晶圓代工2納米之戰,臺積電領先,三星、英特爾能否彎道超車?

全球半導體觀察
02-13

21世紀以來,全球晶圓代工市場經歷了快速發展和深刻變革。在這個高度專業化和技術密集的領域,臺積電(TSMC)、三星(Samsung)和英特爾(Intel)等廠商,它們之間的競爭,不僅推動了技術的進步,也塑造了整個產業的格局。

在晶圓代工市場中,目前持續推進7納米以下先進製程的大廠,全球僅剩下臺積電、三星與英特爾三家廠商。

根據全球市場研究機構TrendForce集邦諮詢數據顯示,2024年第三季全球晶圓代工市場,臺積電以64.9%的市佔率排名第一,而且較第二季的62.3%成長2.6個百分點,顯示其在市場上的領先地位。排名第二的三星,市佔率來到9.3%,較第二季的11.5%減少了2.2個百分點。先前公佈2024年第四季財報,晶圓代工部門虧損縮小至23億美元的英特爾,則不在前十大晶圓代工廠商名單中。

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臺積電穩定發揮

2納米已受多家客戶青睞

依據臺積電在2024年第四季財報中公佈的結果,在先進製程的部分,3納米制程出貨佔臺積電2024年第4季晶圓銷售金額26%,5納米制程出貨佔全季晶圓銷售金額的34%,7納米制程出貨則佔全季晶圓銷售金額的14%。總體而言,先進製程(包含7納米及更先進製程)的營收達到全季晶圓銷售金額的74%。因此,可以說目前臺積電絕大多數的營收貢獻都來自於先進製程。

臺積電在2018年開始生產7納米鰭式場效應晶體管(7nm FinFET,N7)製程,之後於2020年開始同樣以FinFET技術正式量產5納米(5nm FinFET,N5)製程,以協助客戶達成智能手機及效能運算等產品的創新。再到2022年之際,成功量產3納米(3nm FinFET,N3)製程技術,N3製程也成爲當前業界最先進的半導體邏輯製程技術。根據臺積電的規劃,它即將於2025年下半年量產,並且在2026年大量生產的2納米(N2)製程,目前開發都依照計劃推進、且有良好進展。N2技術採用納米片(Nanosheet)晶體管技術,將提供全製程節點的效能及功耗進步。

圖片來源:臺積電

另外,在即將量產最新的2納米(N2)製程之際,臺積電也規劃了接下來2納米以下、進入埃米世代的製程技術發展。臺積電指出,埃米世代的第一個先進製程技術定名爲A16,將採用下一代的納米片(Nanosheet)晶體管技術,並採超級電軌技術(Super PowerRail,SPR)架構、透過該背後供電解決案方案,爲產品提供更大的運算效能,以及更優秀的能耗表現。

臺積電指出,2024年總計爲522個客戶提供服務,生產了11,878種不同產品,被廣泛地運用在各種終端市場,例如高效能運算、智能手機、物聯網、車用電子與消費性電子等產品上。同時,臺積電及其子公司所擁有及管理的年產能也達到超過1,600萬片約當12英寸晶圓。

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三星期待彎道超車

2納米制程力拼客戶數提升

相較於臺積電在先進製程上的穩步推進,近年三星期望通過創新方式獲得市場潛在客戶的青睞並超車臺積電。以7納米節點製程爲例,三星在2018年領先臺積電推出的7LPP就率先用上了EUV等技術,號稱該製程技術與非EUV製程相較,能降低總光罩層數達約20%,可爲客戶節省時間和成本。而且,與10納米的FinFET技術相比、可提升40%的面積效率,搭配提升20%的效能或最多降低50%的功耗。

隨着臺積電在第二代7納米制程也用上EUV技術,三星又在2019年將目標放在了新一代的5納米制程技術上,並將5納米制程於同年的下半年開始量產。根據三星的說法,在沿用且優化EUV技術之後,5納米FinFET製程技術經過改良,能提升25%的邏輯芯片效率,減少20%的功耗,提高10%的性能。

5納米之後,三星又將目光放到了更新一代的3納米制程技術上,並且大膽採用了GAA晶體管,在2022年的6月底宣佈正式搶先量產。

2納米方面,目前根據韓國媒體報道,三星晶圓代工的2納米節點製程(SF2)測試中有了高於預期的初始良率,在針對新一代的Exynos 2600處理器的試產良率約爲30%。SF2是三星晶圓代工部門計劃在2025年下半年推出的最新制程技術,採用第三代GAA技術,其與SF3製程技術相較,SF2性能有望提高12%,能效提高25%,而芯片面積微縮5%。如果良率優化工作穩定進行,最快將於2025年第四季開始量產,也等於與臺積電的N2製程技術正面對決。

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英特爾期待走出陰霾

Intel 18A成功與否是關鍵

2021,Pat Gelsinger就任英特爾CEO之後提出了IDM2.0的計劃,規劃以“4年5節點”的技術在2025年重新站回半導體制造領先位置,並且能夠爭取市場晶圓代工的潛在訂單。

圖片來源:英特爾

然而,“4年5節點”在推出後就陸續出現執行困難的情況,進而影響了英特爾的財務狀況。最終,Pat Gelsinger退休離職。

intel18A成爲英特爾先進製程發展的關鍵因素。在2025年CES展會上,英特爾臨時聯席CEO Michelle Johnston展示了首款Intel 18A製程芯片Panther Lake處理器,並宣佈將於2025年下半年量產。該芯片已交由八家客戶測試併成功開機運行,其DDR內存性能已達到目標頻率。Panther Lake有望採用Cougar Cove P-cores和Skymont/Darkmont E-cores,並集成多達12個Xe3(Celestial)iGPU核心。

業界指出,Intel 18A工藝在研發、樣品測試、產品規劃以及量產時間等方面都取得了一定進展。然而,英特爾仍然需要克服一系列挑戰,以確保該工藝能夠成功量產並推向市場。(文章來源:科技新報)

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