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作者：畅秋
从今年第一季度开始，电子半导体产业链下游需求低迷状况肉眼可见地传导至晶圆代工业，实际上，从2022年第四季度开始，全球晶圆代工业就进入了下行周期，在2023年第二季度，虽然各大晶圆代工厂的营收表现有所好转，但总体依然低迷，特别是成熟制程，降价情况较为普遍，各家厂商的产能利用率普遍下滑，压力增大，只能靠调整价格来争取更多订单。
晶圆代工进入低迷期，这种状况往往蕴藏着商机，特别是对排名靠后的厂商来说，有机会超越排名靠前的厂商，三星就是这么想的。
据TrendForce统计，今年第一季度，三星晶圆代工业务全球市场占比为9.9%，到了第二季度，市占率上升到了11.7%，营收从第一季度的27.57亿美元增加到32.34 亿美元。排名第一的台积电，市占率则从60.1%下降至56.4%。这给了三星很大信心。
最近，三星联合首席执行官Kyung Kye-hyun在首尔国立大学的一次讲座上表示，该公司在美国德克萨斯州泰勒市的晶圆厂将成为美国的第一个量产先进制程芯片的工厂，将在2024年开始大规模生产4nm芯片，领先于台积电在亚利桑那州的新建晶圆厂，因为后者工期延迟，预计要到2025年才能量产。在这一点上，三星认为击败了台积电。
今年5月，三星电子半导体业务主管庆桂显也曾表示：“老实说，我们的晶圆代工技术落后于台积电，三星4nm制程落后台积电两年，3nm落后一年左右，一旦台积电加入我们的2nm科技竞赛，三星将领先，我们能在未来5年内超越台积电。客户偏好我们的GAA(Gate All Around)技术，几乎所有大客户都在跟我们合作，但我不能透露客户名称，三星的晶圆代工客户群正在扩充。”
可见，三星赶超台积电的信心正在增加，之所以如此，是由多方面的因素决定的，包括先进制程演进越来越难，进展速度减缓，自然就会给追赶者带来机会，另外，台积电美国晶圆厂进展不顺利，也是不能忽视的原因，当然，最重要的因素还是三星的先进制程（4nm和3nm）在量产、良率等方面的进展。
01、4nm
2020年，台积电N5（5nm）制程量产后，陆续发布了升级版的N5P、N4P和N4X等，因此，台积电的4nm是5nm的强化版，在2022年全面量产，比三星更成熟，并且正在替代5nm的地位，成为营收主力，2022年第四季度，5nm和4nm制程营收占台积电总营收的32%。
相比之下，虽然三星晶圆代工业务在2021年就量产了第一代4nm制程（SF4E，之后几代分别是SF4、SF4P、SF4X和SF4A），但工艺并不成熟，良率很低，有为了先台积电一步而仓促上马的嫌疑，导致三星最大客户高通把订单转给了台积电。2022下半年，为了提升4nm成熟度，三星调度旗下NAND Flash产线相关人员支持4nm代工生产，并在第四季度将月产能提升至2万片晶圆。
2023上半年，三星开始量产第三代4nm制程（SF4P）芯片，在性能、功耗、芯片面积方面的表现都有所提升，目标就是从台积电那里争夺高通、AMD、英伟达等大客户的订单。
据报道，截至今年4月，三星4nm产线的良率约为60%，而台积电的为70%-80%。
高通主打中高端市场的Snapdragon 7 Gen 1芯片采用三星4nm制程生产，但由于良率和效能表现不如台积电，高通将新款Snapdragon 7+ Gen 1芯片转投入台积电4nm产线。
今年7月，据韩国媒体报道，三星4nm良率已经提升至75%，与台积电持平，在这种情况下，三星获得了更多大客户订单。据悉，继取代台积电，为英特尔旗下Mobileye生产芯片后，将再分食刚交由台积电代工的特斯拉下一代全自动辅助驾驶（FSD）芯片大单，韩国产业人士指出，特斯拉下一代FSD芯片将由三星4nm生产，用于特斯拉计划3年后量产的Hardware 5（HW 5.0）系统。
前些年，三星曾为特斯拉较早版本的FSD芯片代工，用于Model 3、Model S、Model X和Model Y等电动车，但特斯拉2022年转投向了台积电，因为那时三星的4nm制程良率落后台积电太多。
韩国产业人士指出，现在，特斯拉计划同时和台积电、三星合作，或完全把台积电的订单转向三星，量产这款第五代汽车芯片，至于下一代汽车芯片，估计特斯拉将订单分配给这两家晶圆代工厂同时生产的可能性很高。
02、3nm
台积电的第一代3nm在2022年第四季度量产，但由于成本太高，且良率低，量产规模很有限，当时，在业界形成了“干打雷，不下雨”的效果，今年下半年，随着新版本N3E走向成熟，苹果新机采用的A17处理器开始大规模量产，使得台积电的3nm制程在2023下半年放量了。
台积电表示，N3E制程对该公司全年营收的贡献率为4~6%。
为追赶台积电，在2022年推出SF3E的基础上，三星在今年6月的VLSI国际会议上发布了最新版本的3nm制程（SF3）。
SF3制程将采用3nm GAP技术。SF3（3GAP）工艺技术是SF3E（3GAE）工艺的增强版本，并基于三星的多桥通道场效应晶体管（MBCFET）技术。不过，三星似乎不愿意将SF3与SF3E进行比较，或许是对这一版本还不够自信吧，而是与SF4（4LPP，4nm低功耗增强版）进行了比较，称在相同功耗条件下，SF3的性能提升了22%，在相同的时钟频率和晶体管数量条件下，功耗降低了34%，逻辑面积减少了21%。
三星还表示，SF3可提供更好的设计灵活性，主要通过改变MBCFET器件的纳米片通道宽度来实现。
到目前为止，无论是三星自家的LSI部门，还是找三星代工的客户，都没有正式推出基于SF3E工艺的商用高性能处理器，只有用于加密货币的挖矿芯片采用了三星的SF3E，但产量有限，且这种类型的芯片在业界没有什么说服力。
接下来，我们就期待三星的新版本SF3工艺了，不过，2023年是没戏了，要等到2024年才能看到效果。
台积电的3nm（N3）制程，在经历了2022年的“雷声大，雨点小”之后，2023下半年，终于迎来了大规模量产时刻，此次，采用升级版本的N3E后，成本和功耗都得到了有效控制，苹果刚发布的新机旗舰所使用的A17 Pro处理器就是用N3E制造的。
A17 Pro拥有190亿个晶体管，上一代的A16（4nm制程）是160亿个，再向前追溯，A15（升级版5nm）有150亿个晶体管，A14（5nm）有118亿个晶体管，A13（升级版7nm）有85亿个晶体管。从晶体管数量和制程演进情况来看，N3E的性能提升还是比较明显的，也没有辜负台积电3nm一年来的“卧薪尝胆”。
关于3nm制程的良率，台积电方面还没有确切数字，有传闻说是55%，而据韩国经济日报和BusinessKorea报道，知名半导体分析师朴相昱指出，三星3nm良率已经提升至60%，据朴相昱分析，三星之所以能提高良率，一个很重要的原因是芯片市场低迷，晶圆厂产能利用率降低，三星可以投入更多测试晶圆用于改善良率，另外，采用环绕栅极（GAA）晶体管架构也有助于提升良率。朴相昱认为，目前，三星的3nm和4nm制程良率几乎和台积电相当。
可以预见，2024将是3nm订单争夺的关键年，特别是对三星来说，要抓住台积电产能和良率还没优化好，被苹果一家大客户填满2023年产能，利用三星的价格优势，以及与台积电相近的良率表现，提前拿下更多如高通、英伟达、英特尔等大客户的订单。
03、2nm
2nm制程距离量产还有至少两年时间，从过去几年的发展情况来看，到了2nm，三星和台积电之间的差距就更小了，甚至是并驾齐驱。就像前文提到的，三星电子半导体业务主管庆桂显表示要再5年内超越台积电，就是要以2nm为转折点。
三星从3nm制程开始，就使用了GAA工艺技术，相比之下，台积电在2nm才开始使用该技术，三星相信这是一个很重要的优势。
采用GAA工艺生产的芯片比基于FinFET工艺的面积更小 (据悉可达45%)，且功耗更低 (三星称可降低50%)。在3nm处，三星已经积累了不少关于GAA的生产经验，这对于该公司2nm制程的开发很有帮助。
另外，三星电子也在加紧建设先进封装产线，这在未来提升先进制程产品力方面很重要，台积电和英特尔都在这方面发力。
2020年，三星电子首次推出了用于7nm制程的3D堆叠封装技术X-Cube，该公司在半导体业务部门内组织了一个先进封装（AVP）业务团队，以加速下一代半导体后处理技术的研发。
可以预见，在2nm量产时，三星可以缩小与台积电的差距，是否能够超越，还需要进一步观察。
04、“三国杀”时代将至，竞争愈加复杂
眼下，除了三星和台积电，英特尔也在不断在晶圆代工业务（IFS）上面发力，为了将更多资源投入到IFS上，英特尔不惜裁撤掉了多个面向未来的项目，包括RISC-V，服务器等。近些年，在认清形势后，英特尔也不再固执地以高高在上的姿态面对先进制程发展，而是更加务实，不再轻视竞争对手，将更多的工作落到了实处，效果也是明显的，相对于前些年10nm制程的难产，英特尔7nm量产就顺利多了，目前，该公司的4nm制程进展也算顺利，并计划在2024年开始采用20A（2nm）制程制造芯片，在2025年采用18A制程制造芯片。
英特尔的发力给台积电带来了不小压力，特别是在美国，前者正在新建两座先进制程晶圆厂，未来将与台积电亚利桑那州4nm和3nm晶圆厂展开直接竞争，显然，与在中国台湾地区相比，在美国土地上生产芯片，英特尔相对于台积电的胜算就高了很多，毕竟，天时、地利、人和，都在英特尔一方。
多出一个竞争对手，相对而言，对三星是有利的，毕竟，领先一方想要稳定的局面，而落后一方则更希望出现较大的变化，乱中取胜。
除了多出一个英特尔，台积电也要面对自家越来越多的问题和挑战，在全球新建晶圆厂，特别是在美国，制造的4nm和3nm芯片的成本比台湾地区至少高出50%，保守估计，产能售价也要高出20%-30%。台积电还在日本熊本新建晶圆厂，将在那里生产12nm、16nm、22nm和28nm芯片。据报道，台积电日本工厂生产的芯片成本将比台湾地区高出10%-15%。
这些对三星都是利好，因为该公司可以低于台积电的价格去争取更多客户订单。
就美国新建晶圆厂而言，台积电亚利桑那州工厂原计划2024年量产，但受各种问题限制，不得不推迟到2025年了。而三星位于德克萨斯州泰勒市的4nm制程（SF4X）晶圆厂确定在2024年量产，并锁定了第一批客户订单，来自AI芯片设计公司Groq。单从这一点来看，三星确实在美国超越了台积电。
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