3nm芯片争夺战，谁将成为最大赢家？
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三星电子将在美国新建芯片厂
日本4000亿日元补贴台积电建厂
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连日来，晶圆代工厂扩产消息不断。近日又有报道称，由于台积电3nm制程被苹果基本包圆，导致AMD、高通等考虑成为三星3nm的客户。台积电与三星在先进制程工艺上你追我赶，二者之间竞争消长一直都是业界话题，这次传出的3nm客户掠夺战，谁将笑到最后？
拿下3nm订单为什么重要？
因为在7nm、5nm上竞争不足，所以三星重点押注3nm工艺。今年10月，三星电子代工业务总裁兼负责人Siyoung Choi博士透露了三星制造3nm和2nm芯片的“路线图”。
三星电子预计将在2022年上半年开始为客户生产首批基于3nm的芯片。由于采用了3nm全环栅 （GAA） 技术，这些新芯片的性能应该会提高30%，并且功耗会减半。而该芯片比5nm芯片占用的空间最多减少35%。3nm芯片将在三星位于韩国平泽的工厂生产，目前正在扩建以支持更高的产能；第二代3nm芯片预计将于2023年开始生产。
三星还透露，2nm工艺的芯片处于开发初期。这些将使用GAA和多桥通道FET技术，该技术也在开发中。
随后，台积电CEO魏哲家公开表示，台积电3nm N3将在2021年内风险性试产，2022年下半年大规模量产，2023年第一季度获得实际收入。
台积电N3 3nm工艺将是N5 5nm之后的全新节点，同等功耗下性能可提升10-15%，同等性能下功耗可降低25-30%，并且使用更多层的EUV光刻（不低于N5 14层），因此更加复杂化，整个工艺流程的工序超过1000道。
N3还会衍生出一个N3E版本，可以视为增强版，有更好的性能、功耗、良品率，同时设计和IP上完全兼容N3，2024年量产。
至于神秘的2nm工艺，台积电的进度有所放缓，按照魏哲家的最新说法，N2工艺将在2025年量产。
对于制程技术，台积电3纳米选择沿用Fin FET（鳍式场效应晶体管）架构，而三星将改采GAA。业界认为，Fin FET生态系统统已相当成熟，可沿用部分验证过的IP，对IC设计客户来说也更省事，在架构不变、性能提升下，相对具备成本效益。
除了技术，产能规模仍然是业界较为关心的问题，以7nm来看，2019年时台积电7纳米产能约每月10.5万片，对应三星制程的相关产能则仅约2万片，2020年二者之间产能差距推估约14万片与2.5万片，台积高出三星4.6倍。
此外，虽然台积电与三星在商业模式、产能规模、技术等方面存在差异，但是两者在先进制程技术以外，积极布局下游先进封装领域。包括3DFabric平台、I-Cube与X-Cube系列，希望结合先进制程，加上独门的先进封装技术，以完整的解决方案，争取客户青睐。
（图源：经济日报）
IC设计企业对代工厂作何考量？
IC设计公司选择哪家代工厂的工艺是个复杂的问题，要综合考虑到产能、成本、性能等问题，台积电此前在7nm及5nm工艺上占据优势，不论技术还是产能都是遥遥领先，稳住了苹果、高通、AMD等客户，根据调研机构Counterpoint Research的数据，仅苹果一家就占了台积电53%的先进产能，高通则以24%的份额位列第二，AMD占有5%的产能，NVIDIA占到3%，联发科则占到2%。
台积电过于以苹果为主导，也引发了其他客户逐渐不满。台积电现在的5nm、7nm以及明年的3nm产能都是优先保证苹果，其他厂商的芯片要排队。以AMD为例，苹果的5nm芯片都量产2年了，AMD的5nm Zen4处理器要等2022年底才能问世，一个重要原因就是5nm产能要等苹果用够，之后才能轮到其他厂商，导致他们的产品进度要慢不少。
因此，市场也传出了AMD正在考察三星3nm的消息。同样的原因，这几年中高通的旗舰芯片、NVIDIA的游戏GPU都转向了三星代工。据SamMobile报道11月23日报道，骁龙8 Gen1继任者有望成为三星3nm的目标客户。
对于三星抢走AMD、高通等客户的消息，台积电官方表示不评价市场传闻，不过联席CEO魏哲家此前在财报会上表示，有信心3nm家族成为台积电大规模且长期需求的制程技术，也已开发完整平台支持高性能运算及智能手机应用，会是最具竞争力的技术。
（图源：快科技）
晶圆代工市场格局已定？
根据研究机构调查数据，今年乃至明年间，台积电与三星在晶圆代工产能投资将居全球前二大，形成双雄对决局面。
三星电子11月23日正式宣布，将在美国得克萨斯州泰勒市建造一座新的芯片工厂，该工厂耗资大约170亿美元（约合人民币1086亿元），将创造1800个就业岗位。根据三星的文件，工厂建成之后采用5nm工艺为相关的客户代工芯片，计划于2024年投入运营。
台积电近日表示，将会在日建设首家专业技术的晶圆工厂，预计是2022年动工，2024年投产。日本政府在2021年度追加预算中，或将拨出约6000亿日元（约52亿美元）协助半导体厂商在日本扩产，其中三分之二将投资台积电计划中的日本芯片厂。日经新闻称，其中4000亿日元（约合34.7亿美元）将用来投资台积电在九州熊本县设立的制造厂，
实际上，不只是台积电与三星，在全球大范围缺芯的背景下，各大芯片巨头接连爆出扩充产能的重磅消息。9月3日，中芯国际公布扩产计划，将投资88.7亿美元建设一座产能为10万片/月的12英寸晶圆厂。9月7日，英特尔透露计划投资950亿美元在欧洲建立两家新的芯片工厂。9月17日，格芯宣布将斥资60亿美元扩产......
IC Insights在近日发布了最新市场研究报告，预计2021年全球晶圆代工市场总销售额将首次突破1000亿美元大关，达到1072亿美元，较2020年增长23%。预计到2025年，全球晶圆代工市场将以11.6%的年均增长率增长，代工厂总销售额将达到1512亿美元。
写在最后
稳扎稳打的台积电一路走到霸主位置，而三星有着强大的系统整合与终端产品经验，二者的竞争力也将在你追我赶中不断提升。不过，可以肯定的是，晶圆代工的火热正在推动整个半导体产业的发展。
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