2021年3奈米制程开发加剧晶圆代工投资竞赛
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3奈米制程开发对台积电和三星电子而言，2021年将进入有史以来最大规模的代工投资竞
赛，主要集中在EUV等先进技术设备。同时，3奈米生产难度增加，将会对这两家公司在代
工市场竞争更加激烈并形成寡头垄断。
台积电是晶圆代工第一大厂，预计2021年资本支出（capex）将超过200亿美元（2020年为
170亿美元），创下历史新高。三星电子也计画非内存半导体业务的投资将从2020年的6
兆增加到2021年的12兆韩元（约109亿美元）。
由于，晶圆代工市场需求大幅增加而成为投资的主要原因。以5奈米制程扩产、3奈米制程
开发、2奈米制程研发为重点，投资将集中于先进制成技术，包括EUV设备。据ASML规划在
2023年中期，推出新一代的High-NA EUV设备原型，预计每台约4.5亿美元，价格是当前7
奈米EUV设备价格的2到3倍。
基于3奈米研发难度提高，致使台积电和三星电子在开发下一代3奈米制程方面面临的挑战
越来越大。开发难度的上升，可能加剧台积电和三星电子在半导体代工市场的寡头垄断。
台积电在3奈米制程方面，仍采用FinFET技术，将两个或两个以上的电晶体鳍片（
transistor fin）集成到一个鳍片中，增加了每个鳍片的驱动电流（drive current），
同时也要降低后端寄生电阻（backend parasitic resistance），P通道有很大机会使用
锗元素（Ge）材料。至于，业界人士认为，台积电2021年底的3奈米试产计画将至少推迟3
到4个月，这部分还要观察。
三星电子在3奈米制程方面，计画从FinFET（14奈米开始使用）转为采用GAA（gate all
around）基础的多桥通道场效电晶体（multi bridge channel FET，MBCFET）架构。考虑
到架构上的巨大变化，加上N/P通道的不平衡和控制间隙（Spacer） /闸极（gate）长度
的挑战，开发上可能会很困难。不过，GAA为客户提供比FinFET更大的设计自由度，但是
，提高良率一直是三星长久的隐忧。
ASIC高度需求带动半导体代工调涨价格
随着所谓特殊应用芯片（ASIC）需求增加，例如：电子产品和汽车制造商正大量采用图形
处理、资料传输、信号转换和计算系统。还有，5G通信和人工智能技术的普及，促使ASIC
驱动智慧家电、智慧手机和汽车的需求不断上升。晶圆代工产业在订单超过产能的情况下
，因而投资开发新生产线以应付需求。
市场传出，向台积电和三星电子代工厂下单应用处理器（AP）、图形处理器（GPUs）和汽
车用半导体的企业客户须等待长达一年时间才能拿到货。而三星电子表示，今年（2021）
一整年的生产线满载，但由于缺乏8奈米和7奈米以下EUV技术的生产线而无法处理客户的
订单。
晶圆代工生产跟不上市场需求主要原因有两个。首先，复杂的应用处理器（AP）、图形处
理器（GPUs）和汽车用半导体制造采用的7奈米以下微影机技术，需要使用荷兰商ASML生
产的EUV设备，但ASML每年只能生产40台左右。主要生产8吋晶圆半导体的二线代工厂也出
现类似的情形。这些公司主要生产低技术的类比IC和功率半导体，致使8吋晶圆厂代工涨
10～20％，甚至延长出货时间。
电子制造商和汽车制造商担心可能面临生产中断而高度警惕。奥迪（Audi）和大众集团（
Volkswagen Group）计画今年（2021）第一季在中国和其他国家减产，原因是缺乏汽车用
半导体。在日本，由于缺乏蓝牙芯片，家电厂商产品推出的时程也延后了约10周。
使用30奈米技术生产显示器驱动IC（Display Driver IC，DDI）、电源管理IC(PMIC)和感
测器的第二线代工厂也面临类似的情况。他们无法扩大使用8吋晶圆的生产线，因为这些
设备已经过时，不再生产。这些代工企业供需不平衡的情况更为严重。
由于供不应求，晶圆代工费用正在飙升。台积电最近取消了对大型企业客户的3%折扣政策
。联电（UMC）和世界先进（VIS）将服务价格提高了10%以上。
代工生态系统上下游的公司，如开发汽车半导体或是半导体后端制成的公司也在提高产品
和服务的价格。荷兰汽车半导体公司恩智浦（NXP）计画通知各大汽车制造商，提高收费
，而半导体封装公司日月光（ASE）也在2020年第四季将价格提高20%，并考虑在2021年第
一季进一步调整价格。同时，韩国企业也在跟进，提高价格。
结语
至于韩国三星与台湾台积电的代工市场竞争，联博资产管理（BERNSTEIN）认为，主要原
因在于三星的技术已经落后台积电，且未来差距至少有三年以上，就算三星可以抢下部分
客户订单，比重上也低于台积电，因此，台积电的独霸地位将能延续。
3.心得/评论：
延续2020年的气势，分析师预期半导体市场2021年持续成长，预计三星和台积电都将投入
大量资源于三奈米制程的开发。