先進製程與先進封裝雙馬車,讓台積電能邊稱王邊廣積糧

作者 | 發布日期 2020 年 09 月 01 日 8:00 | 分類 Samsung , 晶圓 , 晶片 Telegram share ! follow us in feedly


晶圓代工龍頭台積電全球市占率約 55%,市值排名全球第十大。根據高科技產業研究機構 TrendForce 最新預估,2020 年第三季全球晶圓代工業者營收將成長 14%,其中,台積電第三季營收年成長高達 21%,這麼大的量體卻屢屢繳出令市場驚豔的成長性,相較之下,市占率排第二的三星電子年成長僅 4%。

台積電如何甩開高喊「半導體願景 2030」窮追不捨的三星,並且能一邊維持成長動能一邊稱霸產業,從 8 月 25  日台積電舉辦的 2020 年度全球技術論壇就能找出一些蛛絲馬跡與解答。

衝刺先進製程,7 奈米兌現業績,2 奈米投入研發

在甫舉行的技術論壇中,台積電總裁魏哲家針對台積電 7 奈米、5 奈米、3 奈米及 2 奈米製程、封裝技術發展及未來布局關鍵,進行專題演講。

魏哲家從目前具備量產能力的 7 奈米(N7)產品談起。他透露,2018 年 4 月開始量產的 7 奈米製程晶片近期達出貨 10 億顆里程碑,出貨占今年第二季晶圓銷售金額 36%。

魏哲家還指出,N7 量產一年後,N7+ 強化版也正式量產,成為全球第一個進入商業量產的 EUV 半導體製程。

根據 TrendForce 預測,台積電第三季營收主力為 7 奈米製程,受惠於 5G 建設持續部署、高效能運算和遠端辦公教學的 CPU、GPU 等強勁需求,產能維持滿載。目前 5 奈米製程已進入量產階段,正計劃努力擴產,強化版 5 奈米製程則預計明年量產。

同時台積電也積極布局更先進的 N4 與 N3 製程。N4 是台積電 5 奈米家族的最新成員,可進一步提升效能、功耗、密度以滿足多樣化產品需求,預計 2021 年第 4 季正式試產;N3 為 3 奈米製程,計劃 2021 年試產,2022 下半年量產。

魏哲家指出,N3 的定位是成為全世界最先進製程技術。技術業務開發資深副總經理張曉強補充,3 奈米製程雖延用 FinFET(鰭式場效電晶體)技術,卻採用全新節點技術,運算速度增加 10%~15%、功耗降低 25%~30%、邏輯電晶體密度增加 1.7 倍。

張曉強還透露,2 奈米也已投入研發,預計最快 2024 年後現身。

在技術佈局,積極追趕台積電的三星也並未慢下來,三星第 2 季財報會議表示,5 奈米製程於 2020 年第 2 季開始量產,並預計下半年拓展用戶,正式大量投產。顯示雙方在 7 奈米以下製程的戰局越來越激烈。

雖說 20 奈米世代後,奈米製程定義出現分歧,變得有些像紙上數字遊戲。不過,台積電推動製程的優勢,確實是大家有目共睹。

值得一提的是,台積電衝刺先進製程的同時,也採取穩健路線,確保製程推進順利。例如導入 EUV 時,相比技術不成熟時就直接全面採用 EUV 的三星,台積電在沿用 FinFET 推出 7 奈米產品的基礎上,再推出 EUV 進階版,確保量產良率。又或者,考慮到 7 奈米以下投資金額巨大,台積電也會採取和大客戶共同研發的策略,並確保拿到訂單後準確預估規模。

公布先進製程訊息方面,相比對手,台積電也顯得更謹慎。張曉強表示,接下來台積電準備興建新的研發中心。新建研發中心將容納 8 千名工程師及科學家生活工作,並擁有一條全世界最先進的研發產線,預計 2021 年啟用。

擴充產能方面,台積電也動作不斷,近期砸逾新台幣 50 億元向家登、力特與益通買下南科廠區。負責營運組織的資深副總經理秦永沛強調,台積電每年持續投資 100 億美元以上擴充產能,產能位居全球第一,並大幅超越三星 3 倍以上。

先進封裝將是下一個決勝場域

然而,隨著摩爾定律面臨諸多瓶頸、先進製程逼近物理極限時,業界普遍認為,先進封裝技術會成為晶圓代工領域的另一重要戰場。

三家龍頭均已提早布局先進封裝技術,製程落後的三星更期望以封裝技術為發力點,藉助 3D IC 封裝技術 X-Cube 挑戰台積電。

據三星公布,X-Cube 技術將邏輯與 SRAM 向上堆疊以減少晶片面積,再以直通矽穿孔(TSV)技術,提升系統整合晶片的資料處理速度,使之可搭載高容量記憶體解決方案,增加用戶設計自由度同時改善功耗。三星已正式宣布,3D IC 封裝技術 X-Cube 將可用於 7 / 5 奈米。

而在布局先進封裝技術的部份,台積電也絲毫沒有示弱。台積電認為,目前 2D 半導體微縮已不符合未來的異質整合需求,3D 半導體微縮成為可滿足未來系統效能、縮小面積、整合不同功能等解決方案。

魏哲家強調,台積電也將 CoWoS、InFO-R、ChiponWafer、WaferonWafer 等先進 3D 封裝技術平台匯整,未來將統一命名為「TSMC3DFabric」。此平台將持續提供介面連結解決方案,以達成用戶在整合邏輯晶片、高頻寬記憶體及特殊製程晶片的需求。

台積電 3D IC 封裝技術,預計 2021 年正式亮相。業界預計,三星爭取主動先進封裝進擊,可能自 2022 年開啟。

過去,台積電憑著 InFO 封裝技術力,奪下蘋果訂單,這對三星而言是教訓在先,對台積電則可謂是乘勝追擊。

台積電不與客戶競爭,有 33 年的客戶信任優勢

目前,台積電 7 奈米產品供不應求,5 奈米接單不斷,3 奈米首波產能由已釋出 MacBook 新單的蘋果包下。

最新訊息顯示,蘋果也已提前包下 2 奈米產品首波產能。

儘管在中美貿易衝突加劇下,市場傳出擔憂的聲音。但目前看來,由於手上握有蘋果、AMD、NVIDIA、聯發科、高通等大公司訂單,台積電並無訂單銳減之虞。就連魏哲家也表示,相比以往,用戶更積極導入先進製程。

三星方面,據媒體報導,目前已拿下高通、IBM 及思科、Google 訂單。但也有業者透露,三星 7 奈米 EUV 製程接單寥寥,5 奈米製程也沒有拿下高通以外大額訂單,與台積電的接單狀況形成對比。

憑著技術領先,台積電的搶單表現並不令人意外。不過比起競爭對手三星,台積電不得不提的優勢一定是用戶信任。

受限於基因,三星的劣勢顯而易見。一方面,三星自營智慧手機和 CPU 業務,與蘋果、高通等廠商有競爭關係;另一方面,半導體代工用戶需向有競爭關係的三星提電源供應路設計圖,難免有牴觸心理。

這場剛過去的台積電技術論壇,魏哲家演講最後強調,台積電 33 年來與用戶建立的信任關係,是台積電能持續發展的核心價值。台積電始終保持不與用戶競爭、不推出自有產品的原則,投注所有資源確保各家客戶的成功。

結語

早在 2017 年張忠謀就預測,台積電與三星的競爭或將演變為戰爭。

目前來看,儘管三星極力追趕,嘗試奪取台積電寶座,但差距尚未縮小。而憑著先進製程和封裝技術,加上搶單實力,台積電坐穩晶圓代工龍頭同時,正全方位深挖護城河,確保維持與競爭對手的差距。

(首圖來源:台積電

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