特斯拉執行長馬斯克日前宣布,新一代AI晶片「AI5」已經完成設計,預定由台積電和三星電子代工,這對急於憑藉先進製程迎頭趕上勁敵的三星而言,無疑是吃下一顆定心丸,但有分析指出,三星現在高興還太早。
南韓媒體《朝鮮日報》(Chosun)報導,2奈米製程是左右三星電子(Samsung Electronics)晶圓代工業務今年運勢的關鍵,雖然得到特斯拉的相挺,但業界普遍認為,現在額手稱慶還言之過早,因為三星2奈米仍面臨良率和獲利能力的問題,而且單靠特斯拉也難以成氣候。
先前三星也率先開出3奈米產量,同樣也因為良率和性能的問題,而無法贏得客戶的心。
三星2奈米製程良率僅50%,遠低於穩定量產門檻
三星第1代2奈米產品已經開始量產,計畫在今年內擴大第2代產品產能。根據業界估計,目前三星2奈米製程良率約50%左右,距離穩定量產的門檻60%還有一段差距,與台積電的80%至90%相比更是相當大的差距。
為了縮小線寬和提升能源效率,三星2奈米製程採用環繞式閘極(GAA)架構,而非傳統的鰭式場效(FinFET),GAA的設計能增強電流控制和降低漏電,特別適用於5奈米以下的製程,隨著人工智慧(AI)的特殊需求,能源效率和散熱格外重要,GAA也受到重視。
不過在先進製程中,技術和穩定量產是兩回事,關鍵在於良率。如果良率達不到要求,客戶將無法相信代工廠供貨會穩定。事實上,三星比對手早1、2年採用GAA技術,但生產卻仍不穩定。
設備升級、整合、爭取更多客戶,三星還有長路要走
對三星而言,2奈米製程產品能否扭轉乾坤,關鍵還是在於提升良率的速度,而非技術的完整性,畢竟產量越穩定、成長空間也會越大。
另一方面,確保獲利能力也是一個艱鉅的挑戰。先進製程需要投入鉅額的資金,用於設備架設和研發上。不僅如此,極紫外光微影(EUV)機器、先進封裝、智慧財產權(IP),甚至後端製程整合都需要升級。也因此,晶圓代工業務結構性的缺陷,單靠一、兩個客戶的象徵性訂單不太可能解決。
晶圓代工業界人士認為,唯有不斷爭取大客戶、透過穩定的生產機制來分攤固定成本,並且跳脫2奈米製程「技術展示」的心態,打造如同台積電那樣真正賺錢的工藝,三星才有機會提升獲利能力。
台積電加快擴產,但2027年恐仍無法滿足客戶需求
不同於三星的窘境,台積電則是為因應AI龐大的需求,加快擴大產能,本週宣布2026年將投入約560億美元打造更多生產線,以滿足輝達(NVIDIA)、超微(AMD)和蘋果(Apple)等客戶的需求。
不過台積電坦言,即便如此大規模的投入,2027年其產能可能還無法滿足市場需求。董事長魏哲家表示,建造一座晶圓廠需要兩年至三年的時間,沒有捷徑可走。
台積電表示將加速台灣、日本和美國三座3奈米晶片新晶圓廠的建造,台灣廠預定2027年上半投產,美國和和日本廠將分別於2027年底和2028年啟用。
專家認為,台積電對手不斷提升優勢
台積電於去年底開始生產2奈米晶片,目前領先三星和英特爾(Intel)等對手,但根據 International Business Strategies執行長Handel Jones,台積電的對手正不斷提升自身優勢。
Jones接受EE Times《EE Times》專訪時表示,台積電當前的技術和市場江山難以撼動,但三星業績有顯著提升,其記憶體和邏輯晶片事業擁有雄厚的財力,再加上電子產品業務,整體具備規模的優勢。
Jones認為,三星的SF2P(第2代2奈米製程)在功耗、性能和面積上都能媲美N2(台積電2奈米製程),而且獲得一些大單,現有產能將不敷使用。他預估,三星位於德州工廠的產能可能翻倍,每月達到5萬片晶圓,該公司正在南韓工廠每月新增2萬片產能。
不過據SemiAnalysis分析師Sravan Kundojjala認為,台積電對手至少要到2028年才能奪回自己的市佔率,現在台積電在N3和N2製程擁有領先5年的優勢,對手無法輕易追趕。他估計,今年台積電晶圓代工收入在市場的佔比將由2020年的54%,提高至72%,而且差距仍不斷擴大。