三強爭霸半導體先進製程,臺積電可望持續領先
臺積電、Samsung與Intel在先進製程發展的競爭關係備受市場矚目。過去先進製程發展除了解決微縮閘極寬度上的困難外,EUV光刻機裝置效能也是關鍵影響因素之一;能夠達成Immersion機臺的單位時間晶圓處理量與穩定度,才能確實發揮納米節點微縮對晶圓製造成本與技術精進的綜效優勢。
從2019年7月17日ASML公佈的財報顯示,EUV光刻機數量持續增加,新型號NXE 3400C在晶圓處理的速度方面WPH(Wafer Per Hour)已經可以每小時處理170片晶圓,達到過去Immersion機臺水平。
在光刻機符合量產規劃的需求下,臺積電、Samsung與Intel在先進製程的時程規劃上也將更為激烈,無一不期望在競爭關係中勝出。
臺積電時程規劃領先業界並積極備妥產能
從2019年7月18日臺積電法說會上可看到,雖然對2019下半年的半導體趨勢而言,臺積電做出整體晶圓代工產業總值衰退1%的估算,但對先進製程未來持續性成長需求仍深具信心。
現有量產的7nm節點除了在手機、HPC業務佔比持續提升外,也搭上深具話題性的5G相關晶片需求,包括聯發科的業界首款5G手機SoC、海思的Balong 5000 5G調變解調器晶片、Qualcomm的5G調變解調器晶片X55等,持續推動先進製程的投片力道,預估臺積電7nm的月總產能在2019年第四季將超過100K,產能利用率也可望維持在90%以上。
在5nm製程方面,臺積電的發展速度領先業界,預計於2020年第一季量產。與客戶的合作關係緊密,包括Apple、海思的手機AP需求,AMD下一代CPU處理器,以及Qualcomm在2020年推出的旗艦手機AP,都可能是臺積電5nm的潛在客戶;若按照主力各戶群的投片預測來估算,5nm月總產能規劃至2020年底前可能上看60~70K,其發展速度與7nm製程相當。
至於3nm製程,雖然受到新建廠房進度而可能稍微延遲至2022年後量產,但根據過往臺積電的研發規劃,在量產廠生產前其實研發產線已有部分出貨給客戶的能力,因此在2021下半年推出3nm產品並無不可能,也不至在時程上落後Samsung。無論在技術發展或供應市場需求的產能規劃上,都可望持續助益臺積電的領先地位。
Intel步調保守力求穩定發展
Intel過去在製程技術上一直居於領先地位,然而在10nm節點遇到開發上的困難與產能分配問題,導致在先進製程的時程圖規劃上落後臺積電與Samsung。
由於Intel在開發10nm節點時對EUV的規劃偏向保守,在ASML首波EUV機臺供應客戶清單中佔比很少,絕大多數為臺積電購買,也因此讓Intel在EUV光刻機的調機階段時間拉長,加上既有量產產品與研發需求互搶產能的情況下,影響先進製程規劃。
目前10nm產品已追上量產進度,預計在2019年第四季供貨,而7nm節點則規劃至2021年量產,並延續7nm推出優化版本7+和7++,發展步調穩健,5nm計劃則可能落在2023年後。
Samsung加速時程緊咬臺積電
Samsung在先進製程上追趕臺積電的腳步積極。由於Samsung決定直接開發7nm EUV方案,從官方Roadmap顯示,7nm EUV已於2019年第二季量產;然而客戶以自家手機AP晶片及IBM的Power系列晶片為主,其他外部客戶尚在評估下單狀況,故7nm月產能至2019年底可能規劃10~15K左右。
在5nm部分,雖然7nm全面EUV化,在曝光顯影製程的EUV調校上能有經驗優勢;然而Samsung在製程節點上的細緻化,從10、8、7~5nm皆有佈局,令5nm量產時間可能不如預期快,估計量產時間落在2020下半年。
至於3nm製程節點,Samsung宣稱在2021年會推出採用GAA(Gate-All-Around)產品,或許將成為在時程上與臺積電正面對決的納米節點,然而後續能否如期推出,仍有待觀察。
結語
值得一提的是,從終端應用市場面向分析,3間發展先進製程廠商的商業模式略有不同:臺積電為純晶圓代工、Intel屬於IDM、Samsung則是兩種業務皆有涉略,因此未來的競賽結果或將與其客戶和產品線較有關聯性。Intel無疑仍以CPU與嵌入式GPU為主,臺積電與Samsung則透過代工AMD、NVDIA取得部分市場。
而手機AP則是臺積電與Samsung角力的主戰場,因此在先進製程發展上誰能獲得最大利益,或許仍取決於終端產品的銷售情形,不過若以客觀角度來看,臺積電手握CPU、GPU及手機AP與HPC等高階產品線,在時程規劃上若又能持續領先競爭對手,對於未來在先進製程市場拿下大多數份額,仍較具優勢。
來源:拓墣產業研究院
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