【專欄】台積電、三星、英特爾,半導體三雄先進製程爭霸戰,EUV掌握度成勝出關鍵
【專欄】台積電、三星、英特爾,半導體三雄先進製程爭霸戰,EUV掌握度成勝出關鍵

半導體先進製程投資龐大,1座月產能2萬片的晶圓廠,投資金額超過百億美金。

除了龐大資本支出的障礙外,技術能力更是一道難於跨越的障礙,必須累積多年經營晶圓廠生產的經驗,一步一腳印,方能跨過鴻溝。彎道超車,一蹴可及,現實上是難以實現。

目前全球有能力生產10奈米以下製程的半導體公司只有台積電、三星電子及英特爾三大公司。這三大半導體公司都有超過30年的半導體生產以及開發新製程的經驗,是行業中的佼佼者。

以2021年的營業額來看,三星電子半導體營業額為788億美元,英特爾營業額為747億美元(不計NAND營業額),台積電的營業額達568.2億美元,分居全球前三大。

從資本支出來看,預估2022年這三家公司的資本支出,三星電子晶圓代工部分約120億美元,英特爾約280億美元,台積電約420億美元。台積電的資本支出領先英特爾及三星電子,顯現台積電積極建立5奈米、3奈米產能,而且進度領先。

從先進製程的量產進度來看,目前台積電處於領先地位,台積電的7奈米、5奈米系列先進製程,不僅最早量產,而且良率、性能優越,因此訂單持續增加,台積電7奈米、5奈米系列的產能,全球第一。

台積電
圖/ 台積電

台積電預定今年下半年,將開始量產3奈米製程,目前已有蘋果公司、英特爾預定產能,他們將是台積電3奈米製程的首批客戶。台積電3奈米製程沿用「鰭式場效電晶體」(FinFET) 結構,沒有採用「全環繞閘極」(GAA)結構。

半導體製程從14/16奈米起,原本平面的「場效電晶體」(FET)結構,在技術上已無法使用。胡正明博士及其同事發明FinFET結構,將原本平面的FET結構,改成立體的FinFET結構,讓半導體製程可延續微縮,從14/16奈米、10奈米、7奈米,一路往下到5奈米。

進入3奈米,FinFET結構面臨較多的障礙,三星電子「大膽」採用GAA結構,而台積電則持續使用FinFET結構。不過台積電也有創新,在3奈米製程推出FinFlex技術,將3奈米製程的效能、功耗效率及密度等進一步提升。FinFlex讓IC設計工程師在設計IC時,有很大的彈性,藉由不同「鰭」數的組合,可以有高效能、低功耗、高密度等,不同的區塊,設計在同一顆IC內。

三星電子宣稱今年上半年將開始量產採用GAA結構的3奈米製程,三星今年的3奈米製程為第一代GAA(GAE (GAA Early)),2023年方會推出第二代GAA (GAA Plus) 3奈米製程,因此三星電子3奈米的實際量產時程應落在2023年。

三星電子力圖在3奈米超越台積電,盡管號稱上半年量產,不過三星電子似乎還沒有外部客戶下單,客戶們可能觀望三星電子的3奈米進入「真正」量產後,性能的表現再決定是否下單。高通、超微、輝達、聯發科等,皆已預定在台積電3奈米製程投片。

英特爾製程技術目前較台積電、三星電子落後,目前Intel 7(原10奈米)已進入量產,下一代的Intel 4(原7奈米),預計於今年下半年量產。

Intel 4(相當於台積電4奈米)是英特爾首度使用EUV(極紫外光)微影機的製程,也是英特爾在先進製程延宕多年後,終於奮力趕上,加入先進製程的第一梯隊。

intelligent manufacturing
圖/ unsplash

繼Intel 4後,英特爾宣稱將於2023年開始量產Intel 3 (相當於台積電3奈米),如果能實現,則僅稍落後於台積電的3奈米量產進度。

2024年上半年英特爾將量產Intel 20A (相當於台積電2奈米),這已經超越台積電的進度(台積電預定2025年量產2奈米製程)。尤有甚者,英特爾預定於2024年下半年量產Intel 18A,同一年推出兩代新製程,英特爾真是「厲害」。

從今年下半年算起,到2024年年底,短短2年半間,英特爾將推出Intel 4、Intel 3、Intel 20A、Intel 18A 4個新製程技術節點,這是何其艱難的任務,實現的難度很高。

英特爾今年下半年才開始在量產製程中使用EUV,英特爾使用EUV的經驗恐怕無法與台積電、三星電子比擬。英特爾執行長,一再強調英特爾將率先取得「高數值孔徑」(High NA) EUV,因此可以在先進製程節點的開發領先競爭者。

這好比是取得「倚天劍」「屠龍刀」後就可「號令天下」,然而若沒有一身「傲人的武功」光靠「神兵利器」是無法成為「武林第一人」。

「工欲善必先利其器」,微影設備是半導體重要的設備,晶片的電子線路皆必須使用微影設備。EUV微影設備是進入7奈米以下的製程節點,不可或缺的設備。EUV試生產的重要設備,EUV設備數量的多寡,攸關產能大小,EUV設備愈多,代表產能愈大。

目前台積電擁有全球最多的EUV,預估到今年底共有84台。三星電子急起直追,副會長李在鎔二度拜訪EUV供應商艾斯摩爾(ASML),希望能取得更多的EUV,預估到今年底可望共有51台EUV,不過部分EUV必須供DRAM廠使用。

英特爾是EUV的後進,雖然即起直追,到今年底EUV只有約有20台左右,因此開出的先進產能恐不敷應用。

ASML是全球EUV唯一的供應商。ASML於1984年,由荷蘭「飛利浦」與「ASMI」合資創立,因此與台積電有「裙帶關係」。「飛利浦」是台積電的創始大股東,同時也是技術提供者,因此台積電採購微影曝光設備時,皆會對ASML「特別照顧」。

2004年以前,ASML在微影曝光設備的市占率,落在尼康(Nikon)、佳能(Canon)之後。2002年是ASML的轉捩點,這一年,半導體製程進展到65奈米,往下發展時遇到瓶頸。193奈米波長的「深紫外光微影機」(DUV)已無法擔當製程節點往下發展的任務,當時主流的解決方案是發展157奈米波長的微影機,業界投資10億美元研發此設備。

2002年,台積電的林本堅博士在「國際微影討論會」提出「浸潤式微影技術」概念,將鏡頭浸潤在水中,利用水的折射,可將193奈米深紫外光,縮短到134奈米。當時只有ASML被林博士說服,與台積電共同開發浸潤式微影機,並於2003年年底推出原型機。

ASML掌握浸潤式微影設備先機,50奈米以下的製程節點皆必須使用浸潤式微影設備,ASML終於取得「微影設備」龍頭供應商的地位。台積電與ASML的深厚關係,與歷史淵源,使台積電能夠獲得ASML的全力支援。

2012年,ASML為了發展EUV及18吋晶圓的微影設備,邀請半導體公司投資,以籌措開發資金。英特爾、台積電及三星電子決定投資ASML。

英特爾投資25.09億歐元,取得ASML15%股權,同時承諾未來5年共投入2.76億歐元支持ASML研發計畫。

台積電投資8.38億歐元,取得ASML 5%股權,同時承諾未來5年共投入2.76億歐元支持ASML研發計畫。

三星電子投資5.03億歐元,取得ASML 3%股權,同時承諾未來5年共投入2.76億歐元支持ASML研發計畫。

在這三大半導體公司的支援下,ASML得以開發出EUV微影設備。不過ASML也沒虧待這三大公司,在ASML股價大漲之際,三大公司大量出脫持股,投資得到回報,同時也與ASML結下深厚的情誼。

台積電與ASML除了歷史淵源的情誼外,台積電也是ASML開發新設備的合作夥伴。從EUV機台的原型機、測試機等,都需要台積電試用,提供改良意見,沒有台積電的幫忙,ASML無法單獨完成EUV機器的開發。台積電是ASML的夥伴及客戶,兩者深厚的情誼是台積電很自然地可以得到ASML優先供應EUV的禮遇。

台積電預計於2024年取得ASML「高數值孔徑」EUV,用於開發客戶所需相關基礎設施,為進入2奈米製程鋪路。

艾司摩爾 ASML EUV全球技術培訓中心
圖/ 簡永昌攝影

台積電預計於2025年量產2奈米製程節點,採用GAA結構,此節點有兩項創[新,一為「奈米片電晶體」 (Nanosheet transistor),另一項為「背電軌」 (backside power rail)。

台積電2奈米N2製程節點,與3奈米N3E比較,在相同能耗下,N2比N3E快15%。在相同速度下,N2比N3E節省25-30%能耗。晶片密度N2為N3E的1.1倍以上。

7奈米、5奈米這兩個製程節點,台積電領先三星電子及英特爾,台積電囊括大部分的訂單。三星電子主要的客戶為高通及輝達,近來由於良率、性能問題,高通、輝達將下一代新產品轉向台積電下單。

3奈米是三星電子向台積電挑戰的「擂台」,早在2020年三星電子即宣稱將於2022年上半年量產3奈米GAE,今年初再次強調3奈米製程可於上半年量產,超越台積電。最新的消息是三星電子將於6月底前宣布開始量產3奈米製程,「一舉」超越台積電,成為先進製程的領先者。

三星電子「執著」在台積電之前開始量產3奈米晶圓,然而卻未傳出有外部客戶下單,初期的代工客戶為三星電子的系統IC部門。先前傳出三星電子3奈米製程良率僅10-20%左右,近期可能尚無法大幅改善。為了趕進度,只要良率有提升,就可宣布量產。三星電子這種「量產」,可能與台積電的「風險試產」階段相當。反正客戶是自家人,將之稱為「量產」又何妨。

三星電子的企圖心不容小覷,盡管現階段尚落後台積電一大段,然而三星電子資源豐碩,傾全力發展晶圓代工事業後勁十足,台積電決不可掉以輕心。

不過盡管三星電子再厲害,有一項鴻溝它無法跨越。三星電子不僅矢志在2030年超越台積電成為晶圓代工的一哥,同時它也立下成為系統IC的龍頭供應商,這會成為他與客戶競爭的局面。

英特爾先進製程的代工,最快從明年開始量產Intel 3開始,不過由於產能尚未開出,最可能的是等2024年亞利桑那州的Fab 52、Fab 62,產能開出後,也順利量產Intel 20A後,英特爾方能大舉進入晶圓代工市場。英特爾宣稱高通、輝達、IBM等重量級客戶承諾在英特爾下單。

英特爾必須克服的問題是Intel 20A,能否如期量產,個人的看法是如期量產的難度很高,而且良率可能不佳。

英特爾進入晶圓代工最大的障礙是成本很高,競爭力不足。其次是不熟悉晶圓代工運作模式,在生產排程、客戶服務方面,恐無法像台積電般那麼到位。最後為與客戶競爭問題,英特爾的產品有可能與晶圓代工客戶的產品競爭。

台積電、三星電子、英特爾三大半導體公司在晶圓代工市場的競逐,大家都投入大量的資源,鹿死誰手雖然尚在未定之天,不過台積電繼續蟬聯霸主的機會應是較大。

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責任編輯:傅珮晴、吳秀樺

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Computex 大展台灣科技實力,看圓剛、TRYX、Silicon Power 如何透過亞馬遜布局全球市場?
Computex 大展台灣科技實力,看圓剛、TRYX、Silicon Power 如何透過亞馬遜布局全球市場?

2026年,台北國際電腦展(Computex)再度引爆全球科技熱潮,來自世界各地的業者、買家與媒體蜂擁而至,讓台北成為最受矚目的世界科技中心。

在這場盛會背後,除了有大眾熟悉的半導體、晶片代工等產業巨頭 ,還有一群具深厚底蘊的台灣科技品牌,早已利用亞馬遜全球開店,跨越線下通路的傳統壁壘。例如:用一套影音設備點燃創作者經濟的圓剛、以散熱器重新定義電競美學的TRYX,以及提供完整的記憶卡方案陪伴全球用戶記錄每個珍貴瞬間的廣穎電通,逐步以產品征服全球市場。

進軍跨境電商市場,圓剛精準觸及數位原生客群

對許多造訪寶島的旅客來說,圓剛科技(AVerMedia)是踏入國門遇到的第一個台灣品牌,「不管在桃園、松山、台中、高雄機場,旅客通關時抬頭看的那顆鏡頭,就是圓剛產品。」資深處長Betty Kuo透露,圓剛成立36年來對品質有著近乎「龜毛」的堅持,要求研發、製造都要留在台灣,深信企業有著不容妥協的使命與社會責任。

這份硬實力也充分展現在今年的Computex。圓剛除了展示影音擷取本業,還秀出攜手Nvidia耕耘多年的邊緣運算(Edge AI)量能,利用AI晶片打造能辨識車流的智慧紅綠燈、救護車優先通行等智慧城市基礎建設和服務。

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圓剛攜手Nvidia,利用AI晶片打造能辨識車流的智慧紅綠燈,可以判別讓救護車優先通行或是依據交通狀況調節秒數,為智慧城市提供更多可能。
圖/ 數位時代

在深耕線下B2B的大型基礎建設之餘,面對線上B2C的消費市場,圓剛同樣具備精準洞察。近年隨著創作者經濟爆發,圓剛發現,自家產品的主力客群,多為千禧世代、Z世代等相當依賴線上消費的數位原生族群。看準亞馬遜的高觸及和曝光率,圓剛決定透過亞馬遜全球開店,進軍跨境電商市場,「當企業進軍陌生的海外市場,亞馬遜的物流系統、商機探測器等工具,能大幅降低進入門檻。」Betty Kuo說。

事實上,圓剛就是將各項工具用到極致的最佳案例。圓剛科技課長Jimmy Liu舉例,團隊在線下展會發現美國玩家對「寶可夢卡牌」二手交易、拆卡直播的熱潮後,便立刻回到亞馬遜賣家後台,透過數據交叉驗證需求,接著迅速重新包裝一款能同時拍攝玩家臉部表情、卡牌等細節的雙鏡頭攝影機,結果一上線便被搶購一空。又或者是圓剛直接將消費者購物後留下的評論,視為內部研發的重要KPI,Betty透露,如果新產品的評價掉到4.2顆星以下,就會被團隊視為「大事」,立即啟動跨部門檢討,徹查問題,「那些最真實的回饋,其實正是我們研發、創新的來源之一。」

憑藉著出色的研發、製造實力,再搭配亞馬遜的後台數據、多元工具,2025年Prime Day,圓剛創下年增長59%的佳績;2026年第一季,即便競爭對手狂砸行銷預算,圓剛依然靠著產品硬實力和精準的高階產品定位,寫下年增長6%的成績。

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圓剛科技透過亞馬遜後台數據與線下展會洞察,敏銳捕捉到玩家對「寶可夢卡牌」拆卡直播的熱潮,迅速推出能同時拍攝玩家臉部表情與卡牌細節的雙鏡頭攝影機(Dual-View Live Streaming),一上線即被搶購一空。
圖/ 數位時代

TRYX 注入創新靈魂,將散熱器化身藝術品

有別於圓剛身處的多媒體視訊產業,電腦零組件(PC DIY)市場早已是一片紅海、競爭激烈,也因此,新銳品牌TRYX的崛起,顯得格外引人注目。

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TRYX全球電商營運負責人Paso分享品牌如何憑藉來自亞馬遜的數據洞察,精準預判市場狀況與玩家痛點,成功將具備美學與科技感的裸眼 3D 水冷散熱產品推向全球市場。圖為本次重量級新品「HOLO全息視覺顯示水冷散熱器」,利用佩珀爾幻象(Pepper’s Ghost),將GIF動畫、短影音直接投射在散熱器上。
圖/ 數位時代

TRYX創辦人Nelson認為,電腦零組件市場長年深陷價格、效能戰,讓許多品牌失去「創新的靈魂」。但機會就藏在痛點中,為了改善市場現況,Nelson先是融合了設計、美學和頂尖技術,打造出全球第一款裸眼3D水冷散熱器PANORAMA、融入家居布面設計的FLOVA機箱等代表性產品;今年Computex中,TRYX再端出重量級新品「HOLO全息視覺顯示水冷散熱器」,是利用佩珀爾幻象(Pepper’s Ghost),將GIF動畫、短影音直接投射在散熱器上,並和圖庫平台GIPHY合作,讓玩家能無限擴充素材,將冰冷的硬體化做藝術品。

有趣的是,這份創新並非憑空想像,而是來自亞馬遜的數據洞察。TRYX全球電商營運負責人Paso指出,TRYX採用了亞馬遜的「選品指南針」(Product Opportunity Explorer),「這就像我們的『市場雷達』。過去團隊決策可能只憑感覺,現在透過細分類目的銷售數據和趨勢,團隊能精準預判市場狀況,讓供應鏈更穩、現金流更健康。」

而「VINE評論工具」則是TRYX的「信任放大器」。團隊會邀請評測者,針對新品發表影片、照片與專業分析等回饋,這對整合了抗反光塗層、克服曲率折射等複雜工程技術的3D水冷散熱器來說,無疑是最具說服力的評價。

2024年,TRYX首度在亞馬遜上架高單價的螢幕水冷散熱器時,原先預估一天只能賣個3到5台,沒想到美國市場強大的購買力,加上團隊善用亞馬遜的各項工具拆解數據,讓單日銷量直接飆破20台;而TRYX進軍亞馬遜後僅1年,品牌營收便達到197%的成長,「亞馬遜的多站點優勢,讓我們只要專心把產品做好,就能在全世界找到最適合的市場!」Paso透露,接下來,TRYX預計再進軍德國、法國、英國等歐洲市場和亞太地區,「我們希望讓更多玩家,體驗到TRYX的創新精神。」

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新銳品牌 TRYX 顛覆傳統電腦零組件市場,結合設計、美學與頂尖技術,將冰冷的硬體化做藝術品,為玩家帶來無限的視覺擴充體驗。
圖/ 數位時代

Silicon Power 建立即時地區化策略,開拓 B2B 商機

全球記憶體領導品牌Silicon Power看準線上通路的潛力,並為了貫徹「國際化品牌」的定位,將亞馬遜全球開店視為品牌跨境的關鍵,「Silicon Power每進入一個新市場,亞馬遜都是我們優先考量的線上通路選擇,因為它能迅速幫助我們建立品牌曝光和銷售體系。」Silicon Power Sales Deputy Manager Benson指出,透過亞馬遜賣家中心(Amazon Seller Central),採靈活的「地區化策略」,針對當地消費者習慣、法規稅務,即時調整價格和庫存。

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看準線上通路潛力,Silicon Power將亞馬遜全球開店視為品牌跨境的關鍵,透過靈活的「地區化策略」即時調整價格與庫存,更運用 Amazon Business 功能敲開全球企業級 B2B 市場的大門。圖為Silicon Power 銷售副理 Benson(左)與董事長陳慧民(右)於 Computex 展位合影。
圖/ 數位時代

在行銷上,Silicon Power則善用亞馬遜廣告(Amazon ADs),精準設定投放目標、掌握搜尋趨勢。更重要的是,亞馬遜的「Amazon Business」功能,讓Silicon Power的醫院、教育機構等企業用戶,能以批量採購方式下單,等於敲開了B2B市場的大門,「這是一個關鍵轉折,因為我們不再只服務個人消費者,也能為企業客戶提供企業級需求的記憶體解決方案。」

正因從亞馬遜獲得了全方位數據,Silicon Power利用這份對消費者的理解,在今年的Computex中,跳脫了「單一產品框架」的思維,首度展出專為創作者打造的「CreatePro 系列」。團隊不盲目模仿競品,而是精準切入內容創作者的工作流程,將需求拆分為錄影、後製、備份、長期保存等四個階段,並為每個階段提供完整對應的儲存方案,「不是競爭者做什麼,我們就去做什麼,我們還是會利用從亞馬遜等平台獲得的數據,回到消費者需求,完整提供產品的解決方案。」Benson笑稱,如今,團隊已將「亞馬遜賣家學習中心」視為內部的成長基地,同仁會搭配亞馬遜的建議、策略,持續升級自身戰力。

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廣穎電通跳脫單一產品框架,利用從亞馬遜等平台獲得的全方位數據回到消費者需求,精準切入內容創作者的工作流程,完整提供相對應的儲存方案。
圖/ 數位時代

對圓剛、TRYX和Silicon Power來說,在這場跨境出海的戰役中,亞馬遜不僅是銷售貨物的通路,更扮演了品牌向全球拓展的「加速」角色。從前期透過商機探測器,進行市場洞察、需求驗證,進而預判趨勢、調整選品、開發新品;到中期藉由真實的消費者評論和成熟的廣告系統,快速累積海外信任度、建立品牌;最後再利用強大的FBA物流網絡和多站點優勢,將台灣的創新產品遞送至全球,正是亞馬遜被視為出口跨境關鍵的原因。

從三家品牌的成功軌跡,可以看出科技產業的全球化趨勢,已從過去的「硬體代工製造」,邁向「數據驅動品牌」的階段。無論是哪一種產業,品牌只要專心將產品做到極致,搭配亞馬遜全球開店提供的成長與加速服務等,就能在全球找到最適合的市場,讓世界看見台灣的創新能量。

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圖/ Amazon

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