在全球芯片供應吃緊之下，芯片制造巨頭們加足馬力開工之余，暗中較勁，在芯片3納米制程技術（3nm）上爭奪不休。
臺積電與三星的3nm爭奪戰已然打響，前者已進入試產階段，預計2022年下半年可正式量產，后者則預計2022年初即可成功量產。其中，三星3nm獲得設計公司AMD和高通的青睞，英特爾或敲定臺積電3nm代工訂單。
3nm制程的量產對芯片產品和產業鏈發展有何意義，全球芯片是否會再迎新變局？在這一背景下，在芯片領域前赴后繼的中國企業們，該如何發力？
3nm制程對抗升級
在半導體制造中，3nm制程工藝是繼5nmMOSFET技術節點之后的又一個技術節點。芯片巨頭們圍繞這一技術都展開了前瞻性布局。截至目前，三星和臺積電已宣布將3nm半導體節點投入商業生產，但量產時間不一。
在3nm芯片量產前，市場已是暗潮洶涌。
根據去年一份拓墣產業研究院發布的全球前十大晶圓代工廠數據，全球芯片代工市場可以分為四大陣營：臺積電拿下半壁江山，市場占有率達到了55.6%；三星市場占有率16.4%位居第二；聯電、格芯和中芯國際為第三陣營，市場占有率分別為6.9%、6.6%和4.3%；其他廠商市場占有率僅約1%。
多年位居老二的三星，一直在尋找趕超的機會。
“缺芯現象在全球蔓延，打亂了芯片巨頭的原有投產計劃，擴產的同時，巨頭們的競爭也越發激烈。得益于智能手機的剛需，臺積電一直是高端芯片制造的絕對霸主。在7nm、5nm制程工藝上三星較臺積電慢了一步。要想挑戰臺積電，三星就必須抓住3nm小換代的機會。”接近三星人士透露。
雖然臺積電在芯片3nm制程工藝上的布局時間較早，2016年就已經開始計劃建設相關晶圓制造工廠，但三星發力更猛，并且憑借新的GAAFET技術，欲實現彎道超車。
根據雙方公開信息，臺積電預計在2021年進行風險生產，預計2022年下半年可正式量產；而三星在今年6月份就已經正式宣布3nm制程工藝技術已經成功流片，預計2022年初即可成功量產。
而產業鏈下游的半導體及科技巨頭，也形成對抗陣營。在全球芯片緊張局勢下，臺積電或優先供給最大的客戶蘋果。據了解，蘋果計劃在2023年發布基于3nm的第三代M系列芯片。三星也宣稱已有包括AMD、高通等12家合作伙伴選擇深入合作。目前，聯發科和蘋果已經在爭奪臺積電3nm芯片首發權。
“科技巨頭在專利上的糾紛愈演愈烈，矛盾也越來越多。隨著制程工藝差距的縮小，它們之間的競爭也更為激烈。不過，雖然三星和臺積電在3nm布局已久，但它們都面臨技術難題。三星GAA技術可以提升芯片性能降低功耗，但3nm制程工藝的競爭力優勢相對較弱，對漏電流控制變得很難，三星一度將量產時間推遲。臺積電的3nm制程也陷入技術瓶頸。無疑，巨頭們對3nm的搶奪，是一場困難的、昂貴的爭奪戰。”盤古智庫高級研究員江翰對《證券日報》記者表示。
我國半導體迎趕超契機
為何芯片巨頭在3nm上追趕得如此之緊？
“高端芯片是高端電子產品的核心，直接決定了電子產品的可用性能。提升制程幾乎是提升芯片性能的代名詞。目前，7nm以下的工藝主要用于智能手機和個人電腦，尤其對于智能手機而言，核心SoC工藝的先進性幾乎和智能手機的檔次等同。因此3nm的芯片工藝對于智能手機產業而言，意味著又一次小換代。臺積電和三星電子誰會取得芯片爭霸的勝利，就會得到主流廠商的訂單和支持。”通信高級工程師袁博向《證券日報》記者表示。
他稱，“3nm幾乎是摩爾定律的極限，雖然臺積電2nm工藝已經進入研發階段但還未成熟。因此誰在3nm工藝占據先機，就意味可以較早帶動技術變革，對于芯片制造產業而言也是意義重大的。”
制程發展到極限也會讓各大IT廠商盡可能地加大備貨力度。“目前，在市場供需不平衡和人為干預下，大量汽車、電子企業因缺芯而減產，而7nm以下性能的趨同，也讓各大廠商干脆直接掃貨，把臺積電等頭部廠商的制造能力提前鎖定。這需要更多芯片企業快速成長起來。”華為云MVP馬超表示。
袁博也認為，“目前智能手機的性能實際上處于過剩的狀態，且自7nm以來，先進的工藝提升對智能手機的性能提升越來越有限。此外，萬物互聯涉及到電子產業，所需的主流芯片依然還是聚焦在28nm、14nm這些成熟的工藝，因此3nm工藝對汽車等其他電子產業的促進短期來看不會有太大的體現。這為我國半導體行業提供了良好的追趕契機。”
近年來，中國A股也有一批芯片企業成長起來。雖然相比臺積電、三星，A股半導體公司在技術研發上還有很大的差距，但均在加大研發投入。從財報來看，去年中芯國際、韋爾股份、北方華創、匯頂科技等芯片企業的研發支出均在10億元以上。寒武紀、國民技術等也在增加研發強度。目前，中芯國際已成功研發14nm技術節點并已實現量產，并為7nm芯片量產做準備。
縱觀全球，當下，眾多昔日的芯片巨頭將制造業務大規模拋售給代工市場，制造優勢不復存在，而中國企業正在奮力前進。
“在全球芯片短缺危機下，半導體行業代工、設計以及封測環節都在漲價，漲幅在10%以上，市場被部分巨頭壟斷，需要更多芯片企業的出現。目前14nm已可滿足70%應用的需求，沒必要去盲目跟進，國產芯片企業應抓住機會，從低端逐漸向高端延伸，為中國芯片的彎道超越提供可能。”江翰稱。
