4月24日，三星電子宣布，將在未來(lái)10年內(nèi)（至2030年）在包括代工服務(wù)在內(nèi)的其邏輯芯片（主要指CPU、GPU等計(jì)算芯片）業(yè)務(wù)上投資133兆韓元 （約1158億美元 ），以期超越臺(tái)積電，成為全球第一大芯片代工廠，并維持對(duì)英特爾的領(lǐng)先，坐穩(wěn)全球第一大半導(dǎo)體廠商的寶座。
據(jù)介紹，該筆投資將包含73兆韓元的國(guó)內(nèi)研發(fā)，以及60兆韓元的生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施，預(yù)計(jì)將為每年平均投資11兆韓元。
韓國(guó)政府積極支持這項(xiàng)計(jì)劃，目標(biāo)在發(fā)展國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，以減少國(guó)內(nèi)對(duì)存儲(chǔ)芯片業(yè)務(wù)的嚴(yán)重依賴，并更好地抵御中國(guó)制造商崛起所帶來(lái)的市場(chǎng)挑戰(zhàn)。
根據(jù)全球研究公司Gartner的數(shù)據(jù)，去年非存儲(chǔ)芯片市場(chǎng)的價(jià)值為3，646億美元，是整體芯片市場(chǎng)的65％，也是存儲(chǔ)芯片市場(chǎng)的兩倍多。
另一方面，根據(jù)市場(chǎng)研究公司TrendForce 的數(shù)據(jù)顯示，臺(tái)積電在2018 年上半年全球代工市場(chǎng)市占率為56．1％。三星則以7．4％ 排名第四。
三星加大對(duì)邏輯芯片投資主要目的，無(wú)外乎是跟臺(tái)積電在邏輯制程上競(jìng)爭(zhēng)，強(qiáng)化芯片代工業(yè)務(wù)（此前三星以拿下高通多款旗艦芯片的代工）。雖然三星也有自己的Exynos系列處理器，但是主要還是應(yīng)用在自家產(chǎn)品當(dāng)中，所帶來(lái)的貢獻(xiàn)也相對(duì)有限。并且三星的高端旗艦手機(jī)依然是難以擺脫對(duì)高通的依賴，即使是有基于自家Exynos版本的旗艦機(jī)，但出貨主力還是基于高通的芯片平臺(tái)。
邏輯芯片的市場(chǎng)現(xiàn)狀，幾大巨頭競(jìng)爭(zhēng)
邏輯芯片廠商雖然很多，但是競(jìng)爭(zhēng)主要還是集中在邏輯芯片代工領(lǐng)域，因?yàn)榇蠖鄶?shù)的邏輯芯片廠商都是無(wú)晶圓的IC設(shè)計(jì)廠商，比如高通、蘋(píng)果、華為等等，其芯片的生產(chǎn)主要還是由臺(tái)積電、三星等代工廠來(lái)完成。而在芯片代工領(lǐng)域需要的技術(shù)及資金投入更為巨大，門(mén)檻更高，因此玩家也相對(duì)有限，但是競(jìng)爭(zhēng)卻非常的慘烈。
如果從技術(shù)領(lǐng)先性和業(yè)務(wù)規(guī)模來(lái)看，目前這個(gè)領(lǐng)域的主要玩家有臺(tái)積電、英特爾、三星、聯(lián)電、格芯、中芯國(guó)際等。
不過(guò)隨著邏輯芯片工藝制程推進(jìn)的越來(lái)越困難，有不少?gòu)S商開(kāi)始退出了先進(jìn)制程的研發(fā)，比如去年聯(lián)電就宣布放棄12nm以下工藝的研發(fā)，格芯也放棄了7nm項(xiàng)目，并且今年還接連出售了兩座晶圓代工廠。而目前英特爾的10nm工藝（相當(dāng)于臺(tái)積電7nm）遲遲沒(méi)有量產(chǎn)，并且其芯片代工業(yè)務(wù)規(guī)模相對(duì)較小（主要是供自家使用）。可以說(shuō)，接下來(lái)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)將會(huì)集中在臺(tái)積電和三星之間。
從技術(shù)領(lǐng)先性上來(lái)，臺(tái)積電一馬當(dāng)先，去年就量產(chǎn)了7nm工藝，今年4月其5nm制程就正式進(jìn)入了試產(chǎn)。相比之下，三星雖然在存儲(chǔ)芯片這類非邏輯芯片制造領(lǐng)域占據(jù)極大優(yōu)勢(shì)，但是在邏輯芯片代工業(yè)務(wù)上卻一直落后于臺(tái)積電。
過(guò)去，三星在存儲(chǔ)芯片業(yè)務(wù)上的投入一直很大。有分析師表示，三星每年在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片上的支出高達(dá)10萬(wàn)億韓元，而數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片也是三星的主要收入來(lái)源。
資料也顯示，早在2011年，三星存儲(chǔ)芯片營(yíng)收規(guī)模大約為230億美元，而邏輯芯片銷售額僅100億美元，還不及存儲(chǔ)業(yè)務(wù)的1／2。
2012年，隨著市場(chǎng)對(duì)智能手機(jī)和平板電腦需求的增長(zhǎng)，移動(dòng)設(shè)備處理器需求的增加，三星開(kāi)始加大對(duì)于邏輯芯片的投資。當(dāng)年6月，三星投資19億美元構(gòu)建一條新的邏輯芯片生產(chǎn)線，生產(chǎn)移動(dòng)設(shè)備處理器。
不過(guò)最近幾年，隨著大數(shù)據(jù)的爆發(fā)，市場(chǎng)對(duì)于存儲(chǔ)芯片需求的猛增，導(dǎo)致了半導(dǎo)體廠商紛紛加大了對(duì)于存儲(chǔ)芯片的投入，邏輯芯片增長(zhǎng)開(kāi)始放緩。
2017年IC insights就曾預(yù)測(cè)，在主要的IC類別類別中，內(nèi)存芯片銷售預(yù)計(jì)在未來(lái)五年內(nèi)表現(xiàn)出最強(qiáng)勁的增長(zhǎng)速度。IC市場(chǎng)區(qū)分為四大產(chǎn)品類別：模擬IC、邏輯芯片、內(nèi)存、和微處理器，其中邏輯芯片市場(chǎng)年均年增長(zhǎng)僅為2．9％。
不過(guò)，即便如此，三星也仍在不斷加大對(duì)于Exynos芯片以及芯片代工業(yè)務(wù)的投入。持續(xù)性的大量的投入，使得三星Exyons芯片性能快速提升，并與高通縮小差距，同時(shí)在芯片制程技術(shù)上，也與臺(tái)積電的差距越來(lái)越小。
2017年，三星為強(qiáng)化芯片代工業(yè)務(wù)，把公司芯片代工業(yè)務(wù)剝離出來(lái)，成為為了一個(gè)獨(dú)立部門(mén)，足見(jiàn)三星對(duì)于發(fā)展芯片代工業(yè)務(wù)之重視。而三星在包括代工業(yè)務(wù)在內(nèi)的邏輯芯片上的發(fā)展也離不開(kāi)韓國(guó)本土半導(dǎo)體人才的支持。
值得注意的是，韓國(guó)先進(jìn)科技學(xué)院有三分之二名教授教的內(nèi)容與邏輯芯片有關(guān)。韓國(guó)先進(jìn)科技學(xué)院電子工程部主席 Kim Joung－h(huán)o說(shuō)：“這種改變不是一天兩天，也不是一年兩年發(fā)生的。”
Kim Joung－h(huán)o說(shuō)韓國(guó)政府和科技教育者很久以前就知道，開(kāi)發(fā)邏輯芯片符合國(guó)家的長(zhǎng)遠(yuǎn)利益，也符合三星等企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)利益。他說(shuō)：“我們要在韓國(guó)開(kāi)發(fā)高通、英特爾所擁有的技術(shù)。”
此外，三星為了提高移動(dòng)處理器的產(chǎn)量，不斷將已有生產(chǎn)線轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嬓酒a(chǎn)線。此次三星宣布至2030年將投資133兆韓元 （1157億美元 ），加強(qiáng)在System LSI和Foundry業(yè)務(wù)方面的競(jìng)爭(zhēng)力，也將進(jìn)一步提升其邏輯芯片技術(shù)和產(chǎn)能。
值得注意的是，4月23日，韓國(guó)內(nèi)存大廠 SK 海力士也在考慮收購(gòu)部分邏輯芯片制造商美格納（MagnaChip）的產(chǎn)能，用于擴(kuò)大其8英寸晶圓的生產(chǎn)線。MagnaChip在韓國(guó)清州市的晶圓代工廠，而清州市剛好是 SK 海力士半導(dǎo)體生產(chǎn)的重要基地，如果拿下 MagnaChip 的清洲廠，可以強(qiáng)化SK海力士的8英寸晶圓廠產(chǎn)能，還可以就近產(chǎn)生群聚效應(yīng)。
與內(nèi)存龍頭三星相同，SK海力士由于近來(lái)全球內(nèi)存市場(chǎng)需求放緩，開(kāi)始加強(qiáng)發(fā)展手機(jī)核心處理器、圖像傳感器和汽車芯片等邏輯芯片的市場(chǎng)。因此，對(duì)于邏輯芯片的產(chǎn)能需求提升。
由于圖像傳感器和汽車芯片等邏輯芯片產(chǎn)品的市場(chǎng)，隨應(yīng)用增加而供不應(yīng)求，使得許多當(dāng)前許多晶圓代工廠的 8 英寸廠產(chǎn)能位處于滿載的狀態(tài)。而為了應(yīng)付市場(chǎng)的需求，除了 SK 海力士期望自 MagnaChip 取得 8 英寸廠產(chǎn)能之外，日前晶圓代工龍頭臺(tái)積電也在時(shí)隔 15 年后，在南科再開(kāi)設(shè) 8 英寸晶圓廠。
幾大晶圓代工廠誰(shuí)能笑到最后？
隨著主流CMOS工藝在理論，實(shí)踐和經(jīng)濟(jì)方面的限制，降低IC成本（基于每個(gè)功能或每個(gè)性能）比以往任何時(shí)候都更具挑戰(zhàn)性和挑戰(zhàn)性。
下圖列出了各公司目前使用的幾種領(lǐng)先的高級(jí)邏輯制程技術(shù)：
英特爾 ：其2018年末推出的第九代處理器，仍然是在14nm 工藝的增強(qiáng)版本上制造的，或者可能被認(rèn)為是14nm 工藝。而其使用10nm工藝需要2019年底才能量產(chǎn)。
臺(tái)積電：臺(tái)積電去年已經(jīng)率先量產(chǎn)了7nm工藝。臺(tái)積電相信7nm產(chǎn)品將成為28nm和16nm等長(zhǎng)壽命節(jié)點(diǎn)。目前，臺(tái)積電5納米工藝正在開(kāi)發(fā)中，預(yù)計(jì)將于2019年上半年進(jìn)入風(fēng)險(xiǎn)生產(chǎn)階段，到2020年將開(kāi)始量產(chǎn)。該工藝將使用EUV，但它不會(huì)是臺(tái)積電利用EUV技術(shù)的第一個(gè)流程。今年臺(tái)積電的將會(huì)量產(chǎn)基于EUV技術(shù)的7nm改進(jìn)版本。N7 工藝僅在關(guān)鍵層（四層）上使用EUV，而N5工藝將廣泛使用EUV（最多14層）。N7 計(jì)劃于2019年第二季度投入量產(chǎn)。
三星：在2018年初，三星開(kāi)始批量生產(chǎn)第二代10nm工藝，稱為10LPP（低功率 ）。在2018年晚些時(shí)候，三星推出了第三代10nm工藝，稱為10LPU（低功耗終極），提供了另一項(xiàng)性能提升。三星采用10nm的三重圖案光刻技術(shù)。與臺(tái)積電不同，三星認(rèn)為其10納米工藝系列（包括8納米衍生產(chǎn)品）的生命周期很長(zhǎng)。
三星的7nm技術(shù)于2018年10月投入風(fēng)險(xiǎn)生產(chǎn)。該公司不再提供采用浸沒(méi)式光刻技術(shù)的7nm工藝，而是決定直接采用基于EUV的7nm工藝。
格芯：格芯將其22nm FD－SOI工藝視為其市場(chǎng)，并與其14nm FinFET技術(shù)相輔相成。該公司稱22FDX平臺(tái)的性能與FinFET非常接近，但制造成本與28nm技術(shù)相同。2018年8月，格芯宣布將停止7nm開(kāi)發(fā)，因?yàn)樵摷夹g(shù)節(jié)點(diǎn)的生產(chǎn)成本增加，并且因?yàn)橛刑俚拇た蛻粲?jì)劃使用下一代工藝，因此對(duì)戰(zhàn)略進(jìn)行了重大轉(zhuǎn)變。因此，該公司轉(zhuǎn)向其研發(fā)工作，以進(jìn)一步增強(qiáng)其14nm和12nm FinFET工藝及其完全耗盡的SOI技術(shù)。而目前，格芯為擺脫財(cái)務(wù)困境，已經(jīng)出售了兩座晶圓代工廠。
中芯國(guó)際：在芯片大牛梁孟松加盟之后，去年2季度，中芯國(guó)際的14nm工藝就取得了重大突破。今年2月份，中芯國(guó)際對(duì)外宣布，今年上半年將會(huì)大規(guī)模量產(chǎn)14nm工藝，良品率達(dá)到了95％，已經(jīng)非常成熟。當(dāng)然這與臺(tái)積電、三星等廠商相比仍有很大差距。
總結(jié)來(lái)看，正如前面所提及的，目前芯片代工領(lǐng)域，臺(tái)積電是老大，三星雖然在制程工藝上緊跟，但是技術(shù)上仍有一定差距，在代工業(yè)務(wù)規(guī)模上差距更是巨大。不過(guò)，這也給了三星足夠的增長(zhǎng)空間。此次，三星的1158億美元投資計(jì)劃，將有望幫助三星進(jìn)一步縮小與臺(tái)積電的差距，甚至是在10年內(nèi)反超。