三星超级台积电将生产三纳米芯片:半导体战争背后的地缘政治

  韩国主要半导体厂商三星电子于今年下半年开始量产3纳米（台译纳米）半导体芯片（芯片）。 面对挑战，全球芯片代工龙头台积电也宣布，其3nm工艺（泛指晶圆生产加工工艺）将于下半年如期进入量产。 全球最大的两家代工领导者在先进制造工艺的角逐中进入了一个新阶段。

  与此同时，筹码背后的地缘政治竞赛正在升温。 乔·拜登总统上任后推动的《芯片法案》于周三在参议院获得通过，预计将于周四由众议院投票表决。

  该法案旨在帮助美国半导体产业实现自给自足，并补贴“相似价值”的外国半导体制造商在美国设厂，扩大就业机会。 但是，在补贴外国大型工厂的附带条件（法律文本）中，该法案要求受援方在 10 年内不得在中国新建半导体工厂。 有分析认为，这是美国遏制中国半导体发展的新战略。

  《纽约时报》评论称，一向反对政府高度干预商业的共和党现在支持民主党的法案，很少能达成两党共识。 除了支持美国的半导体，也是为了遏制中国的半导体产业。

  事实上，半导体芯片已经像本世纪的石油一样。 一般来说，手机、高端军用武器、5G、电动汽车都需要芯片辅助升级。 中国在AI人工智能和5G技术方面的快速发展，迫使美国寄希望于拉拢盟友，制约中国半导体发展。

  新加坡国立大学李光耀管理学院高级研究员亚历克斯·卡普里（Alex Capri）用中文向 BBC 解释说，无论三星和台积电之间的竞争多么激烈，总部位于美国的英特尔也以 IC设计等技术。 但他表示，台湾、韩国和美国都是“竞争合作关系”，并不想相互淘汰。 他同意美国的战略是与这些半导体制造商或政府合作，以抵御中国在半导体技术方面的发展。

  台北智库“台湾经济研究所”分析师刘培珍告诉BBC中文，韩国是美国总统拜登今年5月首次亚洲之行的首选，他亲自拜访了三星。 此外，三星宣布将在美国大力投资，并宣布如果建厂，韩国在未来的政治经济形势上向美国靠拢的可能性更大。  “台湾现政府更亲美，两岸关系更紧张，因此美国拉拢台韩日等国联手对抗中国的局面越来越明显 ，“ 她说。

三星量产三纳米芯片

  从2022年开始，台积电、三星和英特尔（Intel）分别代表台湾、美国和韩国前三名，在代工领域技术领先。 根据半导体研究机构Trendforce的统计，2022年第一季度，台积电在全球晶圆代工领域的份额为53.6%，而排名第二的三星则为16.3%。

  刘培珍分析，现在三星希望利用新的Gate-All-Around（GAA）在3nm晶圆制程上超越台积电。 主要原因之一是台积电从2016年到2022年连续七年独家获得它。三星希望从大客户苹果（Apple）的应用处理器合同中夺回苹果的订单。

  中国半导体分析师杜钦在微信公众号“半导体行业观察”中解释称，从财报来看，苹果是台积电最大的客户，两者在半导体领域合作密切。  “苹果设计，台积电代工”的商业模式一直是两家公司的合作模式。

  他表示，目前半导体行业已经判断，苹果可能仍是台积电计划在 2025 年生产的 2 纳米芯片的优先客户。判断苹果和台积电正在联合开发 1 纳米芯片，以增强 和苹果汽车计划。

 “两家公司互相成就，十年后的今天，成为各自赛道的佼佼者。没有苹果这样强大的客户的帮助，台积电很难引领代工行业。今天， 无论是苹果的A系列、M系列、基带芯片，甚至未来的汽车芯片，都离不开台积电的代工支持，这两家公司已经密不可分。”他强调。

产量是关键

  据韩媒韩联社报道，三星表示，与现有台积电 5nm 芯片鳍式场效应晶体管（FinFET）工艺相比，GAA 技术让芯片尺寸缩小 35%，能耗降低 50  %，性能可提升30%。

  不过，不少分析人士指出，尖端晶圆生产的“良率”是决定性因素，而过去GAA技术是“先制造”，再决定成败，风险更大。

  所谓良品率一般是指好产品的生产率，一般产品良品率是“好产品”在总产量中的比例。 但晶圆制造的良率计算更为复杂。

  南台科技大学助理教授朱跃忠告诉BBC，晶圆制造良率一般是指Wafer（晶圆）良率、Die（裸片）良率和封测良率之和：“良率越高， 良率越高，好的晶体管数量越多，性能自然会越好。良率低不代表产品坏了，但必然性能差。至于真正有缺陷、坏了的， 他们在测试过程中被淘汰了。”

  朱跃忠表示，良品率确实是厂家的商业机密，没有专门的统计机构。 但是，基于商业诚信和对投资者的责任，基本上制造商会在财务报告中披露一般数据，客户也可以计算。

  可以说，三星与台积电多年来在高端芯片代工的竞争，关键在于良率。

  据科技网站WccfTech分析，还收到了高通升级后的骁龙8 Gen 1处理器的4nm芯片订单。 台积电成为其代工合作伙伴。 不过，高通的第一代骁龙 7 Gen 1 继续由三星代工，三星仍然是高通的第三大客户。

  朱跃中强调，三星正在追赶台积电，试图利用新的代工技术打破在良率表现上落后于台积电的劣势，这需要大量的资金和技术投入。 他认为，“良品率等于厂商的成本，也和产品的性能有关，这是产品能不能卖的关键。在芯片制造上，跟谁比谁快没有意义。 过程。”

  刘培珍也表示，虽然三星率先宣布3nm GAA制程，意欲超越台积电，但“良率（3nm芯片）仍不明朗，尚未收到大量客户订单。另外 ，GAA制程良率仍有待提升，难度较大，因此短期内我们仍看好台积电先进制程的竞争力。”

目前，台积电3nm工艺预计仍会使用鳍式场效应管，而GAA新技术仅用于2nm工艺。

  无论如何，韩国近年来几乎是尽了最大的努力来支持三星。 据路透社报道，在今年5月拜登和总裁尹希岳参观三星工厂后，三星集团在5月底宣布，未来五年公司资本支出将增加到450万亿韩元（约合3600亿美元）  . 成立以来数十年来最大的投资额。

  此外，6月，三星掌门人李在镕飞赴荷兰与全球最大晶圆光刻机（也称曝光机）供应商ASML高管会面，称三星已确保能获得“额外”极性 . 紫外线（EUV）设备，并确保光刻机可以在韩国组装。

  Esmore 是一家高端晶圆加工设备制造商。 公司全球独家的EUV机是确保晶圆切割准确的机器。 因此，它已成为半导体制造商的必须品。 也被认为是李在。 荣亲自飞往荷兰与该国政府和制造商进行谈判。

  三星希望抢更多的机器来加速其高端芯片代工。 据日经统计，台积电目前拥有 50 台 Esmol EUV 机器，而三星拥有 20 台。

  三星未来在代工行业的市场份额和良率，能否赶超台积电，是科技行业的重点观察点。

地缘政治

  就像上世纪的石油战一样，本世纪的芯片战，从设计、代工到销售，都充满了地缘政治的挖苦。

  有分析人士表示，尽管台积电代工芯片市场份额超过全球一半，但除苹果外，高通、英伟达等大客户并未完全切断与三星或英特尔的订单。 从商业角度看，这是为了规避依赖单一供应商可能带来的风险，但从地缘政治角度看，保护自身利益是每个经济体的算盘。

  今年5月，美国商务部长吉娜·玛丽·雷蒙多在接受世界经济论坛采访时指着台湾说：“美国最精密的芯片有70%是从台湾采购的，而这些芯片主要用于（ 为美国）军事装备，你要从台湾全买吗？不安全。”

  美国政府推动的《芯片制造法案》（CHIPS Act）的目的是支持美国本土半导体的发展。 总预算超过500亿美元，其中90亿美元补贴半导体公司在美国建厂；  112亿美元补贴美国本土半导体研发等

遏制中国？

  据《华盛顿邮报》报道，美国最大的半导体工厂英特尔可以从该法案中获得超过 200 亿美元的注资。 不过，除了补贴美国的半导体发展，现阶段美国还需要台积电和三星提供高端芯片。 出于安全和就业问题，希望这些高科技厂商在美国设厂生产芯片。

  不过，据彭博社报道，该法案的补贴条件是制造商在 10 年内不能在中国或其他“不友好”国家建设新晶圆厂或扩大先进工艺产能。

  这样的补贴限制再次将芯片背后的地缘政治推向了风口浪尖。

  7月25日，英特尔宣布，台积电的第二大客户——主要生产大陆手机的台湾IC设计制造商联发科已下单成熟制程（一般指7纳米以上芯片）。 英特尔。 据外界分析，在美国芯片法的影响下，联发科必须开始表达与美国的合作。

   多位分析人士表示，美国正试图与台湾、韩国乃至日本结盟，在东亚半导体中建立排除中国的“清洁产业链”战略越来越明显。 卡普里向 BBC 强调，美国并不是在扼杀台湾或韩国的半导体发展，而是“战略性地”加强与包括台湾和韩国在内的主要供应商在电动汽车、物联网和电信等新兴领域的合作 , “这是一种涉及经济和技术的反馈。”

  台湾财经评论员谢金河认为，今年5月，拜登在亚洲的第一站是三星，这是继美国与台积电合作之后，稳定半导体产业的又一重要步骤：“这样，全球重要的半导体定居点 ，来自台积电等，都在美国阵营之下。”

  反封锁措施包括《芯片法》中规定的十年内禁止在中国建设新工厂。  2020年底，美国禁止企业向中国出售可用于制造10纳米或更先进工艺的设备。 此外，台湾法规限制台积电在中国大陆生产最高 14nm 的晶圆。

  在欧洲，美国近两年继续使用外交手段，阻挠Asmol公司向中国半导体厂商销售EUV机器。 荷兰外长Wopke Hoekstra今年7月13日证实，美国正与荷兰就禁止Esmol向中国大陆出口芯片制造技术和销售EUV机器进行谈判。

卡普里认为，为了对抗中国在 5G 等技术方面的不断发展，美国及其主要战略伙伴（尤其是日本和英国等七国集团（G7）成员）将与三星等 台积电的半导体巨头。 工厂，“融入当地的半导体供应链和产业生态系统，这些生态系统和供应链会被安全包围，这就是所谓的‘全球本地化’（glocalisation）”

  因此，在此背景下，未来中国半导体产业如何突破美国联合“盟友”的封锁，也是各界关注的焦点。

  中国的反应也受到关注。 据《法国广播公司》报道，2022年5月，中国智库“国际经济交流中心”首席经济学家陈文玲在出席全国人大“中美论坛”时突然提到， 美国和西方应该“对中国采取制裁俄罗斯的措施”。 在破坏性制裁的情况下，我们必须收复台湾，尤其是在产业链和供应链的重组中，我们必须将原本属于中国的台积电抢到中国手中。 台积电正在加速向美国转移，肯定是在中国手里。 美国建了六家工厂，我们绝对不能让转让的所有目标都实现。”

  陈文玲有关“收回台积电”的言论在台湾引起强烈反响。 尽管北京方面尚未对上述言论作出回应，但分析人士表示，在其“通用芯片制造”计划中，这表明中国在高端芯片生产方面追赶台湾或韩国的焦虑和野心。

  无论如何，未来半导体的生产和代工将不可避免地影响国际形势。 在中美贸易战持续激烈的背景下，美国能否成功拉拢在半导体行业的盟友，中国如何抵御美国的围堵，将是未来的焦点。

什么是半导体产量？

  具体来说，一般产品良率是“良品数”与总产量的比值。 但晶圆制造的良率计算更为复杂。 据朱跃忠博士分析，晶圆制造良率一般是指Wafer（晶圆）良率、Die（裸片）良率和封测良率的总和。

  晶圆良率越高，在同一晶圆上通过测试的好晶圆数量就越多。 未通过测试的管芯将被淘汰，不会被封装到芯片中。 当然，打包过程也有可能再次出错，所以再次测试。  “其实晶圆制造过程有300多个步骤，每一步都可能出现问题，所以会有专门的工程师监控测试，随时关注良率变化。所以，厂商其实是做的 不知道具体的产量，只知道最终的总产量。”

  他分析，在一个平方单位英寸上基本上有上亿个晶体管，但不可能每个晶体管都好。  “良率越高，好的晶体管数量越多，性能自然会提高，越好。良率低不代表产品坏了或故障，因为有真正的问题，而且一直 在测试过程中被淘汰，但性能肯定会很差。”

  良率确实是厂家的商业机密，没有专门的统计机构。 但是，基于商业诚信和对投资者和股东的责任，制造商基本上在财务报告中披露一般数据，而客户实际上有一个专门负责估算的部门。 过去，半导体厂商因涉嫌篡改改善率数据而被发现丢失订单记录。