據集邦科技統計，全球前十大晶圓代工廠2021年第四季度產值合計達295.47億美元，連續十個季度創下新高。而在半導體產能吃緊的情況下，集邦預期今年第一季度前十大晶圓代工產值將保持增長態勢。

其中，第二大廠三星晶圓代工呈現出快速增長態勢，從下圖可以看出，三星的季增率達到了15.3%，在前五大廠商中是最高的。此外，三星晶圓代工市佔率上升1.1個百分點至18.3%，台積電則略減1個百分點至52.1%。集邦稱，三星是前五大晶圓代工大廠中，唯一一家在去年Q4市佔率擴大的廠商，主要是因為先進的5nm/4nm製程產能逐漸完成、大客戶高通旗艦產品開始量產，推升三星晶圓代工在去年第四季度營收至55.44億美元。

三星電子財報顯示，受惠於半導體部門業績亮眼帶動，2021年第四季度營收和獲利皆優於預期，營收更創下歷史新高，幫助三星超越英特爾，登上全球芯片製造龍頭寶座。

三星電子去年Q4營收達到76.57兆韓元，淨利年增64%。2021全年淨利年增51%，達到39.9兆韓元，營收年增長18%，達到279.6兆韓元。2021年，三星電子最賺錢的業務非內存芯片莫屬，去年半導體部門營收年增29%，達到94.16兆韓元。

三星在投資人會議上提及各事業部門進展，其中，晶圓代工去年第四季度營收創下新高，主要原因在於增加了大型HPC客戶銷售，並在HPC應用中獲得了新訂單。展望2022年首季，三星指出，晶圓代工將專注於提高先進製程產量，進而提升供應穩定性。此外，該公司將在2022上半年大量生產第一代GAA製程。

三星表示，公司確認了美國泰勒和南韓本地新晶圓廠的擴產投資。然而，三星也坦言由於先進製程量產爬坡延遲導致成本增加，獲利能力略有下降。

晶圓代工全面發展

據DigiTimes報導，自2017年三星將晶圓代工業務獨立後，已從最早的30家客戶成長到100家以上。據悉，三星的目標是到2026年，客戶數量達到300家以上，而台積電2022年的客戶數量預計將超過500家。

從目前的形勢來看，2022年晶圓代工市場依舊火熱，而三星將多點開花，全面發展。三星現階段在汽車和人工智能領域的芯片製造上，仍處於起步階段，這將是未來其晶圓代工是否能繼續壯大的關鍵。

三星希望盡快量產3nm製程芯片，以爭取AMD和高通的訂單，預計未來三年累計資本支出將佔其營收的70%左右，而台積電大概會在50%。目前，三星正在搶購更多的EUV光刻機。據統計，截止到2020年，台積電的EUV光刻機數量約40台，三星則是18台左右，不到台積電的一半。預計2022年三星會購入大概18台EUV光刻機，拉近與台積電之間的數量差距，總數將達到台積電的60%左右。

先進製程

在先進製程方面，三星一直落後於台積電，這也給了前者很大的前進動力。

三星已經量產的最先進節點是5nm，這方面，該公司明顯落後於台積電，特別是在成熟度和良率方面，去年，採用三星5nm製程的高通Snapdragon 888就出現過熱問題，也輸給台積電5nm製程的蘋果A14、M1芯片效能表現，今年蘋果A15 芯片效能更遠勝S888。

在4nm方面，三星宣布4LPP将在2022年满足该公司客户的要求。由于4LPP依赖于熟悉的FinFET，三星的客户使用此节点将容易得多。此前，三星将其4LPE视为其7LPP工艺的演进工艺，也许这是因为4nm比5nm具有非常明显的PPAc（功率，性能，面积，成本）优势，或者因为存在实质性的内部变化（例如，新材料，极紫外光刻的使用率显著提高等）。据悉，三星在2021年同时提高了其4LPE和5LPP技术的产量，这使其能够为不同的芯片设计提供不同的PPAc优势。

3nm方面，三星計劃在2022上半年推出3nm，目前，三星晶圓代工主要客戶包括高通、IBM、英偉達，以及自家的處理器芯片。

三星3nm製程研發規劃分為2個階段，第一代的GAA GAE（GAA-Early）與第二代3nm GAP（GAA-Plus），2019年稱3nmGAE製程2020年底前展開風險試產，2021年開始量產，但目前未見踪影，外界認為將延遲到2023年才會量產。

儘管三星晶圓代工營收突破新高，但先進製程產能的爬坡稍慢仍侵蝕整體獲利表現，集邦認為今年第一季度改善先進製程產能與良率是當務之急。

成熟製程

三星在近日的年度報告中透露，今年起將擴大成熟製程晶圓代工產能，並製定了中長期擴產計劃，晶圓代工事業將鎖定CMOS圖像傳感器（CIS）所需成熟製程產能，進而確保新客戶與提高獲利能力。這樣，三星不僅在先進製程方面與台積電爭奪市場和客戶，還要在成熟製程市場提升與聯電、格芯、中芯國際、力積電等廠商的競爭力度。市場人士解讀，三星因先進製程良率持續面臨瓶頸，才回頭大力發展成熟製程。

2021年，最緊缺的芯片集中在以28nm製程為主的成熟製程芯片，這使得台積電罕見地在大陸南京廠擴增28nm製程生產線，還在日本熊本縣投資22/28nm製程晶圓廠，顯示出市場對成熟製程芯片的需求緊缺到台積電也必須回頭擴產10年前技術的生產線。

2021年12月，市場傳出聯電將啟動新一波長約漲價，漲幅在8%至12%之間，2022年元月起生效。據中國台灣《經濟日報》報導，聯電將於今年3月起調升全品類晶圓代工報價，漲幅約5%至10%。多家IC設計公司也證實，收到了聯電的漲價通知。

據供應鏈分析，聯電再度漲價的原因有二：一是光阻液等化學材料與周邊耗材價格持續升高，加上晶圓代工成熟製程需求持續火熱；二是新擴充的產能來不及滿足客戶需求。

據悉，聯電今年的資本支出達到23億美元，創下放棄先進製程研發以來最高紀錄，聯電也攜手大客戶簽下長約，擴充在台南科學園區的12英寸厂Fab12A的P5及P6廠區產能，以給予優先提供產能的合作關係，不僅協助客戶確保產能供應，聯電先前表示，目前長約與單一客戶需求，已經達到訂單三分之二，有信心維持高產能利用率。

在行業老大台積電和老三聯電擴產成熟製程的雙重夾擊下，三星也坐不住了，面對全球市場對成熟製程芯片的渴求，該公司決定大規模擴產也在情理之中。而三星在這方面的主要抓手自然是CIS芯片，因為其市場需求量巨大，且仍在增長之中，更重要的是，三星的CIS市佔率全球排名第二，僅次於索尼，無論是設計，還是生產，實力都很雄厚，向市場開放一部分代工業務，是一個不錯的選擇。

據Counterpoint調查統計，全球相機CIS市場收入預計將在2022 年增長7%，達到219 億美元，這主要受智能手機、汽車、工業和其他應用需求增長的推動。

供應商方面，預計索尼將在2022 年獲得39.1% 的市場份額，其次是三星的24.9%，第三是豪威科技（12.9%）。

今年，三星有望進一步縮小與索尼與之間的差距，因為前者將受益於其為中高端智能手機提供具有成本競爭力的超高分辨率圖像傳感器的先發優勢以及積極的產能擴張。

在中國尋找新客戶

本週，在股東大會上，三星電子新任共同執行長Kyung Kye-hyun透露，晶圓代工業務將在中國尋找新客戶。

Kyung預測，今年芯片及零組件部門的年增長率有望優於全球芯片市場的9%，三星會設法擴充產能、滿足吃緊的全球市場。Kyung說，三星的晶圓代工部門將在高增長的中國找尋新客戶，同時也要改善廠房營運、擴充產能。

在被股東問到5nm製程以下芯片良率偏低的問題時，Kyung說，初步擴產需要時間，但運作逐漸改善中。他說，製程愈來愈精密，複雜度也提高了，5nm以下的芯片已逼近半導體裝置的物理極限。

Kyung表示，三星計劃將生產線運作優化以改善獲利及供給狀況，並持續提升已開始量產的製程。

拓展摩爾定律

摩爾定律所發揮的效用越來越弱，業界都在想辦法解決這一難題，三星也在探索這方面的新技術。

在2021年底於舊金山舉辦的第67 屆國際電子器件會議（IEDM 2021）上，三星與IBM 在“3D at the Device Level”討論環節宣布，已攜手在下一代半導體芯片的設計技術上取得了重大突破。據悉，這項突破性的VTFET 新技術，允許晶體管在垂直方向上堆疊。不僅有助於縮小半導體芯片的尺寸，還能夠使之變得更加強大和高效。

在摩爾定律“1.0”時代，行業內的CMOS 晶體管都是以橫向方式構建的。在經歷了數十年的無數次工藝進步之後，現在可以將數十億個晶體管放入一枚小巧的芯片中。

然而隨著工藝日漸逼近原子極限，半導體行業正在向垂直方向積極轉進，受基於溝槽的DRAM 垂直存取晶體管的啟發，IBM和三星在體矽上使用了所謂的“垂直輸送納米片”（簡稱VTFET）和45nm 納米柵極工藝，來製造CMOS元件。

此前的2D 半導體芯片，都是水平放置在矽表面上的，而電流則沿著水平方向流動。不過得益於3D 垂直設計，新技術將有助於突破摩爾定律的性能限制，以達成更高的能源效率。與當前的FinFET相比，VTFET 有望帶來翻倍的性能、以及高達85% 的效率提升。在搞定了柵極長度和間隔尺寸（決定柵極/ 晶體管間距）這兩個關鍵因素之後，3D 垂直器件設計方案使得芯片製造商能夠繼續沿著摩爾定律的方向去發展。

由於降低了靜電和寄生損耗，VTFET 器件有望提供出色的工作電壓和驅動電流。研究人員使用了VTFET 來製作功能性環形振盪器。結果發現，與橫向參考設計相比，新技術可減少50% 的電容。

基於MRAM的內存計算

三星的核心業務是存儲器，這是其營收的主要來源。因此，該公司一直在該領域的前沿技術研究方面持續投入。

例如，今年1月，三星電子宣布，已成功展示世界上首個基於MRAM（磁阻隨機存取存儲器）的內存計算。這項研究由三星高級技術研究所（SAIT）牽頭，與三星晶圓代工業務和半導體研發中心合作進行。

目前，在內存計算方面，開發方向主要有RRAM（電阻式隨機存取存儲器）和PRAM（相變隨機存取存儲器）。相比之下，儘管MRAM 具有操作速度、耐用性和大規模生產等優點，但迄今為止很難將MRAM用於內存計算。這種困難來自於MRAM 的低電阻，由於MRAM 在標準的內存計算架構中使用時不能享受降低功耗的優勢。

三星電子的研究人員通過架構創新為這一問題提供了解決方案，他們開發了一種演示內存計算的MRAM 陣列芯片，通過用一種新的“resistance sum”電阻來取代了傳統標準內存計算架構中的“current-sum”，解決了單個MRAM 器件的小電阻問題。隨後，三星的研究團隊通過運行這種MRAM 內存計算芯片來測試其性能，以執行人工智能計算。該芯片在對手寫數字進行分類時達到了98% 的準確率，在從場景中檢測人臉時達到了93% 的準確率。

結語

2022年，無論是晶圓代工業務中的先進製程、成熟製程，還是存儲器，或是前沿半導體技術，以及全球各主要市場的拓展，三星正在全方位拓展其邊界。各領域的競爭對手或將感受到更多來自於三星的壓力。