芯片巨头内卷建厂 台积电投资新工艺 三星英特尔不甘示弱

投稿时间:2022-01-05  消息来源:  提交者:洪门小拳

芯片代工厂商的建厂计划愈发“内卷”了。
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近日,台积电确定要在台中的中科园区建座100公顷的工厂,总投资额高达8000亿-1万亿新台币(约289亿~361亿美元)。这一投资包括未来2nm制程的工厂,后续演进的1nm制程的厂区也会落在该园区。
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台积电的老对手三星和英特尔也没有坐以待毙。三星掌门人李在在美国拜访后不久,三星正式官宣将在美国德克萨斯州建立一座芯片生产基地,耗资170亿美元,最快在2024年投产;英特尔此前在制程工艺上稍有落后,在历经高层震荡后最新宣布将在马来西亚投资300亿林吉特(约合71亿美元)的计划,未来10年将在马来西亚建设封测产线,意图重新回到牌桌。
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虽然从市占率来看,台积电暂居上风,但三星和英特尔也开始加码投入,疫情带来的芯片缺货潮被看作是难得一遇的超车机会,当下的扩张只是后续军备竞赛的一次鸣枪。

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图源/官网
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台积电依靠最新制程,步步为营
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由于全球客户群体需求大增,三大芯片代工厂产能扩充与开发较往年正历经五倍速快进,为了确保高阶产能稳健提升,资本支出也大举拉高,多数用于制程工艺的革新。
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业界的共识是:先进的制程工艺代表行业地位和技术能力,不但造星出台积电,英特尔的阶段性没落也与之息息相关。
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在很长一段内,英特尔的14nm代表了芯片代工的最佳工艺制程。摩尔定律曾说,集成电路上可以容纳的晶体管数目在大约每经过18个月便会增加一倍,但在这家芯片巨头的眼中,晶体管翻倍速度从24个月延长至36个月,认定被半导体产业奉为圭臬的摩尔定律“将死”。
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是台积电给了业界足够震撼。2018年4月,当英特尔10nm制程芯片难产时,台积电宣布成功量产EUV工艺的7nm制程芯片,并一举拿下海思麒麟985和苹果A13订单,后来居上。
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六个月后,三星也宣布量产7nm EUV工艺。不同的是,三星的不落人后颇有些“赶鸭子上架”的意味。2019年,科技媒体DigiTimes曝出三星7nm制程芯片良品率不高,三星虽然迅速反驳,但未提供实质性证据自证“清白”。
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彼时,依然有业界人士不断预测摩尔定律的失效,博通首席技术官Henry Samueli表示:“摩尔定律已经头发花白,步履蹒跚了。它还没死,但是时候退休了。”在“摩尔定律将死”的无形之剑下,台积电并未受到良率难题的困扰,反而加快了制程的迭代速度。
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2019年,台积电开始试产5nm制程芯片,2020年搭载在iPhone12上。同时,台积电升级周期还在缩短,4nm提前试产,还宣布会在今年第四季度量产3nm制程,如今2nm工厂破土箭在弦上,台积电用内卷般的行动宣示着制程技术领先,目前台积电以超过50%市占率稳坐第一。
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此外,台积电也并未放弃在成熟工艺上的营收,消息称其已经与日本政府和索尼达成协议,将在日本建设28nm和22nm制程晶圆厂,最近还有消息传出,德国也在积极接触台积电,希望其在德国建设晶圆厂。“庞大的投资额背后,将是巨额的折旧费用,台积电营收压力不会小。”一位芯片领域的投资人告诉《财经天下》周刊,“如何快速提升良率,降低折旧对毛利率与获利的冲击,也在同时考验着台积电的经营团队。”
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巨头烧钱换扩张
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台积电迭代速度加速快跑,三星则紧锣密鼓追赶,后者同样宣布3nm量产的时间定在2022年。
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上个月,三星电子发生了一场“人事地震”,一口气换掉了三位联席CEO。这是这家韩国巨头自2017年以来进行的最大规模的组织调整。此外,手机和消费电子部门合二为一,唯独半导体业务依然是独立部门,三星向半导体行业倾斜的意图已经很明显。
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实际上,三星一直希望缩小与台积电代工水平之间的差距,而差距主要源于关键工艺制程方面的成熟度。在美国建厂消息官宣后,不少业内人士认为其在客户资源、产能、税收等方面将获得美国的支撑,进而保证影响力。此外,三星代工业务一直都有成本优势,而3nm制程的成本更加高昂,这方面三星可能会有更多的操作空间。
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台积电和三星竞争白热化时,英特尔的跟进则相对迟缓,此前有7年时间,英特尔都躺在14nm制程的功劳簿上“睡觉”,直到2019年才真正量产10nm。2021年,英特尔完成换帅并加快了7nm制程的量产速度,并意图在晶体管数量上碾压对手,新任CEO Pat Gelsinger还加码投入,甚至提出了野心勃勃的规划:在2025年之前的4年中突破5代CPU工艺。
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三大芯片代工厂胶着建厂,引导着芯片制程迭代,用烧钱换扩张,行业进入头部比拼时代,同时意味着新入局者如果没有更多弹药存储,很难跑马圈地。
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当然,三巨头通过建造工厂一方面更易维持技术迭代,另一方面也可提高产能,有望减缓现在的缺芯现状,尤其是成熟制程芯片可用在汽车、嵌入式存储器、IoT设备上,这也是目前短缺最为严重的领域。Pat Gelsinger预测,全球芯片短缺将持续到2023年,而通过扩建可以应对飙升的芯片需求。
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