星推迟了大规模生产，目前，尚不清楚是否能够及时解决良率问题。为了追赶台积电，三星的3nm制程工艺采取了比较激进的策略，主要体现在GAA晶体管架构上，台积电的3nm依然采用FinFET。2nm才会转向GAA晶体管，激进的结果就是要在良率方面付出一些代价。当年，英特尔的10nm一直难产，最大的障碍就是多年未解决的良率问题，致使14nm制程被一改再改，才能维持其CPU的更新换代。后来，经过5年左右的攻关，终于解决了10nm制程良率问题，那之后，英特尔的制程工艺发展就显得顺利多了，眼下，Intel ... PC版： 手机版：
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