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一個巨大的變數已經出現,它將撼動全球半導體行業的格局。總部位于美國的英特爾公司此前因在微加工工藝良率方面舉步維艱,卻不斷做出“空頭承諾”而飽受詬病。據報道,該公司最終成功解決了“晶圓間良率差異”問題,這是其專有的下一代1.8納米級(18A)工藝中最重大的技術障礙。
因此,在評估認為英特爾的晶圓代工(半導體合同制造)重建業務已進入正軌的同時,三星電子和英特爾之間爭奪“全球晶圓代工第二名”的頭銜之爭,也正進入全面展開的第二輪,這兩家公司都在追趕無可爭議的領導者臺灣臺積電。
英特爾的阿喀琉斯之踵——“晶圓良率偏差”問題得以解決……這預示著大規模生產的加速
根據半導體行業和市場研究公司 BlueFin Research Partners 最近的一份報告,英特爾最近解決了其 18A 工藝生產線上晶圓良率波動劇烈的變異性問題。
晶圓間差異是指,即使相鄰的晶圓(圓盤)經過相同的設備和化學工藝處理,某些晶圓的良品率(良率)也很高,而另一些晶圓的缺陷率卻飆升。這種情況主要發生在制造工藝可靠性較低時。對于無晶圓廠(半導體設計)客戶而言,這是一個致命缺陷,使得產品上市計劃和單價的預測變得不可能。
英特爾此前曾冒險在全球范圍內首次同時應用其專有的下一代晶體管結構“RibbonFET”和背面供電技術“PowerVia”,但由于引入了如此復雜的新技術,難以控制晶圓間的良率偏差。由于良率不穩定,大型無晶圓廠客戶難以輕易委托英特爾進行代工生產。
然而,從解決這一變異性問題開始,英特爾已確保良率提升速度的可預測性和穩定性(學習曲線)。業界分析認為,英特爾正穩步邁向缺陷密度成熟的階段(D0=0.1~0.2水平),每月良率提升約7%~8%。
與此同時,其產能也在快速提升。位于美國俄勒岡州的研發晶圓廠(D1X)和位于亞利桑那州的量產晶圓廠(Fab 52)的18A晶圓月進料量分別已提升至15,000片,總產能達到每月30,000片。這不僅為英特爾自主研發的下一代移動及筆記本電腦CPU“Panther Lake”的穩定量產奠定了堅實的基礎,也為滿足外部客戶的訂單需求做好了準備。
“Foundry 2.0”格局的動蕩:一場追逐與被追逐的市場份額之戰
市場研究公司Counterpoint Research的數據顯示,隨著人工智能(AI)半導體需求的增長,2026年第一季度全球“代工2.0”市場收入達到860億美元,較去年同期增長23%。人工智能圖形處理器(GPU)和專用集成電路(ASIC)的需求同步推動了先進工藝晶圓出貨量和封裝利用率的提升。
Foundry 2.0 的概念不僅涵蓋純粹的晶圓代工廠,還包括非存儲器集成器件制造商 (IDM)、外包半導體組裝和測試 (OSAT) 公司以及光掩模供應商。
按行業劃分,純晶圓代工廠占總市場份額的57%。非存儲器IDM占29%,OSAT占13%,光掩模及其他行業占1%。2026年第一季度,純晶圓代工廠的收入較去年同期增長31%,OSAT和非存儲器IDM的收入分別增長21%和12%。
當前晶圓代工市場競爭異常激烈,各廠商都在爭奪第二名的位置,而臺灣的臺積電則以絕對優勢占據主導地位。臺積電在整體晶圓代工2.0市場中以38%的市場份額位居榜首。緊隨其后的是三星晶圓代工(4%)、中芯國際(3%)和聯電(2%)。在非存儲器IDM領域,英特爾晶圓代工和德州儀器各占6%的市場份額,英飛凌則占5%。
臺灣臺積電正以其新一代微加工N2(2納米級)工藝為武器,計劃于2025年底至2026年間實現全面量產。臺積電最強大的武器是其與全球無晶圓廠公司數十年來構建的強大合作伙伴生態系統,以及其經過驗證的知識產權組合。憑借市場上最值得信賴的生產穩定性,臺積電在搶占英偉達和蘋果等超大型客戶的尖端芯片量產方面占據了最有利的地位。
三星電子正大力推廣其下一代晶體管結構——SF2(2納米GAA)工藝,并將其作為旗艦產品。目前,SF2工藝的良率已達到55%~60%,正逐步接近量產穩定階段,同時,三星電子也正以驚人的速度推進下一代1.4納米(SF1.4)工藝的研發。三星電子的核心競爭優勢在于其多年來積累的無可比擬的GAA(全環柵極)技術,該技術是三星電子在業界率先推出的3納米GAA結構。基于此,三星電子擁有在高性能、低功耗半導體領域提供穩定解決方案的強大實力,其產品涵蓋移動應用到高性能計算(HPC)芯片等廣泛領域。
隨著英特爾憑借18A工藝加速市場滲透,最緊張的莫過于三星電子。三星電子率先在全球范圍內推出3納米工藝的GAA(Gate-All-Around,全方位柵極)結構,鞏固了其技術優勢。但如果英特爾憑借18A工藝成功打入GAA市場,那么在強大的美國政府《芯片制造法案》(CHIPS Act)補貼支持下,英特爾將搶占先機,迅速獲得來自美國大型科技公司(如微軟和谷歌)的訂單,這些公司都希望實現供應鏈多元化。
三星電子的反擊行動:提升2納米良率并制定1.4納米路線圖
三星電子也并非袖手旁觀。三星計劃通過最大限度地完善其 2 納米 (SF2) 工藝來擺脫英特爾的追趕,該工藝是其專有 GAA 技術“MBCFET”的第三代產品。
據業內專家估計,三星電子2納米工藝的良率目前已攀升至55%~60%。考慮到晶圓代工企業要實現盈虧平衡并獲得商業可靠性認可,良率基準通常為60%~70%,因此三星的2納米工藝實際上已經達到了量產穩定階段的門檻。
三星電子近期舉辦的技術論壇進一步明確了其未來發展路線圖。三星電子晶圓代工業務的一位負責人強調:“基于我們在GAA工藝方面豐富的量產經驗,我們不僅在推進2納米工藝的研發,而且在開發下一代1.4納米(SF1.4)工藝方面也進展順利,目標是在2029年實現量產。”
與英特爾相比,三星擁有差異化的武器,在移動和高性能計算 (HPC) 領域(包括智能手機 AP 和 AI 加速器)大規模生產高性能、低功耗芯片方面積累了豐富的經驗,始終領先一步。
大型科技公司“多源采購”戰略下的戰國時代曙光初現
隨著英特爾在提高良率方面取得成功,全球大型無晶圓廠企業的擴張步伐預計也將加快。英偉達、AMD和蘋果等大型科技公司一直在尋求供應鏈多元化(多源采購),并對臺積電壟斷體系造成的供應瓶頸和高價格談判優勢表示不滿。
由于缺乏具備微加工技術能力的替代供應商,企業不得不依賴臺積電,如今隨著三星電子的 2 納米制程和英特爾的 18A 制程的最終替代產品問世,市場預計將迅速轉變為爭奪客戶的競爭局面。
然而,關鍵變量仍然是英特爾的“成本競爭力”及其“知識產權(IP)生態系統”。英特爾能否僅僅因為解決了工藝差異問題就以與臺積電一樣低的價格供應芯片,或者其是否已建立起完善的基礎設施來幫助客戶輕松地將其設計的芯片移植到英特爾的工藝中,則是完全不同的問題。業內一些人士也持謹慎態度,認為由于英特爾18A工藝的單價仍然較高,其初期主要服務于美國政府的安全需求或英特爾自身的芯片生產,只有當性能增強版工藝“18A-P”或“18A-PT”全面投產后,才能真正實現對外訂單的增長。
英特爾在 18A 工藝良率上的勝利,可能成為歷史性的轉折點,將代工市場從臺積電的單打獨斗轉變為“臺積電-三星電子-英特爾”三方強強聯合的局面。
在美國國家代表英特爾(該公司在技術追求上取得了成功)、必須捍衛其作為GAA創始者尊嚴的三星電子以及必須擴大差距的臺灣臺積電之間,超微型半導體工藝市場的“真正博弈”才剛剛拉開帷幕,看誰能在人工智能(AI)半導體爆炸式增長的時代搶占大型科技公司激增的訂單。
(來源:內容來自半導體行業觀察綜合)
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