在2020年5月，臺(tái)積電就曾宣布，將在美國(guó)亞利桑納州斥資120億美元興建5nm制程晶圓廠，并預(yù)計(jì)2023年正式量產(chǎn)。消息刺激競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手南韓三星，三星日前也宣布計(jì)劃斥資100億美元在美國(guó)德州奧斯汀興建新晶圓廠，新晶圓廠并打算以3nm制程切入，力壓臺(tái)積電亞利桑納州5nm廠。市場(chǎng)人士分析，三星舉動(dòng)使3nm制程的戰(zhàn)爭(zhēng)日趨激烈。對(duì)三星來(lái)勢(shì)洶洶，臺(tái)積電似乎胸有成竹，有機(jī)會(huì)能在3nm制程的競(jìng)賽中立于不敗之地。

市場(chǎng)人士指出，雖然在5nm制程方面，三星已經(jīng)趕上了臺(tái)積電的腳步，于2020 年正式量產(chǎn)。但在3nm制程上，三星似乎還是落后給臺(tái)積電的。因?yàn)橄嚓P(guān)報(bào)導(dǎo)指出，臺(tái)積電已經(jīng)為其3nm制程的晶圓廠方面投資了200億美元。所以，為了縮短差距，三星正加緊3nm制程的研發(fā)。不過(guò)，由于3nm制程技術(shù)的難度極大，如果三星美國(guó)工廠計(jì)劃生產(chǎn)3nm制程芯片的話，依照正常進(jìn)度，目前還處于初步計(jì)劃階段的德州奧斯汀的晶圓工廠，在2023 年前還難以正式量產(chǎn)。相較于臺(tái)積電的3nm制程將于2021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。所以，預(yù)計(jì)三星要量產(chǎn)3nm制程，則將會(huì)仍以南韓境內(nèi)的旗下晶圓廠為優(yōu)先。

以晶圓廠建置方面來(lái)說(shuō)，臺(tái)積電董事長(zhǎng)劉德音曾經(jīng)表示，3nm制程技術(shù)，于南科廠的累計(jì)投資將超過(guò)新臺(tái)幣2 兆元，目標(biāo)是3nm制程在2022 年量產(chǎn)時(shí)，單月產(chǎn)能5.5萬(wàn)片起，2023年，則是達(dá)到達(dá)到10.5萬(wàn)片。而目前臺(tái)積電在南科有3座晶圓廠，分別是晶圓14 廠、晶圓18 廠和晶圓6 廠。其中，前兩座是12 吋晶圓廠，后一座是8 吋晶圓廠。晶圓18 廠是5nm制程的主要生產(chǎn)基地。而除了5nm制程之外，臺(tái)積電3nm制程的晶圓廠，也建在南科內(nèi)。2020年11月，臺(tái)積電舉行了南科晶圓18廠3nm制程廠新建工程上梁典禮，預(yù)計(jì)2020 年裝機(jī)，并于年底試產(chǎn)。

至于，在三星方面，2020年初有外媒報(bào)導(dǎo)稱，三星已開始在其新建的V1 晶圓廠中進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，成為業(yè)界首批采用極紫外光曝光設(shè)備（EUV） 的6nm和7nm制程技術(shù)生產(chǎn)線，而且該工廠還被認(rèn)為是三星接下來(lái)3nm制程生產(chǎn)的主要基地。而三星V1 晶圓廠位于韓國(guó)華城、毗鄰S3 工廠。三星于2018年2月開始建造V1 晶圓廠，并于2019年下半年開始芯片的測(cè)試生產(chǎn)。目前，該公司還在擴(kuò)大V1 晶圓廠的產(chǎn)能規(guī)模，也在緊鑼密鼓地為3nm制程的量產(chǎn)積極做準(zhǔn)備。

除了晶圓廠的建置，設(shè)備的采購(gòu)也是先進(jìn)制程競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵。而為了如期量產(chǎn)3nm制程，臺(tái)積電一直在加大投資力道，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)買半導(dǎo)體設(shè)備，其中主要的采購(gòu)廠商包括了ASML、KLA、應(yīng)用材料等，他們供應(yīng)的曝光機(jī)、蝕刻機(jī)等都是制造3nm制程的重要設(shè)備。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球排名前5 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 曝光機(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的12 億美元?jiǎng)t是占11%，Lam Research 為10 億美元，占臺(tái)積電采購(gòu)額的9%，KLA 則是占4%。

而對(duì)于3nm制程這樣尖端的制程技術(shù)來(lái)說(shuō)，曝光機(jī)的重要性就愈加突出，而能提供EUV 設(shè)備的目前只有ASML 一家。因此對(duì)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 多獲得一些最先進(jìn)EUV 設(shè)備。不久前ASML 執(zhí)行長(zhǎng)Peter Wennink 在財(cái)報(bào)會(huì)議上指出，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。因此，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。日前ASML 公布2020 全年財(cái)報(bào)。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，2020 年累計(jì)運(yùn)交258 臺(tái)曝光機(jī)，其中EUV 曝光機(jī)31 臺(tái)。按照運(yùn)交地區(qū)分析，臺(tái)灣排名第一，占比36%，南韓排名第二，占比31%，中國(guó)排名第三，占比18%。顯然的，臺(tái)積電和三星訂購(gòu)ASML 大部分EUV 曝光機(jī)。

在先進(jìn)制程中，還有一項(xiàng)不得不提的重點(diǎn)，那就是封測(cè)技術(shù)的發(fā)展。近來(lái)，臺(tái)積電一直在布局先進(jìn)封測(cè)廠。目前旗下有4 座先進(jìn)封測(cè)廠，分別是先進(jìn)封測(cè)1 廠、先進(jìn)封測(cè)2 廠、先進(jìn)封測(cè)3 廠和先進(jìn)封測(cè)5 廠，它們位于竹科、中科、南科、龍?zhí)兜鹊兀缋踔衲蟿t是預(yù)計(jì)投資新臺(tái)幣3，000 億元，開始興建第5 座先進(jìn)封測(cè)廠。市場(chǎng)人士預(yù)估，目前臺(tái)積電7nm制程芯片的封測(cè)工作已經(jīng)能夠自給自足，而5nm制程的也在不斷擴(kuò)充之中，未來(lái)針對(duì)3nm制程的封測(cè)產(chǎn)線也在建設(shè)當(dāng)中。

而除了產(chǎn)能之外，在技術(shù)方面，為了滿足5nm及更先進(jìn)制程的需求，臺(tái)積電也已建立了整合扇出型（InFO）及CoWoS 等封測(cè)產(chǎn)能來(lái)支援，并完成了3D IC 封裝技術(shù)研發(fā)。這其中包括晶圓堆疊晶圓（WoW）及系統(tǒng)整合單芯片（SoIC）等技術(shù)，預(yù)計(jì)竹南廠將以3D IC 封裝及測(cè)試產(chǎn)能為主，計(jì)劃2021 年進(jìn)行量產(chǎn)。

最后，在成敗關(guān)鍵的客戶方面，根據(jù)日前國(guó)外媒體報(bào)導(dǎo)，由于芯片制程技術(shù)的領(lǐng)先，目前已經(jīng)有許多客戶正在排隊(duì)等待臺(tái)積電的產(chǎn)能供應(yīng)，目前已知的有包括輝達(dá)和高通正在洽談臺(tái)積電3nm制程技術(shù)的產(chǎn)能。而為了因應(yīng)市場(chǎng)的需求，有消息指出，臺(tái)積電共將為3nm制程準(zhǔn)備了4 波產(chǎn)能，首波產(chǎn)能將大部分會(huì)留給多年的大客戶蘋果，之后3 波則將被高通、賽靈思、輝達(dá)、AMD 等廠商預(yù)訂一空。因此，整體來(lái)看，除了蘋果的A17 處理器、以及英特爾將外包的CPU 訂單之外，包括AMD、輝達(dá)，以及2020 年轉(zhuǎn)向擁抱三星5nm的高通等芯片大廠都已經(jīng)預(yù)定了臺(tái)積電3nm制程在2024 年之前的產(chǎn)能。

雖然之前有韓媒報(bào)導(dǎo)，三星的3nm制程也將預(yù)定在2022 年量產(chǎn)，時(shí)間點(diǎn)就是要與臺(tái)積電一較高下。而就目前已進(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)，并在2022 年量產(chǎn)的情況下，三星預(yù)計(jì)也將勢(shì)必加快腳步。因此，這兩大晶圓代工廠的3nm制程戰(zhàn)爭(zhēng)幾乎已進(jìn)入倒計(jì)時(shí)的階段，所以在接下來(lái)的一年多時(shí)間里，兩家頂尖廠商預(yù)計(jì)將會(huì)提出更多的消息，值得進(jìn)一步期待。
編輯：hfy