抗衡臺積電，曙光乍現

在全球半導體市場，IDM 的發展勢頭和行業影響力似乎越來越弱，而晶圓代工業務模式的行業地位卻在持續提升。從行業龍頭廠商的發展現狀，也可以看出這種發展態勢，眼下，市值最高的兩大半導體企業，一個是英偉達，市值已經超過 2 萬億美元，火爆異常，另一個是臺積電，在 2022 和 2023 年，英偉達股價暴漲之前，臺積電的市值是半導體企業里最高的，一度超過 7000 億美元，后來有所下滑，但現在又恢復到 7000 億美元以上。

英偉達和臺積電是晶圓代工業務模式下的典型企業，一個設計，一個生產，而且都聚焦先進制程工藝，珠聯璧合，成為當下半導體行業最搶眼的存在。

相比之下，老牌的 IDM 企業，并穩定在各自領域內排名前三的企業，有兩大代表，一個是英特爾，一個是德州儀器（TI），一個做數字邏輯芯片，一個做模擬芯片，這兩家都是各自領域的龍頭。但它們最近今幾年的日子似乎都不太好過，特別是德州儀器，無論是市值，還是營收、利潤，或是業務拓展能力，與早些年相比都在下滑，而且裁員不斷。

晶圓代工正在全面打壓 IDM。也正是因為如此，在全球晶圓代工廠商中綜合實力最強的三家：臺積電，三星，英特爾，其中的兩家——三星和英特爾——都從 IDM 進入了晶圓代工業，且投入力度越來越大。

發展策略各有不同

對于臺積電、英特爾和三星這三大廠商來說，原來采取的晶圓代工策略各有不同，但近兩年越來越趨同，那就是把越來越多的資源投入到最先進制程工藝技術上。

臺積電的基調一直沒變，持之以恒地將晶圓代工業務做到極致，特別是在先進制程方面，是臺積電投入的重點，每年都會有大量資金砸進去，而發展到 10nm 的時候，臺積電相對于行業競爭對手（主要是三星）的優勢越來越明顯，在 7nm 和 5nm 制程芯片量產方面，臺積電形成了對競爭者的碾壓態勢，并將這種優勢延續到了 3nm。

三星方面，在 20nm 及以上制程時代，與臺積電之間的差距沒有現在這么大，而到了 14nm（臺積電稱為 16nm），三星憑借在制程工藝方面的突破，在這一節點處壓了臺積電一頭，但是，這種優勢并沒有持續太久，臺積電很快就趕了上來，并在 10nm 以下制程領域使三星越來越難受。為了追趕臺積電，三星電子于 2017 年決定分拆晶圓代工業務部門，以尋求更多客戶，特別是行業大客戶的信賴，但從結果來看，這樣的分拆并不算成功，或者說，對于三星這樣在韓國處于巨無霸地位的企業來說，要想完全將晶圓代工業務分拆出來，難度太大。

英特爾方面，在上一位 CEO 的規劃里，晶圓代工業務幾乎被無視掉了，而是將主要精力和資源投入到了核心產品 CPU，以及各種新型處理器產品（如手機處理器和 AI 處理器），但從實際結果來看，都不理想，在 CPU 方面，AMD 在過去 5 年里，憑借架構和設計創新，以及合作伙伴臺積電的制程優勢，快速逆襲，搶奪了大量原本屬于英特爾的 CPU 市場份額。與此同時，GPU 在 AI 領域的重要性不斷凸顯出來，而臺積電的制程工藝優勢依然發揮著關鍵作用，相反，在那段時期，英特爾并沒有重視 GPU 市場，錯過了最佳的發展機遇期，這也導致該公司在最近幾年大力投入 GPU 研發時，總是有種事倍功半的效果。

在新任 CEO 的帶領下，英特爾大幅調整了發展策略，將晶圓代工業務放在了頭等重要的位置，幾乎是要 All in 式的投入，從近兩年以及未來的發展來看，英特爾的這個決策還是值得期待的，雖然時間稍晚了一些，但并沒有錯過，發展結果如何，估計 5 年后可以見分曉。

行業地位此消彼長

總的發展策略會導致相應的結果，這在臺積電、英特爾和三星晶圓代工業務上有明顯體現，特別是行業排名，最為明顯。

就近兩年的排名來看，這三強的變化很明顯，臺積電市占率已經提升到 60%，三星下滑明顯，英特爾在十強榜單中進進出出。

前些天，TrendForce 發布了 2023 年第四季度全球十大晶圓代工廠營收排名榜單，如下圖所示。

可以看出，臺積電的市占率已經提升到了 61.2%，環比上升，而三星的市占率為 11.3%，環比下降。英特爾方面，該公司的代工業務 IFS（Intel Foundry Service）在 2023 年第三季度歷史首次出現在該榜單中，當時排名第九位。而在第四季度榜單中，英特爾被擠出了前十。

2022 年第四季度，排名情況基本不變。市占率方面，臺積電為 58.5%，三星的市占率為 15.8%，那時，英特爾還沒有出現在榜單中。

2021 年第四季度，在榜單中，臺積電的市占率為 52.1%，三星為 18.3%，那時，英特爾也不可能出現在榜單中，因為該公司是在 2021 年正式推出 IFS 服務的，一切才剛剛開始。

綜合以上 3 年內的市占率來看，臺積電年年穩步提升，而三星則正相反。英特爾經過兩年的籌備和發展，在 2023 年第三季度首次出現在該榜單中，但在第四季度又消失了。這些，從一個側面體現出這三家廠商晶圓代工業務發展策略所產生的結果，即臺積電從一開始就走純代工模式，最大化地獲得客戶信任，同時將先進制程發展到行業極致水平，才能將市占率穩步提升，三星則介于 IDM 和純代工模式之間，且在先進制程方面未能發展出行業頂尖水平，此消彼長，市占率在下滑。英特爾在榜單上的呈現與消失，則體現出其在業務發展初期的不穩定性。

工藝技術比拼

行業市占率的變化，在很大程度上取決于制程工藝技術水平的高低。無論是過去還是現在，臺積電的綜合實力是最強的，特別是在晶體管密度和能效方面，技術積累的優勢短時間內難以被超越。不過，最近幾年，英特爾追趕的腳步很快，在解決了困擾多年的 10nm 制程工藝（在未攻克該節點之前，英特爾在 14nm 制程上徘徊了近 5 年時間）以后，該公司的制程節點演進速度明顯提升，正在拉近與臺積電的距離。在這種情況下，三星壓力越來越大，因為前有（臺積電）堵截，后有（英特爾）追兵，未來，三星的晶圓代工業務日子恐怕不好過。

最近，TechInsights 發布了一份臺積電、英特爾、三星制程技術對比報告，主要關注先進制程的晶體管密度、運算效能和能耗效率。

晶體管密度方面，臺積電 3nm（N3）制程及其強化版 N3E，晶體管密度達到 283MTx/mm2（每平方毫米百萬晶體管數）和 273MTx/mm2，都高于 Intel 18A 的 195MTx/mm2。Intel 18A 采用背面供電技術（Backside power），對降低能耗有一定幫助，但英特爾沒有公布能耗數據。總體來看，Intel 18A 大幅超越臺積電 3nm 性能還是不太可能。

三星領先臺積電跨入 GAA 架構 Nanosheet 制程，力圖彎道超車，不過，比較晶體管密度、性能、能耗后，同年內，三星的制程工藝都落后于臺積電，臺積電晶體管密度約是三星的 1.5 倍以上，;先進制程客戶數量方面，臺積電也遠超三星。

還有一點很重要，那就是良率，它直接影響生產成本和客戶認可度。

自從進入 5nm 制程時代以來，良率一直是三星晶圓代工業務所面對的最大問題，特別是在 3nm 制程節點上，三星率先引入了全新的 GAA 架構晶體管，與以往使用的 FinFET 晶體管有較大區別，也使良率問題進一步放大。

據 Notebookcheck 報道，目前，三星的 3nm 工藝良率在 50% 附近徘徊，依然有一些問題需要解決。三星 2023 年曾表示，其 3nm 工藝量產后的良率已達到 60% 以上，不過，現在看來，當時過于樂觀了。

今年 2 月，據韓媒報道，三星新版 3nm 工藝存在重大問題，試產芯片均存在缺陷，良率為 0%。報道指出，采用 3nm 工藝的 Exynos 2500 芯片因缺陷未能通過質量測試，導致后續 Galaxy Watch 7 的芯片組也無法量產。報道指出，由于 Exynos 2500 芯片試產失敗，三星推遲了大規模生產，目前，尚不清楚是否能夠及時解決良率問題。

為了追趕臺積電，三星的 3nm 制程工藝采取了比較激進的策略，主要體現在 GAA 晶體管架構上，臺積電的 3nm 依然采用 FinFET。2nm 才會轉向 GAA 晶體管，激進的結果就是要在良率方面付出一些代價。

當年，英特爾的 10nm 一直難產，最大的障礙就是多年未解決的良率問題，致使 14nm 制程被一改再改，才能維持其 CPU 的更新換代。后來，經過 5 年左右的攻關，終于解決了 10nm 制程良率問題，那之后，英特爾的制程工藝發展就顯得順利多了，眼下，Intel 4 量產準備就緒，Intel 3 也快了。

制造成本深不見底

International Business Strategies（IBS）的分析師認為，與 3nm 處理器相比，2nm 芯片成本將增長約 50%。

IBS 估計，一個產能約為每月 50000 片晶圓（WSPM）的 2nm 產線的成本約為 280 億美元，而具有類似產能的 3nm 產線的成本約為 200 億美元。增加的成本，很大一部分來自于 EUV 光刻設備數量的增加，這將大大增加每片晶圓和每個芯片的生產成本，而能夠接受如此高成本芯片的廠商，只有蘋果、AMD、英偉達和高通等少數幾家。

IBS 估計，2025~2026 年，使用臺積電 N2 工藝加工單個 12 英寸晶圓將花費蘋果約 30000 美元，而基于 N3 工藝的晶圓成本約為 20000 美元。

預計三星、英特爾和 AMD 等公司將在未來幾年加速采用由不同制程節點制造的小芯片（Chiplet）組設計，以降低成本。同時，智能手機處理器可能會在一段時間內保留單片設計，因為先進封裝的成本也很高。

相對于三星和英特爾，臺積電的客戶規模優勢，可以將成本控制在一定水平內。

2023 年，蘋果公司占臺積電收入的 25%，為其貢獻了 175.2 億美元營收，英偉達為臺積電貢獻了 77.3 億美元，占其 2023 年營收的 11%。

2023 年，臺積電的前 10 大客戶占其收入的 91%，高于 2022 年的 82%，這些公司包括聯發科、AMD、高通、博通、索尼和 Marvell。

隨著對 AI 處理器需求的增加，英偉達在臺積電收入中的份額可能會在 2024 年增加，該公司已經預訂了臺積電晶圓代工和 CoWoS 封裝產能，以確保其用于 AI 的優質處理器的穩定供應。今年，AMD 在臺積電總營收中的份額有望超過 10%。

有這些大客戶下單，臺積電就有資本大規模投資最先進制程，否則，像 3nm 和 2nm 這樣燒錢的制程產線，是很難持續支撐下去的。

相對于臺積電，三星的良率和出貨量是問題，而對于初來乍到的英特爾來說，另辟蹊徑是一個好的選擇，短期內盡量避免與臺積電的最先進制程正面交鋒，還是要找一些技術和應用突破點，爭取穩定住產能、良率和客戶。在過去的一年里，英特爾已經在做類似的事情了，如扶持 RISC-V 的發展，與聯電合作開發制程工藝等。

結語

在 2023 年 12 月舉行的 IEEE 國際電子元件峰會（IEDM）上，臺積電表示，將在 2nm 后推出 1.4nm 制程，預計在 2027~2028 年量產，按照計劃，其 2nm 將在 2025 年量產。

三星緊追臺積電，對外宣布計劃 2027 年推出 1.4nm。

英特爾 CEO 基辛格則表示，該公司將在今后 4 年內推出 5 個制程節點，目前進展一切如預期。目前，Intel 7 已進入量產階段，Intel 4 現已量產準備就緒，Intel 3 也會按計劃于今年底推出，Intel 20A 已經試產，很可能用于生產 2025 年推出的 Arrow Lake 處理器，Intel 18A 將在 2025 下半年量產。

從這三家的先進制程發展情況來看，決勝戰很可能出現在 1nm~2nm 制程節點上，那時，成本、晶體管效能和功率效率方面，臺積電的優勢恐怕會弱于現在，三星和英特爾會有更多機會。