台積電罕見為3nm舉行量產典禮，但想說服客戶下單並不容易

文/觀察者網呂棟

比三星晚了半年，全球晶片代工龍頭台積電的3nm制程也終於官宣量產了。

12月29日上午，台積電在台灣島內台南科學園區舉辦「3nm量產暨擴廠典禮」，現場露面的除了台積電高管，還有台灣行政院副院長沈榮津、經濟部門負責人王美花等一眾官員，以及應用材料、泛林半導體、ASML、東京威力科創等美歐日半導體設備供應商。

不過耐人尋味的是，在台媒的報導中並未見到蘋果、高通、英偉達、AMD等美國大客戶到場月台，也讓現場缺了不少歡呼聲。就在不久前，庫克、黃仁勳、蘇姿豐等人曾集體到美國亞利桑那州為台積電的機台移入典禮捧場，稱要以實際行動支援美國製造。

回溯過往，台積電7nm、5nm等重要節點量產時都頗為低調，此次為何大張旗鼓舉辦典禮？另外，隨著全球半導體需求萎靡，先進制程售價越來越高、性能升級逐步放緩，台積電3nm制程能吸引來多少客戶分擔成本？搶先台積電半年量產3nm的三星，現在狀況又如何了？

罕見舉辦量產典禮，有何意味？

根據台媒報導，台積電董事長劉德音一早就到達典禮現場。他透露，3nm制程的良率，已經和5nm量產同期的良率相當，未來該制程將被應用在超算、雲計算、AR、VR等應用當中。

除了官宣3nm制程量產，台積電還計畫在台南進一步擴產。劉德音表示，台積電在當地的投資總計達1.86萬億新台幣（約合人民幣4226億元），生產5nm和3nm的晶圓18廠第八期擴產即將開始，每期都包含大型潔淨室，且每期都是一般標準邏輯電路工廠的兩倍大。

7nm和5nm量產都沒有舉行典禮，台積電為何要高調官宣3nm量產？島內媒體解讀稱，這一方面是想破除市場對台積電「去台化」的擔憂，台積電希望在赴美日建廠之際，顯示出在島內持續投資先進制程的意圖；另一方面是想消彌良率不佳的傳言，提振低迷的半導體市場行情。

儘管劉德音稱未來3nm「需求將非常強勁」，但台積電當下想說服客戶下單3nm並不容易。

首先，上游消費電子終端銷售不振，連帶全球半導體市場持續低迷。

以半導體重鎮韓國的資料為例，把11月算上，當地晶片產量已連續4個月下滑，年減率高達15%，降幅創下2009年以來最高。與此同時，當地晶片庫存量呈現兩位元數增長，11月更同比增長20%。

另外，先進制程的性價比在持續降低，外界不斷質疑台積電和三星在制程命名上玩文字遊戲，電晶體密度並不符合摩爾定律的要求。根據協力廠商統計，三星3nm制程電晶體密度為1.7億顆/平方毫米，而英特爾7nm工藝可達1.8億顆/平方毫米，可見三星3nm工藝的電晶體密度連英特爾的7nm都不如。

據台積電透露，相較於5nm制程，3nm制程的邏輯密度將增加約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相較於7nm，邏輯密度增加高達1.8倍，相同功耗下速度增快約20%，相同速度下功耗降低約40%。

不難看出，3nm制程帶來的性能提升幅度，並沒有5nm那麼大，但3nm制程的價格卻更貴了。島內媒體上個月爆料，台積電採用3nm制程的12英寸晶圓片單價已突破2萬美元（約合人民幣14.3萬元），相比7nm制程的價格翻倍，相比5nm制程漲幅也有25%。

島內半導體設備人士透露，由於過去1年多來3nm良率拉升難度飆升，台積電為此已不斷修正3nm藍圖，且劃分出N3、N3E等多個3nm家族版本，再加上半導體供需反轉，英特爾、蘋果新品計畫也有所修正，因此首代3nm制程雖量產，但四季度出貨片數甚少。

儘管台媒稱台積電3nm將在明年年中放量，且蘋果、高通、AMD、聯發科與英偉達等多家大廠已排定2023-2025年量產時程，但在當天的量產典禮上並沒有客戶現身。原本華為也是台積電先進制程的大客戶之一，但在美國阻撓下，雙方合作不得不終止。

良率低下，三星客戶接連「出走」？

作為全球晶圓代工市場的老二，三星今年三季度的市場份額僅15.5%，與台積電56.1%的份額仍存在難以彌和的差距。但三星一直以超越台積電為目標，今年6月搶先量產了3nm制程。

但速度領先的三星，卻在良率上不停遭遇困境。上個月，韓媒《Naver》的爆料顯示，三星的3nm制程良率還不到20%，這意味著從晶圓上切割下來的晶片裸片（die），只有20%可以通過品質控制。目前，三星正與一家美國公司合作，試圖減少晶片缺陷，提高良率。

良率的低下，也讓三星比台積電更早遇到了招攬客戶的難題。6月底3nm制程量產至今，三星一直沒有披露客戶的下單情況，甚至三星自己的手機處理器都沒有導入自家的3nm制程。以至於台積電總裁魏哲家暗諷三星：技術要來賺錢用的，不是好看用的。

台灣半導體設備人士傳出，三星最重要的兩個大客戶中，英偉達已由三星8nm制程轉向台積電的5/4nm制程，高通也大幅提升台積電訂單比重，連續兩年接受台積電漲價，並將驍龍8 Gen1 Plus和最近旗艦驍龍8 Gen 2下單台積電，採用4nm制程。

此外科技媒體“DigiTimes”報導稱，三星還丟掉高通5G數據機與射頻晶片訂單，後者2023年分別轉投台積電5/7nm家族。隨著兩大客戶訂單流失，再加上手機出貨量下調，自家處理器出貨也修正，三星7nm以下的巨額投資的回收期或將更漫長。

台灣島內半導體設備人士估算，2019年台積電開始採用極紫外光刻機（EUV）量產7nm，當年資本支出為149億美元，2022年底3nm量產，同年資本支出雖兩度下調，但仍高達360億美元，未來數年該公司資本支出規模都將在300億美元以上。

對比來看，三星近年資本支出雖然也飆升，2022年約為400億美元，但記憶體投資占比最大，晶圓代工最多約為100多億美元，相當於台積電的三分之一左右。

目前，三星仍在持續擴產，除了在韓國增產4nm產能外，總投資170億美元的美國德州新廠預計2024年下半量產，並已計畫未來20年內，在德州興建11家新廠。但如果沒有大客戶訂單支撐，三星的晶圓代工事業如何發展下去，市場會產生更多疑慮。