2020年伊始，全球半導(dǎo)體先進(jìn)制程之戰(zhàn)已然火花四射。從華為和蘋果打響7nm旗艦手機(jī)芯片第一槍開(kāi)始，7nm芯片產(chǎn)品已是百花齊放之勢(shì)，5nm芯片也將在下半年正式首秀。這些逐漸縮小的芯片制程數(shù)字，正是全球電子產(chǎn)品整體性能不斷進(jìn)化的核心驅(qū)動(dòng)力。
7nm與5nm差距在哪
半導(dǎo)體制程技術(shù)從7nm邁入5nm，將為芯片性能及工藝效率等帶來(lái)極大程度的提升。尺寸越小意味著在相同面積之內(nèi)可以儲(chǔ)存更多的晶體管，從而達(dá)到更快的運(yùn)行速度，并降低能耗。
制程工藝的進(jìn)步將會(huì)為芯片帶來(lái)哪些屬性的提升呢？5nm制程工藝目前還沒(méi)有商用，我們不妨用10nm和7nm做個(gè)對(duì)比。以華為麒麟處理器來(lái)看，從麒麟970（臺(tái)積電10nm制程工藝）到麒麟980（臺(tái)積電7nm制程工藝），其晶體管數(shù)量從55億上升至69億，同比增長(zhǎng)25．5％，這也導(dǎo)致其CPU性能提升50％、GPU性能提升100％、NPU性能也提升了100％。當(dāng)然，制程工藝的提升除了會(huì)改變處理器的性能外，還會(huì)降低功耗、縮短產(chǎn)品研發(fā)周期等，這也是行業(yè)不斷提升芯片制程工藝的原因所在。
按照全球IC晶圓廠技術(shù)演進(jìn)路線來(lái)看，在2020年這個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)上，僅臺(tái)積電和三星實(shí)現(xiàn)5nm量產(chǎn)。其中，格羅方德和聯(lián)電基本已經(jīng)放棄了7nm制程工藝的研發(fā)；英特爾目前還在研發(fā)7nm；中芯國(guó)際的7nm制程工藝將于2020年年底實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
在對(duì)比臺(tái)積電和三星兩家5nm工藝方面，由于兩家企業(yè)對(duì)制程工藝定義的標(biāo)準(zhǔn)不同，很難界定孰好孰壞。但根據(jù)此前雙發(fā)公布的信息來(lái)看，他們5nm主要的對(duì)比對(duì)象是上一代的7nm工藝，我們不妨先來(lái)看看兩家企業(yè)7nm技術(shù)的差異化。
基于此數(shù)據(jù)，業(yè)內(nèi)相關(guān)專業(yè)人士得出的結(jié)果是，這兩家7nm工藝在晶體管密度上非常接近，但臺(tái)積電的產(chǎn)能會(huì)高于三星。也就是說(shuō)，三星第三代7nm工藝與臺(tái)積電第二代7nm工藝相當(dāng)，那么他們5nm工藝究竟如何呢？
三星暫時(shí)落后
三星電子高管在2020年3月份的股東大會(huì)上曾表示，三星與臺(tái)積電在代工業(yè)務(wù)方面存在差距，但三星將利用新工藝的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)來(lái)發(fā)展代工業(yè)務(wù)。這也暗示著，三星即將量產(chǎn)的5nm工藝與臺(tái)積電的存在著差距。
早在2019年4月16日，三星便宣布5nm FinFF工藝技術(shù)已開(kāi)發(fā)完成，可以為用戶提供樣品，預(yù)計(jì)將在2020年下半年量產(chǎn)。
具體來(lái)看，三星曾透漏，5nm工藝將使用相同的7LPP晶體管SRAM并提供GR兼容性。5LPE與7LPP相比具有許多優(yōu)勢(shì)，具體取決于選擇的遷移路徑。通過(guò)增強(qiáng)晶體管的改進(jìn)，三星聲稱在使用5LPE 7．5T庫(kù)時(shí)其7LPP工藝的性能提高了10％。同時(shí)，三星還增加了單鰭器件低泄漏器件，它們可將功耗降低20％。
據(jù)外媒報(bào)道，三星正加速在韓國(guó)華城建造的5nm工廠，預(yù)計(jì)6月份完成建設(shè)，最快年底可以生產(chǎn)5nm工藝，目前三星收到了高通的訂單，以現(xiàn)在的時(shí)間線來(lái)推算，三星可以在年底量產(chǎn)高通X60 5G調(diào)制解調(diào)器芯片組。
除了高通外，谷歌也正式宣布，公司自研的SOC已經(jīng)流片，將有望在Pixel系列手機(jī)上搭載。這顆芯片代號(hào)叫“Whitechapel”，搭載的是8核CPU，將采用三星5nm工藝制程。
另外，由于受疫情影響，荷蘭ASML公司很難將設(shè)備出口，這給三星、臺(tái)積電等在內(nèi)的全球半導(dǎo)體廠商帶來(lái)了負(fù)面影響。業(yè)內(nèi)人士表示，荷蘭ASML設(shè)備交付影響了三星、臺(tái)積電這兩家巨頭的研發(fā)、生產(chǎn)進(jìn)度，其中三星遭受的損失會(huì)更大。由于三星去年購(gòu)買的EUV設(shè)備部分用于DRAM生產(chǎn)，導(dǎo)致量產(chǎn)5nm工藝所需的EUV設(shè)備數(shù)量不夠，與臺(tái)積電相比有較大差距。
臺(tái)積電5納米產(chǎn)能全開(kāi)
供應(yīng)鏈透露，臺(tái)積電遭華為旗下海思砍5nm投片量，相關(guān)產(chǎn)能缺口由蘋果全數(shù)吃下，蘋果并要求臺(tái)積電第4季追加近1萬(wàn)片產(chǎn)能，與超微爭(zhēng)食5nm強(qiáng)化版，加上英偉達(dá)、超微等大客戶同步擴(kuò)增7nm投片量，臺(tái)積電5nm不僅如期并全產(chǎn)能開(kāi)出，7nm也持續(xù)滿載至年底。
此外，外界普遍認(rèn)為新冠肺炎疫情導(dǎo)致客戶下修訂單之際，供應(yīng)鏈先傳來(lái)好消息，有助提振市場(chǎng)信心。臺(tái)積電稍早曾預(yù)告，5nm先進(jìn)制程已準(zhǔn)備量產(chǎn)，預(yù)定第2季放量，同時(shí)看好5nm和7nm二大主力制程齊發(fā)威，今年?duì)I收增幅可望超過(guò)行業(yè)平均數(shù)達(dá)17％以上。
臺(tái)積電營(yíng)收強(qiáng)勁成長(zhǎng)走勢(shì)，是否會(huì)因?yàn)樾鹿诜窝滓咔閿嚲侄霈F(xiàn)變數(shù)，成為各大法人機(jī)構(gòu)近期密切追蹤的焦點(diǎn)。
不少外資最近相繼下修臺(tái)積電第2季、甚至第3季營(yíng)收展望，甚至有人推估蘋果將5nm的訂單遞延一到二季，相關(guān)報(bào)告趕在臺(tái)積電發(fā)布會(huì)前出爐，普遍認(rèn)為臺(tái)積電5nm訂單將不如預(yù)期，甚至連原本排隊(duì)的7nm訂單，也因海思、聯(lián)發(fā)科等大客戶砍單，導(dǎo)致排隊(duì)潮逐步消散。
臺(tái)積電不對(duì)外資報(bào)告及客戶訂單做任何評(píng)論，強(qiáng)調(diào)5nm計(jì)劃一切依進(jìn)度進(jìn)行。供應(yīng)鏈透露，臺(tái)積電5nm制程確實(shí)因客戶端考量疫情發(fā)展而有所調(diào)整。
其中，海思因手機(jī)銷售不佳，下修在臺(tái)積電5nm及7nm下單量，但海思釋出5nm的產(chǎn)能，已全數(shù)被蘋果包下；至于原打算在18廠P1 、P2廠追加至6萬(wàn)片的計(jì)劃，也如期進(jìn)行。
據(jù)了解，海思下修臺(tái)積電5nm和7nm約20％產(chǎn)能，以手機(jī)芯片為主。5G基地臺(tái)芯片則不變，但騰出的產(chǎn)能已被蘋果、超微和英偉達(dá)等芯片大廠全部分食，主要是因?yàn)橐咔閹?dòng)在家上班、線上購(gòu)物、遠(yuǎn)距教學(xué)和游戲等宅經(jīng)濟(jì)需求大幅成長(zhǎng)，蘋果筆電、平板賣到缺貨，各大資料中心擴(kuò)增伺服器，加上5G基礎(chǔ)建議也加速布局，帶動(dòng)高速運(yùn)算云電腦芯片、網(wǎng)通芯片和繪圖處理器強(qiáng)勁需求。
臺(tái)積電迄今一直未發(fā)布的南科18廠第三期計(jì)劃（P3）產(chǎn)能規(guī)劃，據(jù)了解，原為超微打造的5nm強(qiáng)化版，超微已提出每月超過(guò)2萬(wàn)片12吋晶圓的需求，規(guī)劃第4季到位；蘋果追加約1萬(wàn)片的產(chǎn)能需求，也將采用這項(xiàng)制程。
換句話說(shuō)，臺(tái)積電今年資本支出幾乎集重兵在5nm，未受新冠肺炎疫情影響，全力沖刺當(dāng)中，預(yù)期在5nm和7nm全數(shù)滿載下，臺(tái)積電今年依舊繳出年增雙位數(shù)、續(xù)新高佳績(jī)。