今年6月,拓墣家当研究院发布2019年Q2环球十大晶圆代工厂排行榜,数据显示,在芯片代工市场整体下滑的场合排场下,头部玩家也不堪重压,2019年第二季度10大厂商总营收为153.6亿美元,同比低落8%。

个中,台积电以75.53亿美元的营收位居第一,市场份额高达49.2%,盘踞着芯片代工市场半壁江山,三星电子则以27.73亿美元营收紧随其后,市场份额为18%。

虽然三星电子的市场份额离台积电还有不少差距,但比较之下,纵不雅观分别凭13.36亿美元和11.6亿美元位列第三、第四的格芯与联电,三星电子成为唯二份额破10%,且能与台积电对台较劲的玩家。

实际上,台积电与三星电子之间的博弈相持已久,本来在制程工艺上还有英特尔这个不可鄙视的劲敌,但近年来它在制程竞赛上的表现并不积极,一派坐山不雅观虎斗之态,因此三星电子和台积电之间的缠斗在业界显得更加刺目耀眼。
(芯片终极战事!
谁是制程之王?)

一枚随心所欲变换图案的胸章背后的技能

订单争夺赛中,前段韶光三星电子吞下英伟达下一代GPU肥单,并有传闻它也将高通骁龙865订单收入囊中。
而彭博社和Digitimes在今年5月陆续宣布,台积电凭借前辈的7nm EUV(N7+)制程,紧握苹果A13处理器和华为海思的麒麟985订单。

芯片制程大战中,三星电子的7nm制程与台积电比较虽面世较晚,但在今年8月7日,三星电子正式发布了环球首颗采取7nm EUV工艺制成的Exynos 9825芯片。
台积电则在今年5月宣告已开始量产采取EUV光刻技能的N7+,并操持在2020年量产3nm。

如今,距戈登·摩尔提出的“摩尔定律”已过去了54年,关于“摩尔定律已去世”的论调也已传声数年。

这次,芯潮将目光聚焦在台积电和三星电子的十年拉锯战,通过深度调查,看清两家芯片代工巨子之间的对战背后的芯片家昔时夜局。
在这个分外的韶光点,可以看到台积电和三星电子的芯片代工战已经搅动从芯片到5G、消费电子多个家当,其手腕和细节远比想象中繁芜和精彩。

▲三星电子与台积电市场争夺战关键点

01

芯片代工抢单拉锯战

提及台积电和三星电子的芯片代工之战,一定绕不开双方竞抢商业订单的话题。

实在早在2014年,双方就已开始在相互打劫代工话语权。
当时,一起在制程工艺研发上不断超速跃进的台积电,已然拥有了和三星电子对抗的实力,并顺利用28nm工艺从后者手中抢获了苹果的iPhone A8订单,三星电子只能抱着32nm制程遗憾退场。

转眼到2015年,三星电子因其14nm芯片工艺的突飞年夜进,并开出比台积电更低的代工用度,抢回高通、AMD和NVIDIA等不少大客户订单。

然而,当时环球手机市场正开始略显衰退之色,并在2016年涌现颓势,市场高端智好手机需求下滑,导致高端芯片的需求也随之减少。

但已经在先前一波对抗中尝到甜头的三星电子并不知足于此。
于是,它将目光重新放在了苹果iPhone芯片这块肥肉上。

原来苹果在2015年推出iPhone 6s时,其A9芯片的代工订单是由台积电和三星电子分食。

▲iPhone A9芯片

但别忘了,与台积电只专注代工芯片制造不同,三星电子的整体业务十分广泛,芯片代工只是个中的一小部分,更别说它在移动终端也有弘大的智好手机业务。
这意味着,三星电子的芯片也自产自销。

但是,一向不喜好把鸡蛋都放在一个篮子里的苹果公司感到了危急。

一方面,从2011年起,苹果和三星电子就因专利战陷入了长达七年的官司泥沼,紧张环绕产品的实用和设计方面。
虽然三星电子曾在2015年赞许向苹果赔付5.48亿美元,但双方并未真正和解,再次进入上诉流程。

另一方面,在2012年,三星电子的竞争力不断提升,不仅成为了苹果iPad最大的屏幕供应商之一,还垄断了iPad的NAND闪存、DRAM内存和其他核心配件,在一台均价560美元的iPad供应链中霸占了36%的份额。

与此同时,当时的台积电与三星电子比较,前者不仅在芯片制程工艺、封装工艺和出货量上都更为成熟,本钱也更低,自然成为了苹果的优选。

基于这不可避免的多元竞争关系,苹果和三星电子彻底分离,将三星电子芯片代工拒之门外。
随后,苹果2016年iPhone 7/7 Plus的A10 Fusion芯片、2017年iPhone 8/X的A11 Bionic芯片,这些代工订单基本由台积电独食,分别采取了16nm制程和10nm制程。

▲iPhone A11 Bionoc芯片

面对这笔得而复失落的肥单,三星电子也不是没有努力过。

可三星电子未曾料到,2017年5月,台积电宣告其7nm制程工艺成功试产,并将于2018年开始量产,而当时三星电子要完成7nm工艺的研发也得等到一年后了。

随后6月,64岁的三星电子CEO权五铉亲自赴美拜访苹果高层,想要借双方在OLED屏幕方面的互助关系,试图在苹果A12处理器的订单上分一杯羹。

但事实证明,当时台积电的7nm制程工艺无论是在能效、功耗还是运算速率上,均优于三星电子。
不仅是苹果,就连华为海思、高通、英特尔和联发科等都纷纭投入台积电怀抱,三星电子抢单操持流产。

在7nm上吃了亏的三星电子,在2018年4月正式完成7nm制程的研发,随后便在10月宣告了7nm EUV工艺的量产操持。

▲三星Exynos芯片

起初,由于三星电子的7nm EUV工艺技能不足成熟,一度未曾被市场认可。
直到今年,三星电子的这一尴尬情状才稍见好转。

三星电子凭借着7nm EUV工艺技能和低价抢单手段,先是在今年6月抢下了英伟达大单,卖力生产英伟达操持于明年推出的下一代GPU。
随后又有家当链传言,三星电子重新得到高通骁龙865处理器订单,并将在今年年底前实现量产。

另一方面,彭博社曾在今年5月宣布称,台积电将连续独食苹果A13处理器,准备进行大规模量产,此外Digitimes也在5月透露,台积电准备在第三季度开始量产华为麒麟985。

虽然,这些都表明台积电的手里还有几张分量十足的底牌,但对三星电子来说,今年可是它首次在7nm领域抢下台积电的大客户订单。

这也意味着,三星电子和台积电的芯片代工抢单大战再次打响。

02

三星电子扩大代工业务,直追台积电

实际上,曾经三星电子的芯片代工业务一贯“仰人鼻息”,并不是一个独立的部门。

2017年之前,三星电子的半导体帝国紧张运营着存储芯片和非存储芯片两大部门。
个中,后者又被称为S.LSI(System LSI),紧张卖力IC设计和Fab芯片代工,为其客户和自家的智好手机生产芯片。

但在移动终端厂商们看来,他们与三星电子之间存在的竞争关系,在三星电子的这种业务构造下存在着较大的商业风险。
因此,三星电子芯片代工业务的发展一贯受到阻碍。

2016年,三星电子的半导体业务营收以401.04亿美元位居天下第二,市场霸占率达11.7%,仅次于英特尔。
然而,三星电子的芯片代工部门在这一年的营收仅为44亿美元。

为了进一步扩大自身的芯片代工业务,提高半导体市场的竞争力,2017年5月,三星电子宣告将组建一个新的芯片代工业务部门,紧张为高通和英伟达等客户供应芯片代工做事,个中包括移动处理器和其他非存储芯片。

不仅如此,2018年初,三星电子干系卖力人曾放出狠话,表示要在2018年底实现超越联电和格芯,跃升芯片代工市场份额第二的目标,并在未来直逼台积电。

那时,台积电已在芯片代工领域驰骋多年。

据拓墣家当研究院公布的数据显示,2017年台积电的营收为320.4亿美元,以55.9%的市场份额稳坐第一。
而当时排名第四的三星电子,芯片代工业务的营收为43.98亿美元,市场霸占率7.7%。

有趣的是,在这十大代工厂中,只有三星电子是唯一的IDM(Integrated Design Manufacturing ,整合组件制造商)厂商,虽远不及台积电,但也是环球最大的IDM代工厂。

▲拓璞家当研究院发布2017年环球前十大晶圆代工厂排名

那么三星电子在2018年是否达成了目标呢?

实际上,2018年上半年,三星电子的晶圆代工业务营收为21.64亿美元,同比降落2.2%,市场霸占率为7.4%。
反不雅观一哥台积电,上半年营收163.08亿美元,相称于7个半三星电子,并瓜分着56.1%的市场霸占率。

▲拓璞家当研究院发布2018年上半年环球前十大晶圆代工厂排名

但市场调研机构IC Insights统计,三星电子的芯片代工业务营收在2018年将增长至100亿美元,以14%的市场霸占率超越位列第二的格芯。
同时,台积电的营收也将达到347.65亿美元。

值得把稳的是,IC Insights的报告还指出,三星电子市场霸占率的迅速提高紧张得益于芯片代工部门的独立,把其自产自销的Exynos芯片归在了芯片代工业务的营收中。

然而事实证明,三星电子不仅做到了,并且其营收还势如破竹般增长,将格芯和联电甩在了背面。

截至今年6月,拓璞家当研究院发布2019年Q2环球前10大晶圆代工营收数据。
数据显示,当下环球芯片代工需求仍不才滑,台积电Q2营收达75.53亿美元,同比降落4%,市场霸占率达49.2%。

三星电子Q2营收为27.73亿美元,同比降落9%,市场霸占率为18%,仅次于台积电。
而本季度的格芯、联电以及中芯,其市场霸占率均未达10%。

▲拓璞家当研究院发布2019年Q2环球前十大晶圆代工厂排名

目前看来,台积电在环球的芯片代工市场中,仍旧无出其右,而三星电子则是一支最有机会在未来市场中寻衅台积电的潜力股。

但须要把稳的是,今年第一季度中,台积电和三星电子的市场霸占率分别为48.1%和19.1%。
如此看来,这两季度以来,两者之间的差距不仅没有缩小,反而呈小幅拉大之势。

03

7nm制程领域大战激烈

如今,在环球芯片代工市场中,7nm制程技能是战况最为激烈的一处沙场,也仅剩下台积电和三星电子双方对峙,上演了一场又一场“神仙斗殴”。

率先在7nm领域取得上风的台积电,在2018年实现量产后,凭这一技能陆续将苹果A12、华为麒麟980和高通骁龙855大客户订单收入囊中。

今年6月,台积电总裁魏哲家在上海技能论坛上表示,台积电作为环球第一家大规模量产7nm工艺的晶圆代工产,目前市情上所有采取7nm制程工艺的芯片全都是由台积电生产。

据台积电2019年第二季度数据显示,该公司今年Q2营收77.46亿美元,个中7nm芯片的出货量就占了芯片业务总营收的21%,位列第二。
第一则是16nm制程,占比23%。

▲台积电2019年Q2财报中芯片制程营收分布

诚然,在7nm这一节点上掉队的三星电子,险些就只能和自己玩。

直到2018年,三星电子才正式完成7nm制程研发。
但不甘心让台积电一家独大的它,便随后在10月宣告量产7nm EUV操持,并将在2020年1月实现正式量产。

凭借这项7nm EUV技能,三星电子纷纭拉客,终于在今年抢回了英特尔的芯片大单。

EUV(Extreme Ultraviolet Lithography)又称极紫外光刻,是一种采取13.5nm长的极紫外光作为光源的光刻技能,对光照强度、能耗效率和精度等都有极高哀求。

现在,大多数芯片生产利用的都是一种名为DUV(深紫外光刻)的技能,波长193nm。
但随着半导体工艺的发展,芯片晶体管的面积和密度越来越靠近物理极限,DUV技能在制造芯片时会产生严重的衍射征象,难以推进着制程工艺的进步,因此EUV技能就成为打破这一瓶颈的关键。

但目前,环球仅有荷兰公司ASML节制着高端光刻机的核心技能,设备的造价本钱十分高昂,并且该公司在今年年初表示,2019年仅出货30台EUV设备,每台售价超过1.2亿美元,险些是DUV光刻机价格的2倍。

这么看来,能够抢到一台EUV光刻机设备无疑是对芯片代工厂实力和财力的双重磨练。

▲ASML生产的第四代EUV光刻机

去年,ASML公开了EUV光刻机的预定情形,各大厂商共预定了21台光刻机,个中台积电占了10台,三星则占了6台。
而这,也将成为它们在7nm制程竞赛中拔得头筹的关键。

三星电子官方表示,其7nm EUV工艺相较于自己的10nm,不仅能将芯片面积减少约40%,还能提升50%能效,并和其他7nm工艺比较,能效也将提升10%。

紧接着在今年8月7日,三星电子公布了采取7nm EUV工艺的Exynos 9825芯片。
官方称,该芯片性能将提升20%至30%,同时耗电量也将减少30%至50%。

值得一提的是,三星电子推出的Exynos 9825也是环球首颗7nm EUV芯片。

另一方面,早在今年5月,就有宣布称台积电已开始量产7nm+ EUV,并由华为麒麟985先行,同时苹果的A13芯片也瞄准了这一技能。

虽然双方都并未官宣将采取台积电的7nm+ EUV技能,但就目前来看,台积电和三星电子在7nm EUV制程的对决上,三星电子确实以Exynos 9825占了先机。

▲三星Exynos 9825芯片

04

7nm制程以下,抢先占领物理极限

实在,在7nm以下的制程工艺方面,三星电子和台积电也还是打得火热,但以口水战为主的身分更大。

今年6月,台积电正式官宣6nm工艺,其采取EUV技能,晶体管密度比较7nm提升了18%。
同时,该工艺估量在2020年第1季度进入试产阶段。

在5nm制程方面,2018年6月,台积电宣告将投资250亿美元研发5nm工艺,并在今年3月进入了风险试产阶段,估量将在明年2月实现量产。

此外,台积电也早把3nm工艺的研发提上日程。
今年7月,官方表示3nm制程正处于早期研发阶段,其尺寸将比前一代缩小30%,估量将在2020年实现量产。

乃至在2nm工艺节点上,台积电同样布下了局。
今年6月,台积电宣告正式启动2nm工艺研发,估量将于2024年投产。

三星电子也不甘掉队,它在前段韶光公布了最新的芯片代工操持路线图,其6nm、5nm和4nm工艺也将纷至沓来。

▲三星最新公布的芯片制程路线图

路线图显示,三星电子首先操持将在今年下半年量产6nm LPP(6nm Low Power Plus),该工艺作为三星电子7nm LPP的加强版,其晶体管密度也将提升10%,并实现更低功耗。

其次,5nm LPE(5nm Low Power Early)将在今年内完成流片,并于明年上半年投入量产。
5LPE不管是在性能、功耗还是核心面积上都将得到一定的提升。

同时,4nm LPE(4nm Low Power Early)将会在今年内完成设计,并将在2020年实现首次流片,2021年投入量产。

三星电子表示,这三项工艺技能,实际上是在其7LPP工艺的根本上不断推进得来的。

同样,三星电子也将其工艺研发的触手伸向了3nm节点。
此前2018年12月,三星电子曾表示其3nm工艺已完成性能验证,将在2020年实现大规模量产。

▲台积电与三星电子的芯片制程之战节点

05

结语:两大芯片代工巨子迎来新竞赛浪潮

如今,三星电子和台积电在芯片代工领域仍在持续火拼。

一方面,三星电子虽然在过去几年与大客户订单失落之交臂,但今年凭7nm EUV工艺强势抢单英伟达后,也意味着其向台积电重新宣战。

另一方面,台积电一贯以来坐拥着芯片代工市场的半壁江山。
三星电子自重新调度其半导体业务构造后,一起打破重围,其市场份额也从环球第四斩杀到仅次于台积电的地位。

在芯片制程领域,7nm及以下领域虽仅剩台积电和三星电子对打,但双方在制程上的不断研发和力争量产,也将是一场漫长而激烈的抢食战。

与此同时,这也是纯芯片代工巨子和百口当链电子巨子之间的一场对决。

台积电作为芯片代工模式的创始者,自1987年创立以来,经由了32年的发展,已然成为环球最大的芯片代工企业。

而三星电子想要将公司业务布局百口当链的野心也日益明显,一边忙着推进其智好手机等移动终真个业务发展,一边也不忘提高自身在半导体领域的竞争力。

虽然,今年环球政治和经济的摩擦影响了芯片代工市场的需求,各大芯片代工厂商营收同比均成下滑之势,但整体芯片市场随着芯片AI化和云端AI芯片的创新,其发展势头仍较可不雅观。

芯片代工领域的头部玩家格局亦未定型,各方玩家还在一直厮杀。

特殊是韩国半导体家当也正面临着危急关头,以三星电子为首的韩系玩家不甘掉队,它们既不想连续受到日本在半导体原材料方面的限定,同时三星电子作为百口当链的电子巨子,也不想输给代工厂。

无论是芯片代工一哥台积电,还是百口当链电子巨子三星电子,它们都希望在芯片制程技能的研发和量产落地中先夺上风,并顺势而上进一步刮分市场。