【智慧科技】全球半導體產業大變局！英特爾遇挫，三星、台積電兩雄爭霸！

　　我們現正居住的城市是用鋼根與水泥築起，未來的智慧城市則是以半導體晶片建成。5G網絡、AI人工智能、IoT物聯網等智慧城市科技，背後無一不靠晶片驅動，因此半導體產業已成全球兵家必爭之地。美國產業研究機構IC Insights公布，2020年半導體的企業排名，三甲分別為美國英特爾（Intel）、韓國三星（Samsung）、台灣台積電（TSMC）。但隨著英特爾晶片製程發展遇挫、三星積極降價搶單、台積電技術屢有突破，全球半導體產業大變局已在醞釀中。

 

英特爾失去技術優勢

 

　　曾經在晶片製程上處於領先位置的英特爾，現已失去優勢！英特爾在2020年第二季財報上透露，因為7奈米製程技術存在「嚴重缺陷」，所以要延後量產，預計7奈米晶片到2022下半年始能亮相。相比起台積電5奈米製程已於2020年4月量產，英特爾首席財務長喬治·戴維斯（George Davis）不諱言，技術上已落後台積電至少兩年。

 

　　面對此技術窘境，英特爾執行長史旺（Bob Swan）表示，考慮將7奈米製程委外代工，不再堅持自家生產；及後更有消息傳出，台積電是其熱門的代工廠選項。但英特爾至今仍不願證實是否會找台積電幫忙，只表示對晶片製造外判抱持觀望態度，需要先評估不同廠商的優劣之處，然後從中挑選對公司最有利的方案。

 

目前英特爾只有能力製造出10奈米製程晶片，2020年9月3日發表的第11代Core-i處理器，正是其10奈米製程製品。（圖片來源：翻攝Intel官方YouTube影片）

 

IDM製造vs垂直分工

 

　　不過，單是英特爾考慮外判，已意味著美國企業主導半導體產業時代或許走到盡頭了。一直以來，英特爾採用「IDM（Integrated Device Manufacturer）」垂直整合製造模式，從晶片設計、生產、封裝測試到最後銷售，皆由單一公司包辦，好處是公司能夠完全監控所有流程，但要實施IDM模式卻需投入大量資金，門檻極高。另一半導體巨擘三星亦是採用這種模式。

 

　　另一經營模式為「垂直分工」。有些公司專注做晶片設計與銷售，不設晶片製造廠房（Fabrication），所以被稱為「Fabless（無晶圓廠）」，AMD、NVIDIA、高通（Qualcomm）等均屬這種無廠半導體公司。另有一些公司只替別人製造晶片，不設計自家晶片，統稱為「Foundry（晶圓代工廠）」，台積電正是晶圓代工的開創者。

 

　　垂直分工模式的出現，讓晶片設計與製造得以分離。無廠公司做出晶片設計方案後，交給晶圓代工廠負責製造，令晶片業的入行門檻大幅降低。這樣不但吸引很多初創公司進入AI晶片設計領域，更讓很多曾是IDM模式的美國晶片企業關掉美國廠房，外判給亞洲代工廠生產。但英特爾卻一直堅持採用IDM模式，認為唯有兼顧設計與製造兩方面，才可達到最佳的生產效益。

 

在晶片業界，評價工廠技藝高低的主要標準是製程，現時以「奈米（Nanometer）」為量度單位。數字愈小，代表能在更細小的晶片中塞進更多晶體管，不但運算效能更高，耗電量也更小。譬如說，5奈米比7奈米先進，7奈米則比10奈米先進。（圖片來源：Samsung官網）

 

台積電、三星成領頭羊

 

　　事實上，英特爾在過去30多年能夠處於市場領導者的地位，正是得益於IDM模式，所以當英特爾在７奈米製程被卡關，表示考慮外判生產時，確是震撼了整個晶片業界。隨著英特爾在技術上呈落後之勢，台積電與三星現已被視為晶片業先進製程的領頭羊。

 

　　在蘋果秋季發表會上，執行長庫克（Tim Cook）發表了新一代iPad Air平板電腦，內裡所用的A14處理器，正是台積電最先進的5奈米製程所代工生產。另一邊廂，三星亦不遑多讓，已奪得高通5G手機處理器Snapdragon 875的訂單，預計於2020年12月發表的三星、小米、OPPO等品牌的旗艦級手機，都會用上這枚三星5奈米製程晶片。

 

　　早於2019年4月，三星發表「半導體2030願景」，宣布計劃投入133兆韓圜（約8,960億港元），提升晶片製造競爭力，希望在2030年躍居為半導體市場龍頭；韓國總統文在寅更揚言，政府會積極幫助三星實現目標，搶下全球晶圓代工第一的寶座。

 

為求追上台積電的5奈米產能，三星於2020年5月宣布，將在韓國平澤園區擴編生產線，專注於5奈米以下的極紫外光（EUV）製程技術，預計會在2021年下半年開始運作。（圖片來源：Samsung官網）

 

三星降價爭取訂單

 

　　三星雖獲國家支持，惟在製程技術上卻被台積電超前了。台積電5奈米製程已在2020年４月量產，三星5奈米製程要等到2020年底才能量產。三星的先進製程發展落後於台積電，其中一個原因是三星集團旗下還有記憶體業務需要發展，以致分散了研發資源。

 

　　相較之下，台積電是純晶圓代工廠，研發團隊可專注開發晶片製程技術，生產線亦只需針對晶圓代工進行調整，使其先進製程發展能夠保持優勢。在下一代3奈米製程研發上，三星因考慮到生產良率的問題，被迫放棄既有的FinFET（鰭式電晶體）架構，改用GAA（閘極全環）進行開發。至於台積電，則有能力在FinFET架構上進入3奈米製程，並可維持產品的效能表現，足證其製程技術比對手更勝一籌。

 

台積電於1987年成立，當時製程遠不如英特爾，落後兩代之多。踏入2020年，台積電5奈米製程已於第二季進入量產階段，而效能與之相若的英特爾7奈米晶片遲至2022下半年才能面世。如此一來，台積電在製程技術上已完全拋離英特爾！（圖片來源：台積電官網）

 

　　盡管在技術層面處於不利位置，但三星卻可憑藉低價競爭優勢扳回一城，近日已成功奪下IBM、NVIDIA、高通等代工訂單。三星的做法是，先用低價搶到客戶，之後再逐步改善晶片製程的良率，降低生產成本，即是「蝕頭賺尾」。因此，三星一直都能以低於台積電20%至35%的價格來搶單。

 

台積電不跟客戶競爭

 

　　然而，三星本身卻存有一大先天缺憾，致使與台積電的競爭落於下風。三星作為一個IDM廠商，既要設計手機晶片，又要兼營晶圓代工，更要販售自家品牌的手機。當一家手機晶片設計公司考慮外委三星代工生產時，不免有點擔心商業機密可能會被外洩，這正是蘋果（Apple）近年不再下單給三星代工的主要原因之一。相形之下，台積電只做晶圓代工，不會跟客戶競爭，便成為其最大的競爭優勢了。

 

　　正因如此，台積電即使失去了華為這個大客戶，但AMD、蘋果等美國大客戶都有增加訂單，填補華為帶來的產能空缺，結果營收竟然不跌反升。2020年前8個月，台積電累計營收高達新台幣 8,500 億元（約2,260億港元），較2019年同期暴升3成以上。

 

　　市場研調機構TrendForce評估，2020年第二季全球晶圓代工市場份額，台積電與三星各佔51.5%與18.8%；及至第三季，兩者差距更進一步擴大，台積電市佔率增長到53.9%，三星則下跌至17.4%。由是觀之，三星要成為晶圓代工第一的野心，已變得愈來愈難實現了。

 

在晶圓代工領域，台積電再加上聯華電子、力晶科技、以及世界先進等台灣企業，坐擁全球接近6成市佔率。（圖片來源：台積電官網）

所謂「晶圓（Wafer）」，意指製造晶片（Chip）所用的矽晶片，通常一片晶圓可以切割出幾十枚晶片。（圖片來源：Samsung官網）

 

 

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