智東西（公眾號：zhidxcom）
文 | 韋世瑋
導語：今年動蕩的半導體市場中野心暗湧，而這將是一場純芯片代工巨頭台積電和全產業鏈電子巨頭三星之間的強勢較勁。
三星電子和台積電兩大芯片代工巨頭之間的火藥味已經越來越濃了，這場持續近十年的拉鋸戰如烈火烹油般愈演愈烈。
今年6月，拓墣產業研究院發布2019年Q2全球十大晶圓代工廠排行榜，數據顯示，在芯片代工市場整體下滑的局勢下，頭部玩家也不堪重壓，2019年第二季度10大廠商總營收為153.6億美元，同比下降8%。
其中，台積電以75.53億美元的營收位居第一，市場份額高達49.2%，盤踞著芯片代工市場半壁江山，三星電子則以27.73億美元營收緊隨其後，市場份額為18%。
雖然三星電子的市場份額離台積電還有不少差距，但相比之下，縱觀分別憑13.36億美元和11.6億美元位列第三、第四的格芯與聯電，三星電子成為唯二份額破10%，且能與台積電對台較勁的玩家。
實際上，台積電與三星電子之間的博弈相持已久，本來在製程工藝上還有英特爾這個不可小看的勁敵，但近年來它在製程競賽上的表現並不積極，一派坐山觀虎鬥之態，因此三星電子和台積電之間的纏鬥在業界顯得更加耀眼。（芯片終極戰事！誰是製程之王？）
訂單爭奪賽中，前段時間三星電子吞下NVIDIA下一代GPU肥單，並有傳聞它也將高通驍龍865訂單收入囊中。而彭博社和Digitimes在今年5月陸續報導，台積電憑借先進的7nm EUV（N7+）製程，緊握蘋果A13處理器和華為海思的麒麟985訂單。
芯片製程大戰中，三星電子的7nm製程與台積電相比雖面世較晚，但在今年8月7日，三星電子正式發布了全球首顆採用7nm EUV工藝製成的Exynos 9825芯片。台積電則在今年5月宣布已開始量產採用EUV光刻技術的N7+，並計劃在2020年量產3nm。
如今，距戈登·摩爾提出的“摩爾定律”已過去了54年，關於“摩爾定律已死”的論調也已傳聲數年。
這次，智東西將目光聚焦在台積電和三星電子的十年拉鋸戰，通過深度調查，看清兩家芯片代工巨頭之間的對戰背後的芯片產業大局。在這個特殊的時間點，可以看到台積電和三星電子的芯片代工戰已經攪動從芯片到5G、消費電子多個產業，其手法和細節遠比想象中複雜和精彩。
三星電子與台積電市場爭奪戰關鍵點
一、芯片代工搶單拉鋸戰
說起台積電和三星電子的芯片代工之戰，必然繞不開雙方競搶商業訂單的話題。
其實早在2014年，雙方就已開始在相互搶奪代工話語權。當時，一路在製程工藝研發上不斷超速躍進的台積電，已然擁有了和三星電子對抗的實力，並順利用28nm工藝從後者手中搶獲了蘋果的iPhone A8訂單，三星電子只能抱著32nm製程遺憾退場。
轉眼到2015年，三星電子因其14nm芯片工藝的突飛猛進，並開出比台積電更低的代工費用，搶回高通、AMD和NVIDIA等不少大客戶訂單。
然而，當時全球手機市場正開始略顯衰退之色，並在2016年出現頹勢，市場高端智能手機需求下滑，導致高端芯片的需求也隨之減少。
但已經在先前一波對抗中嘗到甜頭的三星電子並不滿足於此。於是，它將目光重新放在了蘋果iPhone芯片這塊肥肉上。
原本蘋果在2015年推出iPhone 6s時，其A9芯片的代工訂單是由台積電和三星電子分食。
iPhone A9芯片
但別忘了，與台積電隻專注代工芯片製造不同，三星電子的整體業務十分廣泛，芯片代工只是其中的一小部分，更別說它在移動終端也有龐大的智能手機業務。這意味著，三星電子的芯片也自產自銷。
但是，一向不喜歡把雞蛋都放在一個籃子裡的蘋果公司感到了危機。
一方面，從2011年起，蘋果和三星電子就因專利戰陷入了長達七年的官司泥沼，主要圍繞產品的實用和設計方面。雖然三星電子曾在2015年同意向蘋果賠付5.48億美元，但雙方並未真正和解，再次進入上訴流程。
另一方面，在2012年，三星電子的競爭力不斷提升，不僅成為了蘋果iPad最大的螢幕供應商之一，還壟斷了iPad的NAND閃存、DRAM記憶體和其他核心配件，在一台均價560美元的iPad供應鏈中佔據了36%的份額。
與此同時，當時的台積電與三星電子相比，前者不僅在芯片製程工藝、封裝工藝和出貨量上都更為成熟，成本也更低，自然成為了蘋果的優選。
基於這不可避免的多元競爭關係，蘋果和三星電子徹底分手，將三星電子芯片代工拒之門外。隨後，蘋果2016年iPhone 7/7 Plus的A10 Fusion芯片、2017年iPhone 8/X的A11 Bionic芯片，這些代工訂單基本由台積電獨食，分別採用了16nm製程和10nm製程。
iPhone A11 Bionoc芯片
面對這筆得而複失的肥單，三星電子也不是沒有努力過。
可三星電子未曾料到，2017年5月，台積電宣布其7nm製程工藝成功試產，並將於2018年開始量產，而當時三星電子要完成7nm工藝的研發也得等到一年後了。
隨後6月，64歲的三星電子CEO權五鉉親自赴美拜訪蘋果高層，想要借雙方在OLED螢幕方面的合作關係，試圖在蘋果A12處理器的訂單上分一杯羹。
但事實證明，當時台積電的7nm製程工藝無論是在能效、功耗還是運算速率上，均優於三星電子。不僅是蘋果，就連華為海思、高通、英特爾和聯發科等都紛紛投入台積電懷抱，三星電子搶單計劃流產。
在7nm上吃了虧的三星電子，在2018年4月正式完成7nm製程的研發，隨後便在10月宣布了7nm EUV工藝的量產計劃。
三星Exynos芯片
起初，由於三星電子的7nm EUV工藝技術不夠成熟，一度未曾被市場認可。直到今年，三星電子的這一尷尬境況才稍見好轉。
三星電子憑借著7nm EUV工藝技術和低價搶單手段，先是在今年6月搶下了NVIDIA大單，負責生產NVIDIA計劃於明年推出的下一代GPU。隨後又有產業鏈消息傳言，三星電子重新獲得高通驍龍865處理器訂單，並將在今年年底前實現量產。
另一方面，彭博社曾在今年5月報導稱，台積電將繼續獨食蘋果A13處理器，準備進行大規模量產，此外Digitimes也在5月透露，台積電準備在第三季度開始量產華為麒麟985。
雖然，這些都表明台積電的手裡還有幾張分量十足的底牌，但對三星電子來說，今年可是它首次在7nm領域搶下台積電的大客戶訂單。
這也意味著，三星電子和台積電的芯片代工搶單大戰再次打響。
二、三星電子擴大代工業務，直追台積電
實際上，曾經三星電子的芯片代工業務一直“寄人籬下”，並不是一個獨立的部門。
2017年之前，三星電子的半導體帝國主要運營著存儲芯片和非存儲芯片兩大部門。其中，後者又被稱為S.LSI（System LSI），主要負責IC設計和Fab芯片代工，為其客戶和自家的智能手機生產芯片。
但在移動終端廠商們看來，他們與三星電子之間存在的競爭關係，在三星電子的這種業務結構下存在著較大的商業風險。因此，三星電子芯片代工業務的發展一直受到阻礙。
2016年，三星電子的半導體業務營收以401.04億美元位居世界第二，市場佔有率達11.7%，僅次於英特爾。然而，三星電子的芯片代工部門在這一年的營收為44億美元。
為了進一步擴大自身的芯片代工業務，提高半導體市場的競爭力，2017年5月，三星電子宣布將組建一個新的芯片代工業務部門，主要為高通和NVIDIA等客戶提供芯片代工服務，其中包括移動處理器和其他非存儲芯片。
不僅如此，2018年初，三星電子相關負責人曾放出狠話，表示要在2018年底實現超越聯電和格芯，躍升芯片代工市場份額第二的目標，並在未來直逼台積電。
那時，台積電已在芯片代工領域馳騁多年。
據拓墣產業研究院公布的數據顯示，2017年台積電的營收為320.4億美元，以55.9%的市場份額穩坐第一。而當時排名第四的三星電子，芯片代工業務的營收為43.98億美元，市場佔有率7.7%。
有趣的是，在這十大代工廠中，只有三星電子是唯一的IDM（Integrated Design Manufacturing ，整合組件製造商）廠商，雖遠不及台積電，但也是全球最大的IDM代工廠。
拓璞產業研究院發布2017年全球前十大晶圓代工廠排名
那麽三星電子在2018年是否達成了目標呢？
實際上，2018年上半年，三星電子的晶圓代工業務營收為21.64億美元，同比降低2.2%，市場佔有率為7.4%。反觀一哥台積電，上半年營收163.08億美元，相當於7個半三星電子，並瓜分著56.1%的市場佔有率。
拓璞產業研究院發布2018年上半年全球前十大晶圓代工廠排名
但市場調研機構IC Insights統計，三星電子的芯片代工業務營收在2018年將增長至100億美元，以14%的市場佔有率超越位列第二的格芯。同時，台積電的營收也將達到347.65億美元。
值得注意的是，IC Insights的報告還指出，三星電子市場佔有率的迅速提高主要得益於芯片代工部門的獨立，把其自產自銷的Exynos芯片歸在了芯片代工業務的營收中。
然而事實證明，三星電子不僅做到了，並且其營收還勢如破竹般增長，將格芯和聯電甩在了後頭。
截至今年6月，拓璞產業研究院發布2019年Q2全球前10大晶圓代工營收數據。數據顯示，當下全球芯片代工需求仍在下滑，台積電Q2營收達75.53億美元，同比降低4%，市場佔有率達49.2%。
三星電子Q2營收為27.73億美元，同比降低9%，市場佔有率為18%，僅次於台積電。而本季度的格芯、聯電以及中芯，其市場佔有率均未達10%。
拓璞產業研究院發布2019年Q2全球前十大晶圓代工廠排名
目前看來，台積電在全球的芯片代工市場中，仍然無出其右，而三星電子則是一支最有機會在未來市場中挑戰台積電的潛力股。
但需要注意的是，今年第一季度中，台積電和三星電子的市場佔有率分別為48.1%和19.1%。如此看來，這兩季度以來，兩者之間的差距不僅沒有縮小，反而呈小幅拉大之勢。
三、7nm製程領域大戰激烈
如今，在全球芯片代工市場中，7nm製程技術是戰況最為激烈的一處戰場，也僅剩下台積電和三星電子雙方對峙，上演了一場又一場“神仙打架”。
率先在7nm領域取得優勢的台積電，在2018年實現量產後，憑這一技術陸續將蘋果A12、華為麒麟980和高通驍龍855大客戶訂單收入囊中。
今年6月，台積電總裁魏哲家在上海技術論壇上表示，台積電作為全球第一家大規模量產7nm工藝的晶圓代工產，目前市面上所有採用7nm製程工藝的芯片全都是由台積電生產。
據台積電2019年第二季度數據顯示，該公司今年Q2營收77.46億美元，其中7nm芯片的出貨量就佔了芯片業務總營收的21%，位列第二。第一則是16nm製程，佔比23%。
台積電2019年Q2財報中芯片製程營收分布
誠然，在7nm這一節點上落後的三星電子，幾乎就只能和自己玩。
直到2018年，三星電子才正式完成7nm製程研發。但不甘心讓台積電一家獨大的它，便隨後在10月宣布量產7nm EUV計劃，並將在2020年1月實現正式量產。
憑借這項7nm EUV技術，三星電子紛紛拉客，終於在今年搶回了英特爾的芯片大單。
EUV（Extreme Ultraviolet Lithography）又稱極紫外光刻，是一種採用13.5nm長的極紫外光作為光源的光刻技術，對光照強度、能耗效率和精度等都有極高要求。
現在，大多數芯片生產使用的都是一種名為DUV（深紫外光刻）的技術，波長193nm。但隨著半導體工藝的發展，芯片晶體管的面積和密度越來越接近物理極限，DUV技術在製造芯片時會產生嚴重的衍射現象，難以推進著製程工藝的進步，因此EUV技術就成為突破這一瓶頸的關鍵。
但目前，全球僅有荷蘭公司ASML掌握著高端光刻機的核心技術，設備的造價成本十分高昂，並且該公司在今年年初表示，2019年僅出貨30台EUV設備，每台售價超過1.2億美元，幾乎是DUV光刻機價格的2倍。
這麽看來，能夠搶到一台EUV光刻機設備無疑是對芯片代工廠實力和財力的雙重考驗。
ASML生產的第四代EUV光刻機
去年，ASML公開了EUV光刻機的預定情況，各大廠商共預定了21台光刻機，其中台積電佔了10台，三星則佔了6台。而這，也將成為它們在7nm製程競賽中拔得頭籌的關鍵。
三星電子官方表示，其7nm EUV工藝相較於自己的10nm，不僅能將芯片面積減少約40%，還能提升50%能效，並和其他7nm工藝相比，能效也將提升10%。
緊接著在今年8月7日，三星電子公布了採用7nm EUV工藝的Exynos 9825芯片。官方稱，該芯片性能將提升20%至30%，同時耗電量也將減少30%至50%。
值得一提的是，三星電子推出的Exynos 9825也是全球首顆7nm EUV芯片。
另一方面，早在今年5月，就有報導稱台積電已開始量產7nm+ EUV，並由華為麒麟985先行，同時蘋果的A13芯片也瞄準了這一技術。
雖然雙方都並未官方宣傳將採用台積電的7nm+ EUV技術，但就目前來看，台積電和三星電子在7nm EUV製程的對決上，三星電子確實以Exynos 9825佔了先機。
三星Exynos 9825芯片
四、7nm製程以下，搶先攻克物理極限
其實，在7nm以下的製程工藝方面，三星電子和台積電也照樣打得火熱，但以口水戰為主的成分更大。
今年6月，台積電正式官方宣傳6nm工藝，其採用EUV技術，晶體管密度相比7nm提升了18％。同時，該工藝預計在2020年第1季度進入試產階段。
在5nm製程方面，2018年6月，台積電宣布將投資250億美元研發5nm工藝，並在今年3月進入了風險試產階段，預計將在明年2月實現量產。
此外，台積電也早把3nm工藝的研發提上日程。今年7月，官方表示3nm製程正處於早期研發階段，其尺寸將比前一代縮小30%，預計將在2020年實現量產。
甚至在2nm工藝節點上，台積電同樣布下了局。今年6月，台積電宣布正式啟動2nm工藝研發，預計將於2024年投產。
三星電子也不甘落後，它在前段時間公布了最新的芯片代工計劃路線圖，其6nm、5nm和4nm工藝也將接踵而至。
三星最新公布的芯片製程路線圖
路線圖顯示，三星電子首先計劃將在今年下半年量產6nm LPP（6nm Low Power Plus），該工藝作為三星電子7nm LPP的加強版，其晶體管密度也將提升10%，並實現更低功耗。
其次，5nm LPE（5nm Low Power Early）將在今年內完成流片，並於明年上半年投入量產。5LPE不管是在性能、功耗還是核心面積上都將得到一定的提升。
同時，4nm LPE（4nm Low Power Early）將會在今年內完成設計，並將在2020年實現首次流片，2021年投入量產。
三星電子表示，這三項工藝技術，實際上是在其7LPP工藝的基礎上不斷推進得來的。
同樣，三星電子也將其工藝研發的觸手伸向了3nm節點。此前2018年12月，三星電子曾表示其3nm工藝已完成性能驗證，將在2020年實現大規模量產。
台積電與三星電子的芯片製程之戰節點
結語：兩大芯片代工巨頭迎來新競賽浪潮
如今，三星電子和台積電在芯片代工領域仍在持續火拚。
一方面，三星電子雖然在過去幾年與大客戶訂單失之交臂，但今年憑7nm EUV工藝強勢搶單NVIDIA後，也意味著其向台積電重新宣戰。
另一方面，台積電一直以來坐擁著芯片代工市場的半壁江山。三星電子自重新調整其半導體業務結構後，一路突破重圍，其市場份額也從全球第四斬殺到僅次於台積電的地位。
在芯片製程領域，7nm及以下領域雖僅剩台積電和三星電子對打，但雙方在製程上的不斷研發和力爭量產，也將是一場漫長而激烈的搶食戰。
與此同時，這也是純芯片代工巨頭和全產業鏈電子巨頭之間的一場對決。
台積電作為芯片代工模式的首創者，自1987年創立以來，經過了32年的發展，已然成為全球最大的芯片代工企業。
而三星電子想要將公司業務布局全產業鏈的野心也日益明顯，一邊忙著推進其智能手機等移動終端的業務發展，一邊也不忘提高自身在半導體領域的競爭力。
雖然，今年全球政治和經濟的摩擦影響了芯片代工市場的需求，各大芯片代工廠商營收同比均成下滑之勢，但整體芯片市場隨著芯片AI化和雲端AI芯片的創新，其發展勢頭仍較可觀。
芯片代工領域的頭部玩家格局亦未定型，各方玩家還在不停廝殺。
特別是韓國半導體產業也正面臨著危急關頭，以三星電子為首的韓系玩家不甘落後，它們既不想繼續受到日本在半導體原材料方面的限制，同時三星電子作為全產業鏈的電子巨頭，也不想輸給代工廠。
無論是芯片代工一哥台積電，還是全產業鏈電子巨頭三星電子，它們都希望在芯片製程技術的研發和量產落地中先奪優勢，並順勢而上進一步刮分市場。
香港九龍灣馬來街興發大廈15樓D室