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臺積電、三星兩家晶圓代工廠的市場份額,就占據了全球半導體市場的70%左右

時間:2022-10-20

來源:21ic電子網

導語:提到臺積電,相信大家都不陌生,作為全球頂尖的晶圓代工機構。僅臺積電、三星兩家晶圓代工廠的市場份額,就占據了全球半導體市場的70%左右。

  尤其是在7nm、5nm等采用先進制程工藝的芯片產品中,兩家企業幾乎拿下了該市場全部的市場份額。而伴隨著外界的規則發生改變,臺積電、三星等芯片公司無法實現自由出貨,芯片代工業務的拓展也就自然而然的受到了影響。

  前不久,三星對外宣布了,首批3nm制程量產晶圓完成量產即將向外界交付的消息。這也首次令三星在先進代工領域搶先臺積電一步,成為全球首家具備3nm制程晶圓量產能力的芯片公司。

  據外媒報道,臺積電于日前公布了新工廠的建設計劃,其中,還涵蓋了3nm、2nm等先進制程工藝晶圓廠的選址。

  事關3nm芯片工廠,臺積電傳來新消息

  據了解,在新工廠的建設上,臺積電依然首選了臺灣省作為新工廠的選址。并計劃投入600億美元,以新建5座芯片工廠的計劃,來滿足全球芯片設計公司對于其芯片代工業務的需求。對此,也有外媒分析表示,臺積電繼續選擇在臺灣設立新工廠其實是無奈之舉。

  而應對外界環境所發生的變化,臺積電也加快了自身在芯片代工市場的布局。繼去年宣布赴美、赴日設立代工廠之后,臺積電也傳來了芯片工廠建設的新消息。

  “全球缺芯”的問題讓半導體產業在這幾年來被密切關注,隨著科技的發展,市場對芯片的需求猛烈增加,市場的供不應求導致了“全球缺芯”的危機。其中影響最深的還是智能汽車造車產業,由于芯片緊缺,很多知名的汽車廠商都面臨減產或停產的危機。

  在全球芯片緊缺的大環境下,我國自然也無法避免,但這時候,老美不斷修改“芯片規則”,導致我國芯片供應問題更為嚴峻。

  我國半導體產業本來就起步較晚,在“芯片規則”的限制下進入一段時間的停滯期。

  我國加大研發力度,力求實現芯片自主

  為了突破當前半導體產業面臨的困境,我國定下了到2025年實現芯片自給率達到70%的目標。我國企業和科研機構聯合高校都在積極攻克,力求突破技術難關,共同構建出一條完整的具有高度自主性的半導體產業鏈。

  趕在2022年上半年最后一天,三星“壓哨”實現了自己對3nm量產時間的承諾。

  今天(6月30日)上午,三星電子發布公告,稱該公司已開始量產基于GAA晶體管(Gate-All-Around FET,全環繞柵極)結構的3nm芯片。

  這也意味著三星搶先臺積電,正式成為全球第一家實現3nm制程量產的廠商。

  不過,二者在全球晶圓代工市場的份額仍差距懸殊,臺積電占比過半且是三星的3倍還多。而且,三星的良率問題一直飽受質疑,就連韓媒也認為客戶會優先考慮臺積電,顯示出三星3nm的實際表現仍有待觀察。

  目前,全球有意愿且有條件發展3nm芯片制造的廠商僅剩臺積電、三星、英特爾三家,因為他們在購買極紫外光刻機時并不像中國大陸公司一樣受到限制。按臺積電披露的計劃,該公司的3nm制程將在2022年下半年量產。而英特爾7nm制程改名后的Intel 4也計劃在2022年下半年量產。

  眼下,先進制程的大用戶——消費電子行業表現低迷,三星過去兩年的主要客戶高通也并沒有對三星3nm的量產積極表態,反而是韓媒曝出三星3nm的首個客戶,是中國加密貨幣挖礦用芯片設計公司。

  三星代工業務和半導體研發中心的員工舉起三根手指作為3nm的象征,慶祝該公司首次生產采用GAA架構的3nm制程芯片

  韓媒稱首個客戶來自中國

  根據三星公布的數據,與5nm制程相比,3nm制程可以降低45%的功耗、提升23%的性能和縮小16%的芯片面積。而三星之前曾透露,其5nm相較7nm制程,性能提升10%,功耗降低20%。

  可見,三星3nm制程在參數上的進步比上一代要大。而且,三星同時透露,第二代3nm制程將有進一步的優化,將降低50%的功耗,提升30%的性能,縮小35%的面積。

  值得關注的是,三星在量產3nm制程時首次采用全環繞柵極(GAA)晶體管結構,而量產5nm制程時采用的則是鰭式場效應晶體管(FinFET)結構。

  三星透露,該公司選擇多橋通道FET(MBCFET)技術來制造首批GAA晶體管芯片,該技術可以打破FinFET的性能限制,通過降低電源電壓水平來提高能源效率,同時通過增加驅動電流的能力來提高性能。

  雖然說現在5nm芯片制程技術并非臺積電一家,但是臺積電的技術和工藝還是領先,所以在產能和良率上都非常高。

  這也是為什么選擇一直有,但是蘋果、三星、小米、華為、OPPO這些廠商都還是選擇臺積電的主要原因。

  可想而知,對于先進制程的渴望和保持技術領先的動力,再也沒有任何一個品牌可以做到臺積電這樣的渴望了。

  在過去的兩年時間里,臺積電投資了不下于1000億的巨額資金用于產能擴大和先進制程的研發。

  就在近日,關于3nm芯片的進展得到進一步披露:時間、性能、訂單、自主權,信息量可以說非常大了。

  第一個問題,關于產品方面。

  接下來,臺積電主推的是4nm工藝制程的產品,然后2022年實現3nm芯片的量產;2024年實現2nm芯片的量產。

  不過,4nm工藝此前對媒體釋放的消息并不是很大,可能更多意義上還是過度產品的定位。

  第二個問題,產品性能提升方面。

  根據臺積電南京公司總經理羅鎮球的說法,基本上每一代芯片的性能都會有不低于10%的提升幅度。從7nm到5nm再到3nm的這個過程,將會持續證明這一結論。

  簡單來講,性能提升10%以上,功耗降低20%以上,這就是先進制程工藝帶給產品最直接的提升。具體到3nm芯片上,保守估計將會比5nm產品性能提升11%,功耗降低25-30%。

  第三個問題,訂單和客戶方面。

  目前已經確定的合作客戶有兩個巨頭:蘋果和英特爾。

  蘋果按照計劃會在2023年發布首批采用3nm制程工藝芯片的產品,比如在 M3 芯片的 Mac 系列和采用 A17 芯片的 iPhone 15 機型。不過,現在的A15芯片對于高通驍龍的領先優勢是很明顯的,所以在這個方面蘋果并不是非常急迫。

  然后是英特爾,可能會有些人說英特爾不是和臺積電有競爭關系么。實際上,對于大企業來講利益才是第一位的,競爭歸競爭,合作是合作。屆時,英特爾的3nm芯片訂單都將會交給臺積電代工生產,因為這有利于發揮雙方優勢、降低和節約成本。

  第四個問題,核心自主權問題

  根據臺積電相關人士的發言,3nm制程的芯片與加強版5nm工藝、4nm工藝和N4X工藝有著本質上的區別;在技術上的突破也是很大的。

  簡單來講,蘋果屆時采用的M3芯片將會具備四個芯片 Die,而當下的M1芯片僅有一個芯片Die。M1芯片是8核心設計,M1 Pro則是10核心設計,而未來的M3芯片則是40核設計。

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