上周，業(yè)內(nèi)最受關(guān)注的新聞，非三星計(jì)劃在美國(guó)德克薩斯州奧斯汀建設(shè)一個(gè)價(jià)值100億美元的晶圓廠(chǎng)莫屬了。這被認(rèn)為是其追趕臺(tái)積電發(fā)展步伐的又一舉措。實(shí)際上，三星在美國(guó)建新晶圓廠(chǎng)已經(jīng)不是什么新聞了，該公司在這方面早有想法，特別是去年臺(tái)積電宣布在美國(guó)亞利桑那州投資120億美元新建5nm晶圓廠(chǎng)以后，三星希望在其美國(guó)原有晶圓廠(chǎng)的基礎(chǔ)上，更上一層樓，不被臺(tái)積電甩在遠(yuǎn)處。

在5nm制程方面，三星已經(jīng)趕上了臺(tái)積電的腳步，于2020年實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)。但在3nm上，三星似乎還是落后于臺(tái)積電的，據(jù)報(bào)道，臺(tái)積電已經(jīng)為其3nm工藝的晶圓廠(chǎng)投資了200億美元。為了縮短差距，有報(bào)道稱(chēng)，三星將完全跳過(guò)4nm制程節(jié)點(diǎn)，直接上3nm。

由于3nm制程工藝的難度極大，如果三星美國(guó)工廠(chǎng)計(jì)劃生產(chǎn)3nm制程芯片的話(huà)，按照正常進(jìn)度，目前還處于初步計(jì)劃階段的德克薩斯州奧斯汀的晶圓工廠(chǎng)，在2023年前難以開(kāi)展生產(chǎn)。而臺(tái)積電的3nm制程工藝將于今年進(jìn)行試產(chǎn)，2022年量產(chǎn)。這對(duì)于力求趕超臺(tái)積電的三星來(lái)說(shuō)，壓力還是很大。不過(guò)，相信三星3nm制程的主陣地應(yīng)該還是在韓國(guó)本土的。

同5nm一樣，全球半導(dǎo)體業(yè)具備且正在3nm制程上進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)的產(chǎn)商，依然只有臺(tái)積電和三星這兩家。由于3nm工藝更加高精尖，這種“塔尖上”的競(jìng)爭(zhēng)會(huì)更加激烈，因?yàn)槟軌蚪o這兩大晶圓廠(chǎng)提供相關(guān)設(shè)備、工具、材料、服務(wù)等的上游企業(yè)更少了，這對(duì)于上游供應(yīng)商來(lái)說(shuō)是個(gè)好消息，因?yàn)樗鼈兊母?jìng)爭(zhēng)者很少，但對(duì)于下游的臺(tái)積電和三星來(lái)說(shuō)，可選擇的上游供應(yīng)鏈余量更有限了，特別是對(duì)于三星來(lái)講，難度恐怕會(huì)更大。

晶圓廠(chǎng)建設(shè)

臺(tái)積電方面，該公司董事長(zhǎng)劉德音曾經(jīng)表示，在3nm制程上，于南科廠(chǎng)的累計(jì)投資將超過(guò) 2萬(wàn)億元新臺(tái)幣，目標(biāo)是3nm量產(chǎn)時(shí)，12英寸晶圓月產(chǎn)能超過(guò)60萬(wàn)片。60萬(wàn)片的月產(chǎn)能，這是一個(gè)非常驚人的數(shù)字，不過(guò)，在量產(chǎn)初期是達(dá)不到的，需要一個(gè)過(guò)程。據(jù)Digitimes報(bào)道，臺(tái)積電3nm芯片在2022年下半年開(kāi)始量產(chǎn)，單月產(chǎn)能5.5萬(wàn)片起，2023年，將達(dá)到10.5萬(wàn)片。

臺(tái)積電在臺(tái)南科學(xué)園區(qū)有3座晶圓廠(chǎng)，分別是晶圓十四廠(chǎng)、晶圓十八廠(chǎng)和晶圓六廠(chǎng)，其中前兩座是12英寸晶圓廠(chǎng)，后一座是8英寸晶圓廠(chǎng)。晶圓十八廠(chǎng)是5nm制程工藝的主要生產(chǎn)基地。而除了5nm工藝，臺(tái)積電3nm制程工藝的工廠(chǎng)，也建在臺(tái)南科學(xué)園區(qū)內(nèi)，他們?cè)?016年就公布了建廠(chǎng)計(jì)劃，工廠(chǎng)靠近5nm制程工藝的主要生產(chǎn)基地晶圓十八廠(chǎng)。

2020年11月，臺(tái)積電舉行了南科晶圓十八廠(chǎng)3nm廠(chǎng)新建工程上梁典禮，預(yù)計(jì)今年裝機(jī)，并于年底試產(chǎn)。

三星方面，2020年初，有外媒報(bào)道稱(chēng)，三星已開(kāi)始其新建的V1晶圓工廠(chǎng)的大規(guī)模生產(chǎn)，成為業(yè)內(nèi)首批完全使用6LPP和7LPP制造工藝的純極紫外光刻（EUV）生產(chǎn)線(xiàn)。而該工廠(chǎng)還被認(rèn)為是三星3nm制程的主陣地。

據(jù)悉，三星V1晶圓廠(chǎng)位于韓國(guó)華城、毗鄰 S3。三星于2018年2月開(kāi)始建造V1，并于2019 下半年開(kāi)始晶片的測(cè)試生產(chǎn)。目前，該公司還在擴(kuò)大V1晶圓廠(chǎng)的產(chǎn)能規(guī)模，也在緊鑼密鼓地為3nm量產(chǎn)做著準(zhǔn)備。

設(shè)備

為了如期量產(chǎn)3nm制程芯片，臺(tái)積電一直在加大投資力度，2021年全年投資預(yù)估達(dá)到了280億美元，預(yù)計(jì)超過(guò)150億美元會(huì)用于3nm制程。其中，很大一部分都要用于購(gòu)買(mǎi)半導(dǎo)體設(shè)備，涉及的廠(chǎng)商主要有ASML、KLA、應(yīng)用材料等，他們供應(yīng)的光刻機(jī)、蝕刻機(jī)等都是制造3nm制程芯片的重要設(shè)備。

全球排名前五的半導(dǎo)體設(shè)備供應(yīng)商在臺(tái)積電采購(gòu)中占比達(dá)75%，其中，ASML占比1/3，是第一大設(shè)備供應(yīng)商。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年臺(tái)積電設(shè)備采購(gòu)中，ASML光刻機(jī)等設(shè)備金額約為34億美元，占臺(tái)積電總采購(gòu)額的33%，其次是應(yīng)用材料，采購(gòu)額約為17億美元，占比16%，TEL約12億美元，占11%，Lam Research為10億美元，占臺(tái)積電采購(gòu)額的9%，迪恩士占5%，KLA占4%。

對(duì)于3nm這樣尖端地制程工藝來(lái)說(shuō)，光刻機(jī)地重要性愈加突出，而能提供EUV設(shè)備的，只有ASML一家，因此，該公司對(duì)于臺(tái)積電和三星的重要性也愈加突出，雙方都在盡可能地從ASML那里多獲得一些最先進(jìn)地EUV設(shè)備。

不久前，ASML CEO Peter Wennink在財(cái)報(bào)會(huì)上指出，5nm制程采用的EUV光罩層數(shù)將超過(guò)10層，3nm制程采用的EUV光罩層數(shù)會(huì)超過(guò)20層，隨著制程微縮EUV光罩層數(shù)會(huì)明顯增加，并取代深紫外光（DUV）多重曝光制程。

1月20日，ASML公布了2020全年財(cái)報(bào)，數(shù)據(jù)顯示，2020年，該公司累計(jì)交付了258臺(tái)光刻機(jī)，其中EUV光刻機(jī)31臺(tái)。按照交付地區(qū)劃分，中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)排名第一，占比36%；韓國(guó)排名第二，占比31%；中國(guó)大陸排名第三，占比18%。顯然，臺(tái)積電和三星獲得了ASML絕大部分的EUV光刻機(jī)。

封測(cè)

近些年，臺(tái)積電一直在布局先進(jìn)封測(cè)廠(chǎng)。目前，該公司旗下有4座先進(jìn)封測(cè)廠(chǎng)，分別是先進(jìn)封測(cè)一廠(chǎng)、先進(jìn)封測(cè)二廠(chǎng)、先進(jìn)封測(cè)三廠(chǎng)和先進(jìn)封測(cè)五廠(chǎng)，它們位于竹科、中科、南科、龍?zhí)兜鹊兀缋踔衲戏鉁y(cè)基地將是其第五座先進(jìn)封測(cè)廠(chǎng)。該廠(chǎng)預(yù)計(jì)投資3000億元新臺(tái)幣，位于竹南科學(xué)園區(qū)周邊特定區(qū)、大埔范圍。

目前來(lái)看，該公司7nm制程芯片封測(cè)工作已經(jīng)能夠自給自足了，5nm的也在不斷擴(kuò)充之中。面向3nm的封測(cè)產(chǎn)線(xiàn)也在建設(shè)當(dāng)中。

為了滿(mǎn)足5nm及更先進(jìn)制程的需求，臺(tái)積電已建立了整合扇出型（InFO）及CoWoS等封測(cè)產(chǎn)能支持，完成了3D IC封裝技術(shù)研發(fā)，包括晶圓堆疊晶圓（WoW）及系統(tǒng)整合單芯片（SoIC）等技術(shù)，預(yù)計(jì)竹南廠(chǎng)將以3D IC封裝及測(cè)試產(chǎn)能為主，計(jì)劃今年量產(chǎn)。

人才

對(duì)于3nm制程而言，人才更加稀缺，而臺(tái)積電在這方面具有更多優(yōu)勢(shì)，基于此，可以?xún)?yōu)中選優(yōu)，挑選出更合適的人才，特別是領(lǐng)軍人物。

2020年5月，臺(tái)積電一項(xiàng)副總級(jí)的調(diào)動(dòng)，引起了業(yè)內(nèi)關(guān)注。資深副總秦永沛和王建光的職掌內(nèi)容交換，原負(fù)責(zé)所有晶圓廠(chǎng)營(yíng)運(yùn)的王建光，轉(zhuǎn)任企業(yè)規(guī)劃組織，主要負(fù)責(zé)產(chǎn)品訂價(jià)及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)；王建光原職掌項(xiàng)目由秦永沛負(fù)責(zé)，接手所有晶圓廠(chǎng)制造及營(yíng)運(yùn)。

兩位資深副總的職掌交換，被視為不同業(yè)務(wù)的歷練，一位負(fù)責(zé)接單，一位統(tǒng)管晶圓廠(chǎng)，就像過(guò)去創(chuàng)辦人張忠謀對(duì)現(xiàn)任董事長(zhǎng)劉德音與總裁魏哲家的安排類(lèi)似，而時(shí)間點(diǎn)又正值將進(jìn)入3nm制程階段，引起接班梯隊(duì)的聯(lián)想。

據(jù)悉，秦永沛在臺(tái)積電過(guò)去推進(jìn)先進(jìn)制程的過(guò)程中，無(wú)役不與。這次的調(diào)度時(shí)機(jī)正好是在臺(tái)積電5nm量產(chǎn)，即將進(jìn)入3nm之際，兩個(gè)先進(jìn)技術(shù)的生產(chǎn)重心都落在最先進(jìn)的晶圓十八廠(chǎng)，就是由他負(fù)責(zé)。因此，秦被視為是臺(tái)積電3nm最主要的操盤(pán)手。

在3nm技術(shù)研發(fā)方面，現(xiàn)在是由研發(fā)資深副總米玉杰領(lǐng)軍。米玉杰是臺(tái)積電7nm、5nm的研發(fā)大將，接下來(lái)的3nm及2nm也是由他主導(dǎo)，他是目前臺(tái)積電兩位研發(fā)資深副總之一，另一位是羅唯仁。米玉杰的研究成果，會(huì)決定臺(tái)積電生產(chǎn)的表現(xiàn)，他的研究結(jié)果再交給羅唯仁的團(tuán)隊(duì)，負(fù)責(zé)研發(fā)出如何量產(chǎn)的技術(shù)，兩人是研發(fā)的火車(chē)頭。

此外，臺(tái)積電在先進(jìn)制程可以一直領(lǐng)先對(duì)手的關(guān)鍵就是封裝。封裝技術(shù)是臺(tái)積電拿下蘋(píng)果訂單的決勝武器。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)面對(duì)物理極限挑戰(zhàn)，為了能在同一顆芯片里裝進(jìn)更多晶體管，于是有了先進(jìn)封測(cè)計(jì)劃。三星就是因?yàn)闆](méi)有這樣的技術(shù)，所以才與蘋(píng)果單失之交臂。

臺(tái)積電在封裝領(lǐng)域的靈魂人物是余振華與廖德堆兩位副總。余振華是臺(tái)積電聞名世界銅制程技術(shù)的重要推手，也是臺(tái)積電目前后段封測(cè)的研發(fā)推手；廖德堆2002年加入臺(tái)積電之前曾在特許半導(dǎo)體及應(yīng)用材料任職過(guò)，曾任晶圓六廠(chǎng)的廠(chǎng)長(zhǎng)和后段技術(shù)暨服務(wù)處資深處長(zhǎng)，現(xiàn)負(fù)責(zé)管理后段技術(shù)與營(yíng)運(yùn)。

客戶(hù)

上周，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，由于芯片制程工藝領(lǐng)先，還有更多的廠(chǎng)商在尋求獲得臺(tái)積電產(chǎn)能的支持，目前已知英偉達(dá)和高通正在尋求獲得臺(tái)積電3nm芯片制程工藝的產(chǎn)能支持。

此前有報(bào)道稱(chēng)，臺(tái)積電共為3nm工藝準(zhǔn)備了4波產(chǎn)能，首波產(chǎn)能中的大部分會(huì)留給多年的大客戶(hù)蘋(píng)果，后3波將被高通、賽靈思、英偉達(dá)、AMD等廠(chǎng)商預(yù)訂。

具體來(lái)看，有報(bào)道稱(chēng)，臺(tái)積電3nm制程的初期訂單，已被蘋(píng)果的Mac臺(tái)式機(jī)/筆記本芯片、iPhone/iPad所用的A17芯片，以及英特爾的最先進(jìn)CPU包下。

除了蘋(píng)果A17、英特爾訂單外，包括AMD、NVIDIA，以及2020年轉(zhuǎn)向擁抱三星5nm的高通等芯片大廠(chǎng)，據(jù)稱(chēng)也都已經(jīng)預(yù)定了臺(tái)積電3nm制程在2024年的產(chǎn)能。

此外，2020年底，臺(tái)積電又宣布，將會(huì)在2023年推出3nm工藝的增強(qiáng)版，命名為“3nm Plus”，首發(fā)客戶(hù)是蘋(píng)果。如果蘋(píng)果繼續(xù)一年一代芯片，那么到2023年使用3nm Plus工藝的，將會(huì)是“A17”。臺(tái)積電沒(méi)有透露3nm Plus相比于3nm有何變化，但是顯然會(huì)有更高的晶體管密度、更低的功耗、更高的運(yùn)行頻率。

結(jié)語(yǔ)

有報(bào)道稱(chēng)，三星的3nm制程也將定在2022年量產(chǎn)，就是要與臺(tái)積電一較高下。目前已進(jìn)入2021年，按照臺(tái)積電的計(jì)劃，今年就要進(jìn)行3nm制程的風(fēng)險(xiǎn)試產(chǎn)，明年量產(chǎn)，而三星也在加快進(jìn)度。這兩大晶圓代工廠(chǎng)的3nm制程爭(zhēng)奪戰(zhàn)已進(jìn)入倒計(jì)時(shí)階段，在接下來(lái)的一年多時(shí)間里，兩家前進(jìn)和追趕的步伐將呈現(xiàn)出更快的節(jié)奏。

責(zé)任編輯：PSY