先进制程2纳米之战，台积电维持领先 三星、英特尔能否弯道超车？

台积电稳健推荐，2纳米已受多家客户青睐三星期待弯道超车，2纳米制程力拼客户数提升英特尔期待走出阴霾，Intel18A成功与否是关键

21世纪以来，全球芯片代工市场经历了快速发展和深刻变革。在高度专业化和技术密集领域，台积电（TSMC）、三星 （Samsung） 和英特尔 （Intel） 无疑是三大龙头。竞争不仅推动技术进步，也塑造产业格局。

芯片代工市场，持续推动7纳米以下先进制程的大厂，全球只剩台积电、三星与英特尔。市场研究及调查机构TrendForce最新数据显示，2024年第三季全球芯片代工市场，台积电以64.9%市场占有率排名第一，较第二季62.3%增长2.6个百分点，显示领先地位无人可挑战。排名第二的三星市场占有率9.3%，较第二季1.5%减少2.2个百分点，与台积电差距又再增加。2024年第四季财报芯片代工部门亏损缩小至23亿美元的英特尔，则不在前十大芯片代工厂商。

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依据台积电在2024年第四季财报中公布的结果，先进制程的部分，3纳米制程出货占台积电2024年第四季芯片销售金额26%，5纳米制程出货占全季芯片销售金额的34%，7纳米制程出货则占全季芯片销售金额的14%。总体而言，先进制程（包含7纳米及更先进制程）的营收达到全季芯片销售金额的74%。因此，可以说目前台积电绝代多数的营收贡献都来自于先进制程，这也就解释了台积电在全球芯片代工市场能独占鳌头的原因。

台积电在2018年开始生产7纳米鳍式场效晶体管（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，以协助客户完成智能机及性能运算等产品的创新。再到2022年之际，成功量量产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技术采第代纳米片（Nanosheet）晶体管技术，将提供全制程节点的性能及功耗进步。

即将量产最新2纳米（N2）制程，台积电也规划2纳米以下进入埃米时代的制程发展。台积电指出，埃米时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、通过该领先业界的背后供电解决案方案，为产品提供更大的运算性能，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，例如高性能计算、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英寸芯片。

相较于台积电在先进制程上的稳步推进，近些年来积极追赶台积电的韩国三星就期望通过创新方式，能在市场上以弯道超车的方式，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及紫外光曝光技术，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%的性能或最多降低50%的功耗。

不过，在7纳米制程首次采用EUV却良率不高，而且台积电在第二代7纳米制程也用上EUV技术，使三星优势不再的情况下，三星在2019年随即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，使三星拥有更创新性的标准单元架构。

然而，三星5纳米量产之后，为客户高通代工的Snapdragon 888及Snapdragon 8 Gen 1处理器发生过热与良率不高的问题，迫使高通后来转单台积电救援的事情令人印象深刻。这让客户对三星5纳米制程失去信心的状况下，三星又将目光放到更新一代的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。不过，就在三星3纳米GAA制程宣布量产的数个月后，韩国三星证券就发布《地缘政治模式转变与产业》报告，提到三星面临无数挫折，特别是3纳米GAA制程，因良率仅20%而无法缩小与台积电差距，客户被迫放弃与三星合作，使三星3纳米亏损3.85亿美元。

目前，根据韩国媒体报道，三星芯片代工的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%左右。SF2是三星芯片代工部门计划在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%。如果良率优画工作稳定进行，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。

见到三星挑战台积电先进制程的困难重重，当前陷入财务危机的一代芯片制造大厂英特尔也不遑多让。在过去英特尔在14纳米制程技术卡关许久，下一代先进制程每每难产的情况下，一度领先的全球芯片制造龙头已经与台积电、三星越差越远。因此，为了拿回领先优势，加上美国政府提倡半导体制造业复兴的情况下，英特尔在2021年前首席执行官Pat Gelsinger就任至后提出了IDM2.0的计划，规划以“4年5节点”的技术发展在2025年重新站回半导体制造领先位置，并且能够争取市场芯片代工的潜在订单。

然而，“4年5节点”在推出后就陆续出现执行困难的情况。原本在英特尔规划的IDM2.0中包括了Intel 7、Intel 4、Intel 3、Intel 20A、Intel 18A先进制程，并且开发RibbonFET和PowerVia两项创新技术。不过，实际上Intel 4产能受限的问题，就使得整个处理器的产能影响到了笔记本的销售。至于，Intel 20A制程上，原本要生产的Arrow Lake处理器将取消，改成外包生产，且外包对象最有可能就是台积电。而Arrow Lake由英特尔自己生产部分就剩将代工小芯片封装至处理器。后来英特尔直接宣布放弃Intel 20A制程，直接抢进Intel 18A阶段。

这一连串IDM2.0的先进制程问题下，最终冲击到了英特尔的产品竞争力。尤其，现阶段竞争对手AMD在CPU市场上的表现非常出色，其凭借着最新的Zen系列架构CPU产品，加上台积电最新制程技术的协助下，性能和总拥有成本（TCO）方面都具有强大竞争力。此外，英特尔还需要在GPU市场上与英伟达竞争，这进一步增加了其压力。因此，这一连串的问题，终于在2024年的8月份大爆发。

2024年第二季财报，营收表现相2024年第二季财报，营收表现相当难看，单季净亏损16.1亿美元。其中，芯片代工部门再度亏损28亿美元，累积2024年上半年亏损已达53亿美元。因此，英特尔宣布裁员15%，并且开始停止股利派发，负面消息直接冲击英特尔股价下跌5.5%，盘后交易更大跌超过20%，导致Pat Gelsinger退休。

（首图来源：Intel）