三星的良率問題待解台積電好事不斷
在追趕台積電的路上,三星又有新動作。前幾天,三星宣布將其第二代3nm製程製程的命名改為2nm,並已經將此消息通知了客戶和合作夥伴。去年,有報道稱該公司將更改該製程的名稱,現在,得到了三星官方的確認。三星稱,該製程將在今年底前開始大量生產。
IC設計公司人士表示:「我們收到了三星電子的通知,他們將第二代3nm更名為2nm。我們去年與三星簽訂的第二代3nm製程晶圓代工合約也被改名為2nm,我們需要在不久的將來重寫合約。”
此次更名是三星為了提升晶圓代工品牌影響力,達到良好行銷效果所採取的措施。前幾年,三星曾經做過類似的事情,2020年,在從7nm製程轉向5nm時,就曾將其第二代7nm製程更名為5nm。那之後,英特爾決定大力發展晶圓代工業,為了在先進製程命名上“不吃虧”,以追趕台積電,也有過類似的更名操作,才有了現在的Intel 7和Intel 4等工藝名稱。無論是三星,還是英特爾,對製程節點進行更名,首先說明它們非常看重晶圓代工業務和市場,透過這樣的操作,可以對標台積電的製程節點,在行銷上不落下風。
近兩年,三星晶圓代工業務在先進製程上逐漸縮小了與台積電的差距,特別是在2022 年6月,三星電子成為全球首家量產基於全環柵(GAA)製程的3nm製程晶片公司。依照該公司的計劃,要在2024年量產第二代3nm製程晶片,並在2025年量產真正的2nm晶片。透過更名,三星將2nm量產時間提前了。
據悉,三星獲得了日本人工智慧新創公司Preferred Networks(PFN)的人工智慧(AI)晶片訂單,將採用2nm製程。業界分析認為,三星之所以能拿到PFN的2nm訂單,是因為其具備記憶體和晶圓代工服務的綜合能力,可以提供高頻寬記憶體(HBM)生產和先進2.5D封裝的全套解決方案。
三星的良率問題待解
自從進入5nm製程時代以來,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製程節點上,三星率先引進了全新的GAA架構電晶體,與以往使用的FinFET電晶體有較大差別,也使良率問題進一步放大。
根據Notebookcheck報道,目前,三星的3nm製程良率在50%附近徘徊,仍有一些問題需要解決。三星2023年曾表示,其3nm製程量產後的良率已達60%以上,不過,現在看來,當時過於樂觀了。
今年2月,根據韓媒報道,三星新版3nm製程有重大問題,試產晶片均有缺陷,良率為0%。報告指出,採用3nm製程的Exynos 2500晶片因瑕疵未能通過品質測試,導致後續Galaxy Watch 7的晶片組也無法量產。報告指出,由於Exynos 2500晶片試產失敗,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。
為了追趕台積電,三星的3nm製程製程採取了較為激進的策略,主要體現在GAA電晶體架構上,台積電的3nm仍採用FinFET。2nm才會轉向GAA電晶體,激進的結果就是在良率上付出一些代價。不過,雖然三星的3nm製程良率問題很大,但在4nm製程的表現好多了,良率已提升至75%。
整體來看,要趕上台積電,三星必須徹底解決良率問題。
台積電好事不斷
相對於三星晶圓代工業務的艱辛,近期,台積電顯得順風順水。
根據韓媒BusinessKorea報道,全球市值追蹤網站CompaniesMarketCap統計顯示,截至今年1月28日,台積電市值為6,081.5億美元,遠高於三星的3,644.3億美元,兩者差距擴大至2,437億美元。相較之下,2022年底,台積電市值僅3,863億美元,僅比三星高出933億美元。
台積電市值自2021年底超過三星以後,幾乎年年領先。2020年底,三星市值還有5008億美元,比台積電的4881億美元高出127億美元,但2021、2022、2023年,台積電的市值分別高出三星1338億、933億、1378億美元。
進入2024年以來,三星市值下降9.24%,台積電市值上升12.75%。
台積電2023年財報顯示,全年營收692.98億美元,年減4.5%,但優於預期。
專門研究半導體公司的金融分析師Dan Nystedt表示,以2023年營收進行衡量,台積電首次成為全球最大的半導體製造商。該公司2023年693億美元的營收表現,超過了英特爾的542.3億美元和三星的509.9億美元。
展望2024年,台積電總裁魏哲家表示,隨著半導體庫存恢復到健康水位,今年整體半導體產值(不含記憶體)預計年增10%,預計晶圓製造產業年增約20%,預估台積電在AI、高效能運算(HPC)需求帶動下,全年營收有機會成長21%~25 %。
從魏哲家的判斷可以看出,台積電將今年的營收重點聚焦在了AI和HPC上,而此前在半導體週期下拯救多家半導體巨頭業績於水火的汽車晶片代工業務則並沒有被提及。從營收結構來看,物聯網和汽車業務佔台積電總營收的比重也在下滑。2023年第四季,汽車業務佔該公司總營收的5%,環比持平,年減了1個百分點,物聯網業務佔總營收的比重為5%,季減4個百分點,年減3個百分點。
大客戶訂單湧入
目前,台積電手握眾多AI晶片大單,包括英偉達、AMD和英特爾,還有眾多AI晶片創業公司也在台積電投片,且採用最先進的4nm、3nm製程。業界認為,英偉達將在3月17日舉行的GTC大會推出最新一代Blackwell架構B100 GPU,將採用台積電3nm製程。
Dan Nystedt估計,2023年,蘋果佔台積電收入的25%,向台積電支付了175.2億美元。同時,英偉達向台積電支付了77.3億美元,佔其2023年收入的11%。
“2023年,台積電的前10名客戶佔其收入的91%,高於2022年的82%”,Nysted在X帖子中寫道:“這些公司包括聯發科、AMD、高通、博通、索尼和Marvell。 」
多年來,蘋果一直是台積電的頭號客戶,而且在未來多年內一直是台積電的第一大客戶。隨著市場對AI處理器需求的增加,英偉達在台積電收入中的份額可能會在2024年增加,該公司已經預訂了3nm製程和CoWoS封裝產能。今年,AMD在台積電收入中的份額有希望達到10%,該公司面向資料中心的EPYC處理器銷量正在增加,其用於AI和HPC的Instinct MI300系列GPU的市場需求量也很大。
今年,英偉達新品H200、AMD的MI300將對台積電的3nm製程提供大量訂單。英特爾下一代低功耗架構Lunar Lake MX(LNL)CPU將使用台積電的N3B製程,近期,台積電開始加速進度,Arrow Lake H/HX的CPU也將採用3nm製程,可望進一步提升台積電產能利用率。
由於先進製程需求持續成長,台積電計畫在2024年底將3nm產能利用率提升至80%。
在大量客戶訂單湧入的情況下,今年第一季,台積電8吋晶圓產能利用率穩定回升,12吋產能利用率更是超過了80%。在代工報價超過1萬美元的5nm、4nm製程方面,2023年第四季佔台積電營收比重已升至35%,全年為33%,2023年底產能利用率接近90%,目前接近滿載。代工價近2萬美元的3nm(N3B、N3E)產能利用率更是由2023年底的75%升至95%,首季月產能已提前達到10萬片。
台積電計畫於2025年推出2nm製程,將採用奈米片製程。該公司已經啟動了2nm試產的前置作業,預計導入最先進AI系統來加速試產效率,目標是今年試產近千片,試產順利後,將導入後續建設完成的竹科寶山Fab 20廠。
熊本廠迎大單
台積電在日本新建的熊本廠,也迎來了大單,近期,全球CIS影像感測器龍頭索尼大舉在台積電熊本新廠下單。
2023年第四季,CIS市場開始回暖,加上AI市場需求強烈,各式終端應用都開始採用專為AI開發的鏡頭,CIS組件可望出現新一波鏡頭換新潮。
索尼看好未來車用和消費性電子商機,將大量採用台積電22nm製程生產CIS和影像訊號處理器(ISP)晶片。
目前,台積電熊本廠正在進行裝機作業,預計今年第四季投片量產,以40nm、28nm、22nm製程為主,為車用、工業等客戶提供晶圓代工產能。
加大研發投入,甩開競爭對手
在3nm製程技術順利實現量產,以及2nm製程技術即將進入量產的關鍵時刻,2023年12月,台積電對研發團隊發放了12月特別貢獻獎金,以表彰他們為技術研發所做的努力。台積電證實了這項舉措,表示此舉旨在激勵和留住人才。
台積電一直高度重視研發投入。據報道,2022年,該公司的研發費用高達54.7億美元,主要用於擴大技術領先優勢。2023年6月,台積電發布了永續發展報告,公佈了員工的平均薪酬統計數據,並表示大部分員工都參與了股權激勵計劃,以八五折的價格購買並持有公司股票。
台積電發放分紅獎金也不手軟,2021年員工業績獎金與分紅總計約712億元新台幣,以5.7萬人計算,平均每人約125萬元。近兩年的分紅更是創歷史新高與次高,2022年,員工業績獎金與分紅總計約1,214億元,以6.5萬人計算,平均每人可分到186萬元,分紅金額較前一年大增約七成,創台積電歷史新高,平均員工獎金年增率達49.5%。2023年,這樣的激勵措施依然在延續。
在持續、大量的研發投入下,台積電先進製程一直處於業界龍頭位置。目前,5nm製程已進入量產第三年,為台積電貢獻了26%的營收。此外,4nm製程技術自2022年開始量產,並推出了N4P和N4X等升級版本。3nm製程2022年開始量產,升級版本N3E於2023下半年量產。
在更先進的2nm製程技術方面,台積電已向主要客戶,如蘋果和英偉達展示了原型製程測試結果。2nm製程將於2025年開始量產,預計蘋果將成為主要客戶。另外,專為更高功率負載設計的高效能運算製程技術將在之後推出。
台積電總裁魏哲家曾表示,公司不會低估競爭對手,但自家N3P製程的PPA在成本和技術成熟度上優於競爭對手的18A過程。未來的2nm製程將是業界最先進的技術。
今年2月底,魏哲家表示,台積電不與客戶競爭、贏得客戶信任,或許對手會追上製程與技術,但台積電純晶圓代工模式獲得客戶信任,是決勝關鍵,韓國和美國的競爭對手都有技術和產品想跟台積電競爭,但都敗下陣來。關於競爭對手,用魏哲家的原話就是,想與台積電競爭,「門都沒有」。
魏哲家暗示的對手,就是三星和英特爾。
結語
在晶圓代工市場,三星的不斷追趕,確實取得了一定效果,特別是在3nm製程方面,台積電相對於三星的優勢,相比於前些年的7nm和5nm,已經減少了,但是,差距依然存在,而且,三星在將3nm工藝繼續向前推進的過程中,遇到了諸多問題,如良率和營銷等,眼下,三星正在著手解決這些問題,但難度不小。
反觀台積電,在全球電子半導體業整體不景氣的2023年,該公司的技術演進和營收表現依然穩健,而且穩健的令對手有些絕望。今後幾年,三星和英特爾晶圓代工業務的日子不好過。
對三星來說,挑戰更多,該公司既要追趕台積電,還要預防半路殺出的英特爾。而且,不只在晶圓代工業務方面,三星在其它原本賴以成名的業務領域也響起了警報,如顯示面板。
近期,供應鏈顧問公司DSCC發布了一份報告,2023年第四季度,京東方超過三星,出貨量位居可折疊顯示面板市場第一。自2019年第三季進入可折疊市場以來,三星的出貨量一直處於領先地位,採購量也處於第一的位置,然而,這些都在2023年第四季被終結了。
報告顯示,2023年第四季度,京東方佔據了可折疊面板市場42%的份額,位居第一,三星則從第三季度的76%斷崖式下滑至第四季度的36%。根據DSCC分析,三星第四季度可折疊面板出貨量環比下降了70%,該機構表示,京東方市場份額的激增,很大程度上歸功於華為可折疊手機的大幅增長,華為在第四季度的採購量比上一季成長了122%。