台积电3nm量产，为什么现在不是好时机？

　　比三星晚了半年，全球芯片代工龙头台积电的3nm制程也终于官宣量产了。

　　12月29日上午，台积电在台湾岛内台南科学园区举办“3nm量产暨扩厂典礼”，现场露面的除了台积电高管，还有台湾当局“行政院”副院长沈荣津、经济部门负责人王美花等一众官员，以及应用材料、泛林半导体、ASML、东京威力科创等美欧日半导体设备供应商。

　　不过耐人寻味的是，在台媒的报道中并未见到苹果、高通、英伟达、AMD等美国大客户到场站台，也让现场缺了不少“欢呼声”。就在不久前，库克、黄仁勋、苏姿丰等人曾集体到美国亚利桑那州为台积电的机台移入典礼捧场，称要以“实际行动”支持“美国制造”。

　　回溯过往，台积电7nm、5nm等重要节点量产时都颇为低调，此次为何大张旗鼓举办典礼？另外，随着全球半导体需求萎靡，先进制程售价越来越高、性能升级逐步放缓，台积电3nm制程能吸引来多少客户分担成本？抢先台积电半年量产3nm的三星，现在状况又如何了？

　　罕见举办量产典礼，有何意味？

　　根据台媒报道，台积电董事长刘德音一早就到达典礼现场。他透露，3nm制程的良率，已经和5nm量产同期的良率相当，未来该制程将被应用在超算、云计算、AR、VR等应用当中。

　　除了官宣3nm制程量产，台积电还计划在台南进一步扩产。刘德音表示，台积电在当地的投资总计达1.86万亿新台币（约合人民币4226亿元），生产5nm和3nm的晶圆18厂第八期扩产即将开始，每期都包含大型洁净室，且每期都是一般标准逻辑电路工厂的两倍大。

　　7nm和5nm量产都没有举行典礼，台积电为何要高调官宣3nm量产？岛内媒体解读称，这一方面是想破除市场对台积电“去台化”的担忧，台积电希望在赴美日建厂之际，显示出在岛内持续投资先进制程的意图；另一方面是想消弥良率不佳的传言，提振低迷的半导体市场行情。

　　尽管刘德音称未来3nm“需求将非常强劲”，但台积电当下想说服客户下单3nm并不容易。

　　首先，上游消费电子终端销售不振，连带全球半导体市场持续低迷。

　　以半导体重镇韩国的数据为例，把11月算上，当地芯片产量已连续4个月下滑，年减率高达15%，降幅创下2009年以来最高。与此同时，当地芯片库存量呈现两位数增长，11月更同比增长20%。

　　另外，先进制程的性价比在持续降低，外界不断质疑台积电和三星在制程命名上玩文字游戏，晶体管密度并不符合摩尔定律的要求。根据第三方统计，三星3nm制程晶体管密度为1.7亿颗/平方毫米，而英特尔7nm工艺可达1.8亿颗/平方毫米，可见三星3nm工艺的晶体管密度连英特尔的7nm都不如。

　　台积电、三星、英特尔等厂商不同制程节点的晶体管密度对比 图源：DigiTimes

　　据台积电透露，相较于5nm制程，3nm制程的逻辑密度将增加约70%，在相同功耗下速度提升10-15%，或者在相同速度下功耗降低25-30%。而上一代5nm相较于7nm，逻辑密度增加高达1.8倍，相同功耗下速度增快约20%，相同速度下功耗降低约40%。

　　不难看出，3nm制程带来的性能提升幅度，并没有5nm那么大，但3nm制程的价格却更贵了。岛内媒体上个月爆料，台积电采用3nm制程的12英寸晶圆片单价已突破2万美元（约合人民币14.3万元），相比7nm制程的价格翻倍，相比5nm制程涨幅也有25%。

　　台积电晶圆代工价格不断创新高

　　价格的涨幅超过性能的涨幅，下游厂商会轻易接受吗？

　　岛内半导体设备人士透露，由于过去1年多来3nm良率拉升难度飙升，台积电为此已不断修正3nm蓝图，且划分出N3、N3E等多个3nm家族版本，再加上半导体供需反转，英特尔、苹果新品计划也有所修正，因此首代3nm制程虽量产，但四季度出货片数甚少。

　　尽管台媒称台积电3nm将在明年年中放量，且苹果、高通、AMD、联发科与英伟达等多家大厂已排定2023-2025年量产时程，但在当天的量产典礼上并没有客户现身。原本华为也是台积电先进制程的大客户之一，但在美国阻挠下，双方合作不得不终止。

　　良率低下，三星客户接连“出走”？

　　作为全球晶圆代工市场的老二，三星今年三季度的市场份额仅15.5%，与台积电56.1%的份额仍存在难以弥和的差距。但三星一直以超越台积电为目标，今年6月抢先量产了3nm制程。

　　2022年三季度，全球晶圆代工市场份额 图源：TrendForce集邦咨询

　　但速度领先的三星，却在良率上不停遭遇困境。上个月，韩媒《Naver》的爆料显示，三星的3nm制程良率还不到20%，这意味着从晶圆上切割下来的芯片裸片（die），只有20%可以通过质量控制。目前，三星正与一家美国公司合作，试图减少芯片缺陷，提高良率。

　　良率的低下，也让三星比台积电更早遇到了招揽客户的难题。6月底3nm制程量产至今，三星一直没有披露客户的下单情况，甚至三星自己的手机处理器都没有导入自家的3nm制程。以至于台积电总裁魏哲家暗讽三星：技术要来赚钱用的，不是好看用的。

　　台湾半导体设备人士传出，三星最重要的两个大客户中，英伟达已由三星8nm制程转向台积电的5/4nm制程，高通也大幅提升台积电订单比重，连续两年接受台积电涨价，并将骁龙8 Gen1 Plus和最近旗舰骁龙8 Gen 2下单台积电，采用4nm制程。

　　此外科技媒体“DigiTimes”报道称，三星还丢掉高通5G调制解调器与射频芯片订单，后者2023年分别转投台积电5/7nm家族。随着两大客户订单流失，再加上手机出货量下调，自家处理器出货也修正，三星7nm以下的巨额投资的回收期或将更漫长。

　　台湾岛内半导体设备人士估算，2019年台积电开始采用极紫外光刻机（EUV）量产7nm，当年资本支出为149亿美元，2022年底3nm量产，同年资本支出虽两度下调，但仍高达360亿美元，未来数年该公司资本支出规模都将在300亿美元以上。

　　对比来看，三星近年资本支出虽然也飙升，2022年约为400亿美元，但存储器投资占比最大，晶圆代工最多约为100多亿美元，相当于台积电的三分之一左右。

　　目前，三星仍在持续扩产，除了在韩国增产4nm产能外，总投资170亿美元的美国德州新厂预计2024年下半量产，并已计划未来20年内，在德州兴建11家新厂。但如果没有大客户订单支撑，三星的晶圆代工事业如何发展下去，市场会产生更多疑虑。

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