本周三，三星電子放了狠話，將在未來(lái)10年內(nèi)（至2030年）投資133兆韓元（約合1150億美元，7730億人民幣），以在邏輯芯片制造領(lǐng)域發(fā)揮主導(dǎo)作用。
剛剛登上代工廠第二名的三星，顯得相當(dāng)?shù)男坌牟?、在邏輯芯片市場(chǎng)稱(chēng)王；2、挑戰(zhàn)臺(tái)積電代工廠龍頭的位置。
這廂三星發(fā)力要蠶食價(jià)值850億美元的代工市場(chǎng)（數(shù)據(jù)來(lái)源：Gartner）這塊肥肉；那邊吞掉超過(guò)一半市場(chǎng)份額的臺(tái)積電，顯然不打算對(duì)三星的挑釁置之不理了。
在這場(chǎng)芯片制程終極之戰(zhàn)中，三大芯片代工巨頭，一方面進(jìn)行著路線之爭(zhēng)，另一方面鉚足火力隔空火拼未來(lái)的關(guān)鍵制程技術(shù)節(jié)點(diǎn)，尤其是6nm和5nm。
所謂路線之爭(zhēng)，一方有臺(tái)積電三星自定標(biāo)準(zhǔn)，“激進(jìn)”挺進(jìn)5/4/3nm工藝，另一方英特爾堅(jiān)守“慢工出細(xì)活”，做業(yè)界最好的10nm。
而關(guān)于未來(lái)技術(shù)節(jié)點(diǎn)之戰(zhàn)的導(dǎo)火索，在這個(gè)4月已經(jīng)被點(diǎn)燃！臺(tái)積電和三星兩大芯片代工廠隔空開(kāi)“杠”，三星剛高調(diào)更新6nm、5nm工藝進(jìn)展，臺(tái)積電就在當(dāng)日傍晚立即跳出來(lái)宣布自己的6nm計(jì)劃。
芯片制程的戰(zhàn)火，正從前兩年炙手可熱的10nm、7nm向更為領(lǐng)先的6、5、3nm蔓延。
全球各大代工廠制程節(jié)點(diǎn)技術(shù)路線（來(lái)源：ExtremeTech）
從爭(zhēng)相研發(fā)先進(jìn)技術(shù)，到積極儲(chǔ)備頂級(jí)光刻機(jī)等半導(dǎo)體制造設(shè)備，臺(tái)積電和三星的戰(zhàn)旗已經(jīng)高舉，以各自獨(dú)特的方式給摩爾定律續(xù)命。同時(shí)，摩爾定律的擁護(hù)者英特爾則堅(jiān)持遵從嚴(yán)苛的技術(shù)規(guī)格，循序漸進(jìn)地進(jìn)行著堪比其他廠7nm的10nm制程研發(fā)。
新的制程之戰(zhàn)已經(jīng)隔空上演，三大巨頭誰(shuí)又最有望奪得芯片制程的王座？
一、當(dāng)下之戰(zhàn)：三大巨頭10/7nm階段性戰(zhàn)果
經(jīng)過(guò)去年蘋(píng)果、華為、高通圍繞7nm手機(jī)芯片的一系列宣傳，7nm制程從去年到今年一直是科技行業(yè)內(nèi)的一大熱點(diǎn)。
雖說(shuō)10nm以上工藝的芯片足以滿(mǎn)足絕大多數(shù)電子設(shè)備的性能需求，但隨著AI和5G聲勢(shì)漸起，更多新的軟硬件載體將層出不窮，市場(chǎng)格局未來(lái)幾年可能產(chǎn)生巨變，而率先掌握最先進(jìn)制程的研發(fā)者，更有希望在未來(lái)拔得頭籌。
近兩年來(lái)，越來(lái)越多的半導(dǎo)體廠商宣布推出或即將推出7nm芯片，同時(shí)英特爾姍姍來(lái)遲的10nm芯片也終于將在今年組團(tuán)來(lái)襲。
半導(dǎo)體代工廠制程路線圖（來(lái)源：Anysilicon）
1、10nm：臺(tái)積電2年前量產(chǎn)，英特爾慢工出大活
臺(tái)積電的10nm工藝于2016年底投入批量生產(chǎn)，并在去年從10nm迅速發(fā)展至7nm。臺(tái)積電相信7nm產(chǎn)品將成為28nm和16nm等長(zhǎng)壽命節(jié)點(diǎn)。
臺(tái)積電歷代制程PPA（Power，Performance，Area Reduction）較上一代提升幅度（來(lái)源：ExtremeTech）
在2018年初，三星開(kāi)始量產(chǎn)第二代10nm工藝，稱(chēng)為10LPP（低功率+）。去年晚些時(shí)候，三星推出了第三代10nm工藝，稱(chēng)為10LPU（低功耗終極），提供了另一項(xiàng)性能。
三星采用10nm的三重圖案光刻技術(shù)。與臺(tái)積電不同，三星認(rèn)為其10nm工藝系列（包括8nm衍生產(chǎn)品）的生命周期很長(zhǎng)。
10nm方面，臺(tái)積電的晶體管密度為每平方毫米4810萬(wàn)個(gè)，三星的是每平方毫米5160萬(wàn)個(gè)。而英特爾的10nm晶體管密度據(jù)說(shuō)達(dá)到了每平方毫米1.008億個(gè)，是目前14nm的2.7倍，接近三星的7nm晶體管密度（每平方毫米1.0123億個(gè)）。
相較而言，英特爾的10nm制程工藝可以說(shuō)是好事多磨的典范。
近年來(lái)，英特爾多次調(diào)整其10nm路線圖。早在2013年，就出現(xiàn)英特爾將在2015年使用其10nm技術(shù)生產(chǎn)CPU的傳聞，后來(lái)這一日期先是被延遲到2016年，又被推到2017年下半年，如今真正的量產(chǎn)時(shí)間已經(jīng)挪到 ，大規(guī)模量產(chǎn)預(yù)計(jì)到等到明年。
然后在2016年初，英特爾將其“Tick-Tock”節(jié)奏轉(zhuǎn)為“工藝架構(gòu)優(yōu)化”模式，正式延長(zhǎng)其制造技術(shù)節(jié)點(diǎn)的生命周期。
雖說(shuō)英特爾的10nm制程姍姍來(lái)遲，流傳比較廣的說(shuō)法是，臺(tái)積電的16nm相當(dāng)于英特爾22nm，臺(tái)積電的7nm相當(dāng)于英特爾的10nm，臺(tái)積電的3-5nm相當(dāng)于英特爾5-7nm。
2、7nm：臺(tái)積電多面領(lǐng)先，三星全力追趕
相比10nm，7nm工藝的玩家更加稀缺，去年8月，昔日的全球第二大晶圓代工廠格羅方德宣布放棄底正式宣布無(wú)限期暫停7nm工藝，7nm戰(zhàn)場(chǎng)上的陣營(yíng)唯剩臺(tái)積電和三星。
在7nm節(jié)點(diǎn)上，現(xiàn)階段臺(tái)積電多方面壓制三星。
首先，臺(tái)積電在時(shí)間上先揚(yáng)起了7nm的旗幟。
2018年4月，臺(tái)積電采用DUV技術(shù)，率先實(shí)現(xiàn)第一代7nm芯片的量產(chǎn)。6個(gè)月后，三星基于EUV的7nm工藝投入風(fēng)險(xiǎn)生產(chǎn)。據(jù)近日消息，臺(tái)積電采用EUV的第二代7nm工藝將于今年6月開(kāi)始批量生產(chǎn)。
三星在韓國(guó)華城建設(shè)全新的生產(chǎn)線就是專(zhuān)為7nm EUV量產(chǎn)準(zhǔn)備的，計(jì)劃在2019年底全面完工，7nm EUV大規(guī)模量產(chǎn)在明年底前實(shí)現(xiàn)，比臺(tái)積電預(yù)計(jì)量產(chǎn)時(shí)間晚了一年有余。
韓國(guó)華城7nm EUV工廠
從商用角度來(lái)看，臺(tái)積電的7nm制程已經(jīng)實(shí)現(xiàn)全面量產(chǎn)，而三星的7nm制程遲遲未見(jiàn)商用。
在亟待先進(jìn)支撐的手機(jī)旗艦機(jī)芯片方面，蘋(píng)果A12、華為麒麟980、高通驍龍855皆采用臺(tái)積電第一代7nm工藝。華為麒麟985和蘋(píng)果A13芯片極有可能會(huì)采用臺(tái)積電新的7nm EUV工藝制造。
據(jù)臺(tái)積電CEO魏哲家在投資者大會(huì)上透露，臺(tái)積電7nm制程去年量產(chǎn)的7nm芯片超過(guò)50款，今年年底將超過(guò)100款，將出現(xiàn)在一系列新一代CPU、GPU、AI加速芯片、礦機(jī)ASIC、網(wǎng)絡(luò)、游戲、5G、汽車(chē)芯片等產(chǎn)品中，AMD、NVIDIA、聯(lián)發(fā)科、比特大陸、嘉楠耘智等都是臺(tái)積電7nm的客戶(hù)。
從臺(tái)積電各制程營(yíng)收分布來(lái)看，7nm制程的營(yíng)收比例從去年Q3開(kāi)始大幅邁進(jìn)。
臺(tái)積電2015年Q3-2018年Q4營(yíng)收分布（來(lái)源：ANANDTECH）
三星最新推出的自家處理器Exynos 9820采用的還是8nm LPP工藝，其Exynos 9825有望成為首款搭載7nm EUV的處理器，預(yù)計(jì)將在今年下半年發(fā)布，應(yīng)該會(huì)搭載在三星旗艦機(jī)Galaxy Note 10上。
除了三星自己外，目前已知的三星7nm EUV客戶(hù)有IBM，雙方將合作開(kāi)發(fā)下一代高性能計(jì)算Power處理器。
二、未來(lái)之戰(zhàn)：6/5/3nm工藝戰(zhàn)事儲(chǔ)備
截至今日，臺(tái)積電似乎已經(jīng)在7nm制程之戰(zhàn)中呈現(xiàn)壓倒式勝利，在5nm節(jié)點(diǎn)，臺(tái)積電同樣在進(jìn)度上暫時(shí)領(lǐng)先。不過(guò)就近期的動(dòng)作來(lái)看，三星也在加強(qiáng)火力。
三星曾對(duì)外宣稱(chēng)，即將來(lái)臨的 5G、人工智能、Connected＆Automotive、機(jī)器人等技術(shù)，是第四次工業(yè)革命的催化劑，而為了降低成本，半導(dǎo)體5nm工藝技術(shù)的發(fā)展成果至關(guān)重要。
4月16日，三星“言行一致”地一連釋放多個(gè)重磅消息：5nm FinFET工藝技術(shù)完成開(kāi)發(fā)、并宣稱(chēng)有能力為客戶(hù)提供樣品、第一個(gè)6nm客戶(hù)進(jìn)入流片……
而此前據(jù)TrendForce公布的數(shù)據(jù)顯示，今年一季度三星在芯片代工市場(chǎng)的份額將達(dá)到19.1%，較去年的14.9%提升近三成。臺(tái)積電的市場(chǎng)份額則出現(xiàn)了下滑，從去年的50.8%下降到48.1%。
在6、5、4、3nm之戰(zhàn)中，臺(tái)積電和三星的戰(zhàn)鼓才剛剛敲響。
1、6nm：7nm制程的升級(jí)版
4月16日，三星宣布其第一個(gè)基于EUV技術(shù)開(kāi)發(fā)的6nm客戶(hù)進(jìn)入流片，預(yù)計(jì)2019年下半年進(jìn)入量產(chǎn)。
臺(tái)積電的傳統(tǒng)都是“先做再說(shuō)”，不過(guò)不知道是不是受到三星這位“先做不說(shuō)”的對(duì)手的影響，臺(tái)積電也在當(dāng)天傍晚第一次對(duì)外宣布其6nm（N6）工藝技術(shù)，預(yù)計(jì)將在2020年Q1試產(chǎn)。
臺(tái)積電的6nm聽(tīng)上去貌似比7nm先進(jìn)了一代，但實(shí)際上，它是基于其現(xiàn)有的7nm工藝改進(jìn)的。
根據(jù)臺(tái)積電的說(shuō)法，6nm（N6）技術(shù)的邏輯密度較 7nm (N7) 增加 18%，且設(shè)計(jì)法則與7nm技術(shù)完全相容。
這樣使得6nm工藝具備更好的成本優(yōu)勢(shì)，同時(shí)性能、功耗優(yōu)勢(shì)與7nm工藝保持相同，7nm完備的設(shè)計(jì)生態(tài)系統(tǒng)能夠被直接遷移再使用，為6nm客戶(hù)提供一個(gè)具備快速設(shè)計(jì)周期的升級(jí)捷徑，從而加快產(chǎn)品上市。
之前盛傳的是蘋(píng)果2020年iPhone的A14系列芯片很可能用臺(tái)積電的5nm制程，現(xiàn)在看來(lái)臺(tái)積電的6nm工藝也有望被劃到備選范圍內(nèi)。
2、5nm：臺(tái)積電進(jìn)入風(fēng)險(xiǎn)試產(chǎn)，三星快馬加鞭趕進(jìn)度
三星在4月16日釋放的消息可不止6nm，說(shuō)起來(lái)，三星在5nm透露的信息量更豐富。
三星宣布其基于EUV光刻技術(shù)的5nm FinFET工藝技術(shù)完成開(kāi)發(fā)，采用 Smart Diffusion Break (SDB) 晶體管設(shè)計(jì)架構(gòu)，相比7nm芯片特定面積晶體管數(shù)量增加了25%、速度提高10%、耗能降低20%。
而這距離三星在7nm工藝中引入EUV技術(shù)僅隔6個(gè)月。
三星表示，自2018年Q4以來(lái)，其5nm產(chǎn)品就擁有了設(shè)計(jì)基礎(chǔ)設(shè)施，包括工藝設(shè)計(jì)工具、設(shè)計(jì)方法、電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）工具和IP。此外，三星晶圓廠已經(jīng)開(kāi)始向客戶(hù)提供5nm多項(xiàng)目晶圓服務(wù)。
臺(tái)積電的5nm工藝信息則釋放的更早，而且據(jù)說(shuō)明年問(wèn)世的蘋(píng)果A14芯片和華為麒麟990芯片，都已經(jīng)預(yù)定了臺(tái)積電的5nm。
去年1月，臺(tái)積電在臺(tái)灣開(kāi)設(shè)了新的5nm晶圓18廠（Fab 18），同年6月，該公司宣布砸250億美元投資5nm芯片工藝研發(fā)與生產(chǎn)。
2018年1月，臺(tái)積電臺(tái)灣南科5nm晶圓18廠第一期動(dòng)工儀式
到去年年底，臺(tái)積電總裁魏哲家又放出新消息，該5nm晶圓廠目前已經(jīng)在設(shè)備裝機(jī)中，預(yù)計(jì)2019年Q1完工，2020年投入量產(chǎn)。
今年4月3日，臺(tái)積電官宣5nm已進(jìn)入風(fēng)險(xiǎn)性試產(chǎn)。相比7nm工藝，基于ARM Cortex A72核心的全新5nm芯片能夠提供1.8倍的邏輯密度，性能提升達(dá)15%。此外，5nm制程將會(huì)完全采用EUV技術(shù)。
3、3nm：有望在2020年初級(jí)對(duì)決
臺(tái)積電和三星的高手過(guò)招已經(jīng)延伸到3nm工藝上。當(dāng)然啦，兩家的3nm究竟是怎么定義的還有待考量。
去年年底，臺(tái)積電宣布其斥資近200億美元的3nm晶圓廠正式通過(guò)環(huán)評(píng)標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)計(jì)2020年開(kāi)工興建、隔年試產(chǎn)，并在2022到2023年間進(jìn)入量產(chǎn)。
這將成為第一座為3nm工藝建造的廠房。
三星代工廠制程節(jié)點(diǎn)技術(shù)路線圖（來(lái)源：ExtremeTech）
三星關(guān)于3nm工藝的說(shuō)法則不是很統(tǒng)一。在去年12月的IEDM會(huì)議上，三星晶圓代工業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人Eun Seung Jung表示，三星已經(jīng)完成了3nm工藝技術(shù)的性能驗(yàn)證，并且在進(jìn)一步完善該工藝，目標(biāo)是在2020年大規(guī)模量產(chǎn)。但據(jù)外媒Tom’s Hardware的報(bào)道，三星將最早在2021年開(kāi)始量產(chǎn)3nm GAA（全環(huán)柵技術(shù)）工藝。
不過(guò)，多數(shù)業(yè)內(nèi)人士表示不太相信三星的3nm芯片能在2022年前投入生產(chǎn)。
如果按照兩家公司的既定計(jì)劃，臺(tái)積電和三星極有可能將在2022年上演3nm制程的初級(jí)對(duì)決。
三、三大廠設(shè)備之爭(zhēng)：臺(tái)積電拿下最多EUV光刻機(jī)訂單
工欲善其事，必先利其器。制程越來(lái)越精細(xì)，離不開(kāi)半導(dǎo)體制造設(shè)備的升級(jí)。一個(gè)邏輯器件要經(jīng)過(guò)1000多個(gè)工藝步驟，要攻克上萬(wàn)個(gè)技術(shù)細(xì)節(jié)才能加工出來(lái)。
其中，最最最核心的設(shè)備當(dāng)屬光刻機(jī)，光刻技術(shù)堪稱(chēng)是現(xiàn)代集成電路上最大的難題，是決定制程能有多精細(xì)的“刻刀”。
1、起決定性作用的光刻機(jī)
光刻機(jī)有多重要？沒(méi)有ASML的光刻機(jī)，臺(tái)積電、三星、英特爾的先進(jìn)制程都是一紙空文。
從前文可以看到，臺(tái)積電初代7nm工藝使用的還是深紫外（DUV）光刻技術(shù)，從臺(tái)積電第二代7nm工藝和三星初代7nm工藝開(kāi)始，兩家的先進(jìn)制程都計(jì)劃使用極紫外（EUV）光刻技術(shù)。
盡管EUV在上個(gè)世紀(jì)就開(kāi)始研發(fā)，但一直達(dá)不到應(yīng)用的需求，當(dāng)前半導(dǎo)體生產(chǎn)中通常使用的是波長(zhǎng)193nm的DUV技術(shù)，人們借助沉浸式光刻、多重曝光等復(fù)雜技術(shù)，用DUV“湊活著”推進(jìn)到了10nm芯片。
三星的8nm制程就使用的是DUV光刻+多重曝光生產(chǎn)的方法。
我們常用中性筆來(lái)寫(xiě)字，想象一下，假設(shè)給你一個(gè)193mm的中性筆，讓你寫(xiě)出粗細(xì)為1.0 mm的字，是不是簡(jiǎn)直天方夜譚？（此處感謝科學(xué)家們的聰明才智）
光刻機(jī)老大荷蘭ASML的EUV光刻機(jī)在跳票十多年后，終于在2016年成功量產(chǎn)。ASML也是全球唯一一家能生產(chǎn)EUV光刻機(jī)的公司。
此前為了督促ASML加快研發(fā)，臺(tái)積電、三星、英特爾還曾聯(lián)合給ASML投資當(dāng)股東，不過(guò)EUV光刻機(jī)剛產(chǎn)生質(zhì)的突破，三巨頭又陸續(xù)拋售股票了。
據(jù)悉，截至去年5月，臺(tái)積電、三星、英特爾分別向ASML采購(gòu)了10套、6套和3套EUV設(shè)備，我國(guó)大陸的晶圓制造公司中芯國(guó)際也在去年搶到1臺(tái)購(gòu)買(mǎi)名額。
而據(jù)ElectronicsWeekly援引產(chǎn)應(yīng)鏈消息，ASML擬在2019年出貨的30臺(tái)EUV設(shè)備，其中18臺(tái)都被臺(tái)積電買(mǎi)走（預(yù)計(jì)總價(jià)將超過(guò)150億人民幣），英特爾、三星等DRAM客戶(hù)瓜分其余12臺(tái)。
ASML雙工件臺(tái)NXE:3400B型EUV光刻機(jī)
有了EUV設(shè)備也不意味著萬(wàn)事大吉了，光刻膠、缺陷檢測(cè)、光源功率、設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行等多個(gè)環(huán)節(jié)都存在需要克服的挑戰(zhàn)。
2、打破封鎖，國(guó)產(chǎn)刻蝕機(jī)進(jìn)入臺(tái)積電生產(chǎn)線
除了光刻機(jī)外，芯片制造還離不開(kāi)刻蝕機(jī)。智東西曾在（深度解讀芯片刻蝕：國(guó)產(chǎn)5nm機(jī)器就緒，2018全球銷(xiāo)售額破歷史新高）一文中詳解這一技術(shù)。
光刻機(jī)在硅片上“畫(huà)”出電路結(jié)構(gòu)后，等離子刻蝕機(jī)要按著電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行微觀雕刻，能刻出加工精度是頭發(fā)絲直徑的幾千分之一到上萬(wàn)分之一的接觸孔或者線條?，F(xiàn)在最先進(jìn)的刻蝕機(jī)就是5nm等離子刻蝕機(jī)。
去年年底，國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體圈曝出一個(gè)振奮人心的好消息，我國(guó)中微半導(dǎo)體設(shè)備公司宣布已研發(fā)成功5nm等離子刻蝕機(jī)，并通過(guò)了臺(tái)積電的認(rèn)證，將用于全球首條5nm工藝。
中微半導(dǎo)體設(shè)備公司早在去年年初就宣布成功研發(fā)5nm刻蝕機(jī)，比IBM宣布掌握5nm技術(shù)還早了2周。
中微半導(dǎo)體創(chuàng)始人兼CEO尹志堯稱(chēng)：”設(shè)備的研發(fā)比芯片新技術(shù)的研發(fā)至少要提前5年。5nm估計(jì)5年以后用戶(hù)才能夠用的到。”他對(duì)5nm的市場(chǎng)非常有信心，表示“明年臺(tái)積電將率先進(jìn)入5nm制程，已通過(guò)驗(yàn)證的國(guó)產(chǎn)5nm刻蝕機(jī)，預(yù)計(jì)會(huì)獲得比7nm生產(chǎn)線更大的市場(chǎng)份額。
7nm芯片生產(chǎn)線的刻蝕機(jī)基本上由屬于國(guó)際第一梯隊(duì)的泛林半導(dǎo)體、應(yīng)用材料、東京電子和日立4家美日企業(yè)承包了。去年中微半導(dǎo)體的7nm刻蝕機(jī)也宣布進(jìn)入了臺(tái)積電生產(chǎn)線。
另一家國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體材料商江豐電子的鉭靶材及環(huán)件也已經(jīng)在臺(tái)積電7nm芯片中量產(chǎn)。
3、研發(fā)投入：臺(tái)積電略高于三星
要制造出先進(jìn)制程的芯片，既要有頂尖制造設(shè)備的加持，還要保證核心技術(shù)的領(lǐng)先性。
在這一點(diǎn)上，英特爾、三星和臺(tái)積電都走在全球最前線。根據(jù)IC Insights的數(shù)據(jù)，2017年三家公司的研發(fā)支出均在全球半導(dǎo)體研發(fā)支出排行榜上排前六。
在研發(fā)方面，英特爾一貫是重金投入研發(fā)的代表企業(yè)，每次研發(fā)支出都在排行榜上獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷。
本周三，三星宣布將在未來(lái)十年投入1150億美元在邏輯芯片制造上，其中631億美元用于促進(jìn)研發(fā)，519億美元用于升級(jí)其芯片生產(chǎn)工廠。三星表示，從2019年到2030年，平均每年將花費(fèi)約95億美元，并曾透露5nm節(jié)點(diǎn)的研發(fā)費(fèi)用將增至5億美元。
臺(tái)積電的年研發(fā)支出預(yù)計(jì)在100億至110億美元之間，略高于三星。
如今半導(dǎo)體業(yè)務(wù)已經(jīng)成三星的大功臣，銷(xiāo)售額占該集團(tuán)營(yíng)業(yè)利潤(rùn)的約3/4，從獨(dú)立晶圓代工業(yè)務(wù)的舉動(dòng)來(lái)看，三星對(duì)這一業(yè)務(wù)相當(dāng)看重。如果臺(tái)積電進(jìn)度持續(xù)加快，不排除三星加大研發(fā)力度的可能。
四、從摩爾定律到Fabless，三巨頭的相互成就
如果將芯片比作電子設(shè)備的大腦，制程則近似于表示神經(jīng)元密度，芯片制程越小，“智商”越高。
芯片制程描述的是晶體管柵極寬度大小，而說(shuō)到晶體管柵極就不得不提到推動(dòng)全球電子產(chǎn)業(yè)爆發(fā)的摩爾定律。
1965年，英特爾創(chuàng)始人戈登·摩爾（Gordon Moore）提出摩爾定律：“集成電路上晶體管數(shù)量，約每隔18-24個(gè)月便會(huì)增加一倍，性能也將提升一倍。”
早期的芯片制程升級(jí)嚴(yán)格遵循摩爾定律，但隨著晶體管變小，漏電、散熱等物理障礙和越來(lái)越高的成本所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)障礙，都讓摩爾定律逐漸變得寸步難行。
近些年，芯片制程經(jīng)歷了如下變化：65nm45nm32nm28nm20nm14/16nm10nm7nm，每提升一次，單位面積的芯片就能裝下更多的晶體管。
也就是說(shuō)，制程越小，芯片處理速度越快，計(jì)算性能和散熱效果也會(huì)變得更出色。
正應(yīng)了那句俗話：濃縮就是精華。
晶圓代工先進(jìn)制程市場(chǎng)一直被幾大巨頭瓜分天下，目前全球具備10nm制程工藝量產(chǎn)能力的僅臺(tái)積電、三星兩家，英特爾的10nm芯片量產(chǎn)預(yù)計(jì)要等到今年年底。
其中，臺(tái)積電當(dāng)屬“改朝換代”般的存在。
1、改朝換代臺(tái)積電，催生Fabless新模式
臺(tái)積電，這家1987年由張忠謀創(chuàng)立于臺(tái)灣新竹的公司，開(kāi)創(chuàng)了晶圓代工（foundry）模式，通俗點(diǎn)說(shuō)，就是把專(zhuān)門(mén)幫別人生產(chǎn)晶圓線。
在臺(tái)積電成立之前，英特爾、三星等半導(dǎo)體公司都有自己的晶圓廠，自己的芯片自己負(fù)責(zé)從晶圓制造到芯片測(cè)試和封裝的全流程。
也就是說(shuō)，臺(tái)積電將原本只是各家半導(dǎo)體公司副業(yè)的晶圓制造變成了自己的主業(yè)。
隨著芯片發(fā)展，晶圓廠造價(jià)不斷上漲，越來(lái)越多的芯片制造商無(wú)力承受，而臺(tái)積電的創(chuàng)新模式開(kāi)始走俏于江湖。
晶圓代工的出現(xiàn)使得他們可以專(zhuān)注于設(shè)計(jì)和銷(xiāo)售，將制造、封裝、測(cè)試外包給專(zhuān)業(yè)的代工廠，這催生了無(wú)廠半導(dǎo)體（Fabless）的興起。
如今，臺(tái)積電已經(jīng)成為令半導(dǎo)體設(shè)計(jì)廠商仰賴(lài)的世界第一大晶圓代工廠，并成為臺(tái)灣最賺錢(qián)的公司，蘋(píng)果、高通、華為、賽靈思等7nm芯片都是從臺(tái)積電手中生產(chǎn)出來(lái)。
2、獨(dú)立晶圓代工業(yè)務(wù)的三星，盯上龍頭寶座
在全球前八大晶圓代工廠中，三星是唯一的IDM廠商，是如今唯一一個(gè)既能自己設(shè)計(jì)芯片，也能自己制造和為別人代工芯片的半導(dǎo)體巨頭。
而Foundry業(yè)務(wù)一直是三星的核心板塊，三星和臺(tái)積電的蘋(píng)果芯片訂單之爭(zhēng)還一度是業(yè)界和果粉間的熱門(mén)話題。
為了提升自己晶圓代工的業(yè)務(wù)水平，三星可謂是出盡各種招式：投資、挖人、獨(dú)立晶圓代工業(yè)務(wù)，還在去年年初的三星晶圓代工論壇上，放話說(shuō)：“今年的目標(biāo)是到年底，將晶圓代工的市占率從第四名提升到第二名，超越聯(lián)電和格芯。未來(lái)則打算超越臺(tái)積電。”
現(xiàn)在看來(lái)，三星的年底小目標(biāo)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了。
根據(jù)今年上半年出爐的多份產(chǎn)業(yè)報(bào)告，三星終于擺脫格羅方德和聯(lián)電的壓制，從排名第四攀升到全球第二大代工廠的位置，成為臺(tái)積電最大的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。
不過(guò)也有報(bào)告指出，三星市占提高是因?yàn)榫A代工部門(mén)被獨(dú)立出來(lái)，因此生產(chǎn)三星自家的Exynos手機(jī)芯片也被算在代工營(yíng)收中，這才使得市占率大增。
3、先進(jìn)制程爭(zhēng)霸賽——巨頭的獨(dú)角戲
研發(fā)10nm及以下的先進(jìn)制程工藝，不僅要具備領(lǐng)先的技術(shù)實(shí)力、投入巨額的資金，還要面臨市場(chǎng)起量不足、客源有限等導(dǎo)致產(chǎn)能過(guò)剩的虧損風(fēng)險(xiǎn)。
隨著技術(shù)紅利消失，在利益權(quán)衡之下，格羅方德和聯(lián)電均在去年宣布放棄退出10nm及更先進(jìn)制程工藝的爭(zhēng)奪戰(zhàn)。以他們?yōu)榇淼慕^大多數(shù)代工廠，選擇專(zhuān)攻10nm及以上制程的技術(shù)優(yōu)化和市場(chǎng)拓展。
如今，堅(jiān)守在10nm及更先進(jìn)制程的晶圓代工玩家僅剩臺(tái)積電、三星和英特爾。
其中英特爾又屬于比較特別的存在。
它雖然在2014年的轉(zhuǎn)型策略中曾將擴(kuò)大晶圓代工業(yè)務(wù)當(dāng)作一個(gè)重點(diǎn)，但可能受制于10nm工藝一直延期、最大代工客戶(hù)Altera被自己收購(gòu)、其他代工客戶(hù)業(yè)務(wù)量不大等原因，英特爾在去年關(guān)閉對(duì)外的晶圓代工業(yè)務(wù)，專(zhuān)注于代工自己的芯片。
很久以前，有個(gè)叫ITRP的會(huì)議，把業(yè)界大佬們聚集一堂，共同制定下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)。后來(lái)有一天，英特爾要定自己的標(biāo)準(zhǔn)，之后臺(tái)積電、三星也紛紛制定自己的節(jié)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)。
這就導(dǎo)致不同廠商的制程不能僅靠數(shù)字就能比較出優(yōu)劣。
目前20nm以下的工藝，或多或少都在玩弄數(shù)字游戲，并不完全符合原來(lái)對(duì)制程的定義。
臺(tái)積電和三星的制程在數(shù)字上都摻了水分，相比之下英特爾就實(shí)在多了，光是14nm工藝，就連續(xù)三代以14nm、14nm+、14nm++來(lái)命名，每次性能提升的幅度都很高。
在業(yè)務(wù)方面，英特爾也基本不涉足移動(dòng)處理器，這一點(diǎn)和臺(tái)積電、三星不存在正面PK的矛盾。
結(jié)語(yǔ)：代工廠龍虎纏斗，未來(lái)尚不明晰
從當(dāng)前格局來(lái)看，代工廠的分水嶺已經(jīng)趨于明顯。臺(tái)積電、三星領(lǐng)銜最先進(jìn)制程工藝的研發(fā)，并加重在代工業(yè)務(wù)的比重，已經(jīng)開(kāi)啟攻關(guān)接近物理極限的3nm制程；英特爾則專(zhuān)注于產(chǎn)品需求，循序漸進(jìn)地推進(jìn)制程工藝的進(jìn)展；而其他代工廠基本上都選擇注重10nm以上成熟制程工藝的技術(shù)優(yōu)化和市場(chǎng)拓展。
雖說(shuō)臺(tái)積電已經(jīng)穩(wěn)坐晶圓代工第一的位置多年，但三星絕對(duì)是不容小覷的對(duì)手，從獨(dú)立代工業(yè)務(wù)、千億元投資計(jì)劃、高調(diào)宣布7/6/5nm進(jìn)展等一系列舉措，三星對(duì)這一市場(chǎng)的野心已然盡顯，和臺(tái)積電差距的逐漸縮小絕非無(wú)稽之談。
綜合晶圓廠、EUV設(shè)備、配套技術(shù)等儲(chǔ)備來(lái)看，臺(tái)積電和三星之間的差距并不明顯，臺(tái)積電在客戶(hù)忠誠(chéng)度、先進(jìn)制程進(jìn)度、市場(chǎng)現(xiàn)有份額上優(yōu)勢(shì)更足，三星則背靠IDMq全能大廠這棵“大樹(shù)”，隨時(shí)可以加大資金和人才投入。
當(dāng)然，盡管臺(tái)積電三星已經(jīng)隔空擦出了火藥味，但多位業(yè)內(nèi)人士表示，當(dāng)前業(yè)界對(duì)7nm以下的需求其實(shí)并不明顯，5nm可能已經(jīng)是商用極限了，現(xiàn)有制程已經(jīng)足以應(yīng)對(duì)絕大多數(shù)電子設(shè)備的剛需。這也意味著，即便兩廠玩命砸錢(qián)弄出來(lái)的超精細(xì)制程，以后可能會(huì)因?yàn)榭蛻?hù)不足而在量產(chǎn)方面遇到麻煩。
