呼應美國政府半導體制造業重返美國的計劃，晶圓代工龍頭臺積電2020年宣布在亞利桑那州興建5納米晶圓廠Fab21，以因應美國政府與客戶的需求，為臺積電打開了海外擴產的大門，該計劃也將在12月6日迎接機臺移機的重要里程碑。

不過，對于臺積電在美國的擴廠，競爭對手三星與英特爾也不甘示弱，借助美國《科學與芯片法案》的通過，紛紛宣布在美國的擴產計劃，除了希望獲得美國政府的補助，也機會在美國當地獲得客戶的青睞之外，也進一步能與臺積電較量。因此，當前全球晶圓代工先進制程的三巨頭，在大規模投資之后，誰能在未來的市場競爭中脫穎而出，成為全世界半導體產業發展關注的焦點。

英特爾轉型的漫漫長路從原本晶圓制造只為自己的產品服務，到后來提出IDM 2.0之后發展出IFS業務，2020年接任英特爾CEO的帕特·基爾辛格(Pat Gelsinger)為英特爾的轉型下了龐大的賭注。因為英特爾之前一直是IDM模式，完整的涵括了芯片從設計到生產再到銷售的所有過程，產品絕大部分也都是在內部工廠制造。

如今，在IDM 2.0模式下，英特爾不僅要委托外部芯片代工廠生產自己的芯片，比如預定了臺積電3納米的產能。在此同時，英特爾也要發展自己的芯片代工業務，成立英特爾代工服務IFS業務，重返芯片代工行業。對此，英特爾的邏輯是，IFS將在服務芯片客戶的過程中變得更強大更好，而隨著IFS在芯片制造上越來越先進，生產的芯片產品也會更有競爭力，包括自己內部制造的芯片，反過來又保證IFS不會受限于外部代工產能，以此形成正向循環。用 帕特·基爾辛格在采訪中的說法來說，就是「IDM 使 IFS 更好，IFS 使 IDM 更好」。

只是，矛盾之處也很明顯，英特爾既要為自己生產芯片，又要尋求為其他芯片領域的競爭對手，例如AMD和英偉達提供芯片代工服務。同樣的，英特爾想在芯片代工業務上追趕臺積電和三星，但又要將自己的最好的芯片產品交由對手來生產，等于在降低自身芯片制造規模的同時，還將一部分利潤讓給了臺積電等競爭對手。不過，英特爾也確實找到了啟動IDM 2.0計劃的支點，即臺積電和三星無法滿足所有客戶的需求。或者說，在當前市場環境下，多元化的代工戰略成為很多芯片設計廠商的選擇。2022 年 3 月，英偉達CEO黃仁勛談到，英特爾有意讓我們使用他們的代工制造業務，而我們對研究這種可能性也非常感興趣。

到了 7 月份，還沒等到英偉達的行動，英特爾率先宣布將為聯發科代工芯片。聯發科表示，公司一直采用多源策略，除了與臺積電在先進制程節點上保持密切合作外，此次合作將加強我們對成熟制程節點的供應。因此，盡管臺積電是芯片代工領域的絕對領導者，掌握著更大的發言權，但英特爾的加入實實在在為芯片企業帶來了新的選擇。2021年7月，英特爾就宣布將為高通生產芯片，亞馬遜在此前也成為了其代工業務的客戶。

同時，美國補助將推動建廠的步伐，而這對于英特爾的代工業務而言將是一個積極的信號，逐漸憑借先進制程與臺積電、三星展開正面競爭。在2022年9月舉行的英特爾On技術創新論壇上，帕特·基爾辛格表示，英特爾代工服務將開創「系統級代工的時代」。而其不同于僅向客戶供應晶圓的傳統代工模式，英特爾提供晶圓制造、封裝、軟件和芯片。其中 ：晶圓制造：就是針對客戶提供其創新先進制程技術，如RibbonFET晶體管和PowerVia供電技術等創新。封裝：為客戶提供先進封裝技術，如 EMIB 和 Foveros。

芯片：英特爾的封裝技術與通用芯片藉由小芯片互連產業聯盟（UCIe）將幫助來自不同供應商，或用不同制程技術生產的芯片更好地協同工作。軟件：英特爾的開源軟件工具，包括OpenVINO和oneAPI，加速了產品的交付，使客戶能夠在生產前測試解決方案。

從以上的宣示可以看出，英特爾晶圓代工目的是提供從系統級芯片到系統級封裝的模式轉移，也是英特爾為了更加開放自身代工服務的一個展現。而且，除了以「系統級代工」來鞏固自己的代工市場之外，英特爾還計劃在其芯片設計和制造之間建立更大的決策分離，目的在讓生產線像 Fab 業務一樣運作，并將來自英特爾內部和外部芯片公司的訂單一視同仁。這個決定被稱為英特爾IDM 2.0戰略的新階段，這背后的邏輯在于英特爾想將自身芯片設計與制造進行拆分的目標。戰略轉型之外，英特爾在發展路線和產能方面也取得了進展，英特爾制定了加速工藝發展的計劃，推翻了傳統的芯片命名方式，制定了到2025年的詳細發展路線，將推進Intel 7、Intel 4、Intel 3、Intel 20A、Intel 18A五個制程節點。

理論上，Intel 20A是和臺積電2納米相抗衡的制程，一旦英特爾成功突破Intel 20A量產，或有能力與臺積電2納米制程一較高下。更先進的Intel 18A就是2納米以下的布局了。因此，從以上的發展不難感覺到，英特爾的目標十分明確，試圖在芯片代工產業與臺積電，三星形成三足鼎立格局，在先進制程芯片市場占據一席之地。而且，英特爾在 2022 年第三季財報中，透露其已經簽訂了全球前十大半導體設計廠商中的七家訂單。所以，上述種種，都是反映著英特爾有信心喊出2030年成為全球第二大圓晶代工廠的理由所在。

然而，就在英特爾努力發展晶圓代工業務的同時，英特爾芯片代工服務總裁Redhir Thakur就傳出將在2023年第一季離職的消息。做為IDM 2.0的重要關鍵，帕特·基爾辛格自然對IFS以及Randhir Thakur寄予厚望。而事實上，在Randhir Thakur其下的IFS也確實相繼拿下了包括亞馬遜、高通、聯發科等芯片客戶。帕特·基爾辛格 也稱贊其建立了一個由臺積電和三星等領先代工廠資深員工組成、且經驗豐富的領導團隊，并在移動和汽車領域贏得了主要客戶。但轉型才剛開始，Randhir Thakur 的辭職或許暴露了英特爾的內部阻力可能超過外界想象，或許這會是 帕特·基爾辛格 進一步拆分芯片設計和制造團隊的關鍵。

三星加緊跨越先進制程良率鴻溝英特爾計劃2030年超越三星代工業務，而三星也揚言2030年要超越臺積電。其中，三星早在2019年就定下來未來10年內超越臺積電的目標。為了實現這一目標，三星大力投資、招聘人才，除了先進制程持續加碼之外，半導體設備和材料、IC載板、先進封裝等一切與晶圓代工有關的領域，都成為了其瞄準的焦點。這段時間以來，三星同樣動作頻頻，不僅宣稱將擴大部分非存儲芯片如CIS、DDIC等委外代工，并將擴大傳統和特殊制程產能，預計到2024年將傳統和特殊制程的數量增加10個以上。而且，到2027年，三星電子的傳統和特殊制程產能將達到2018年的2.3倍，2027年整體晶圓代工客戶將增加到2019年的5倍。事實上，這一策略為其帶來了重新配置資源和工廠產能的機會，達到更多的產能釋放。在產能調配下，三星代工可以承接更多高利潤的訂單，尤其成熟制程設備多已攤提完畢，使得產品組合調配上可以更有彈性。而透過成熟與特殊制程所獲得的利潤，再投入先進制程的發展，這是三星的計劃關鍵。當前作為目前全球唯二可以生產5納米以下制程的晶圓代工廠，三星在先進制程上的成就雖然不容小覷。不過，相較臺積電來說總是棋差一招。先前例子來說，三星7納米量產之后，臺積電宣布5納米量產，三星5納米量產之后，臺積電又宣布4納米試產，總是跟不上臺積電的步伐。不過，現階段三星在更先進的節點上看到了追趕的機會。三星3納米制程率先采用GAA技術，而且不僅領先臺積電量產，成為全球首個量產3納米制成的代工廠，三星乘勝追擊，還計劃2023年推出第二代3納米制程，并更進一步計劃到2025年發展達到2納米制程，到2027年達到1.4納米制程。對于這一發展的目標，研究機構 Isaiah Research 認為，三星的計劃是有可能的，只是屆時量產的規模跟良率好壞都需要持續關注。另一研究機構Gartner也分析，三星的三家美國大客戶的業務在2021年增加了一倍以上。

2022年雖有高通和英偉達轉單臺積電，但總體基本盤仍維持。三星代工部門副總裁 Moon-sooKang 在 2022 年第一季的投資人會議上證實，三星已經有未來五年的訂單。他指出，這些訂單是三星去年代工銷售額的8倍。另外，還值得關注的客戶是高通，因為其宣稱在未來3納米、4納米移動處理器將由臺積電代工，但進入GAA技術制程后，將采取同步下單三星和臺積電等多家代工廠的策略，這意味著臺積電將不再獨享高通的先進制程訂單，三星或憑借3納米率先采用GAA技術的優勢獲得更多客戶。只是，要贏得客戶訂單，三星的良率一直是要努力跨過的門檻。據了解，三星4納米的良率從2022年初35%持續往上走，但目前提升到多少仍未知，而相較臺積電4納米的70%良率，三星仍存在一定差距。而且，目前三星的先進制程客戶群多為中小客戶，從產能角度如何競爭大客戶的青睞仍待努力。臺積電先進制程優勢將持續擴大針對競爭對手，一方面是英特爾的轉型，另一方面是三星努力提升良率，臺積電則是努力擴產滿足全球客戶需求中。目前臺積電斥資120億美元在美國亞利桑那州5納米晶圓廠Fab21即將完成土建工程，預計將于12月6日舉行首批機臺設備移機典禮，目前已有大批臺灣地區受訓工程師已經前往當地，典禮還將迎接美國總統拜登的親自參訪。

另外，日前臺積電創始人張忠謀也證實將在美國建3納米工廠的消息。不過，張忠謀并未透露臺積電美國3納米廠的投資規模以及啟動的時間。根據市場人士表次，預計未來3納米廠的產能也將會是每月2萬片規模，目前正開始安排人力規劃，預計投資規模也將達到120億美元。這也將是臺積電在美國的第三座晶圓廠，雖然對于臺積電來說，在美國制造芯片的成本要更高，不過，因為這并不是從商業成本考慮的決策。張忠謀曾表示，實際在美國制造芯片的成本比臺灣貴50%，臺積電在美國建5納米晶圓廠因應美國政府的發展計劃與當地客戶的需求。雖然，美國推出的《科學與芯片法案》刺激了不少半導體投資，但張忠謀曾表示，這個補貼金額遠低于提振本土芯片制造所需金額。因此，美國的芯片產量會增加，但是單位成本將增加，

美國很難在國際上競爭。而臺積電在亞利桑那州興建完5納米廠之后，還計劃興建3納米廠的原因，主要是在當前市場趨勢和貿易關系下，美國客戶在臺積電營收當中的總體占比正在持續提升，是促使臺積電赴美建先進制程晶圓廠的一大因素。根據統計，2021年美國是臺積電最大的銷售市場，較2020年成長24%，營收占比為64%。其中，蘋果一家占據了臺積電超過四分之一的營收。同時，日前市場消息傳出電動車大廠特斯拉預計將4納米和5納米制程技術的芯片委托給臺積電。如果屬實，特斯拉將進入臺積電前7大客戶公司，進一步提升美國客戶的占比。此外，

臺積電赴美建先進制程晶圓廠，也在一定程度上因應了美國客戶的供應來源地分散化的供應鏈安全需求。彭博社報導指出，蘋果計劃未來將從美國亞利桑那州一座還在建設當中的晶圓廠采購芯片，以降低對亞洲供應鏈的依賴。而蘋果所指的在建當中的晶圓廠外界普遍認為就是臺積電的亞利桑那州晶圓廠。因此，在這一些列因素帶動下，使得臺積電在美國再建先進制程晶圓廠。另一方面，由于臺積電在芯片制造領域占據主導地位，隨著其最新的3納米制程技術制造成本的上升，臺積電也將大幅提高3納米晶圓的價格。其中，過去臺積電7納米晶圓代工定價是10，000美元，到5納米已經上升到了16，000美元，漲幅高達60%。隨著臺積電3納米制造成本的上升，市場預計晶圓代工定價將超過20，000美元，相較5納米制程上漲了25%，這意味著下一代3納米的CPU和GPU將更加昂貴。然而，隨著工藝技術的提升，對于半導體設備和材料的要求也就越苛刻，直接導致了制造成本的上升。但相對來說，

目前能夠提供先進晶圓代工服務的供應商也僅有臺積電和三星兩家廠商而已。其中，臺積電一家獨占大部分的市場比例。這種近乎壟斷的局面，也造成了每一代先進制程晶圓代工價格的毫無阻力上漲，而這也是當前IC設計企業希望多源代工戰略的主要因素之一。只是，相較競爭對手，臺積電在先進制程領域發展相對順利。有消息稱，盡管如今還未量產3納米制程技術，臺積電的良率已達80%，其最大的客戶蘋果，已經提前預定其M3處理器采用臺積電3納米制程。甚至有消息稱，臺積電2納米的風險試產良率也已超過了90%，蘋果和英特爾等大企業也將做為臺積電2納米制程的的首批客戶。

因此，面對英特爾和三星的追趕，有市場人士認為，臺積電的優勢已經建立，且這一優勢建立在先進制程上。臺積電2021年的財報顯示，5納米芯片的出貨量占據了其總營收的20%，7納米則占據30%。這代表先進制程幾乎占了臺積電一半的營收，也意味著臺積電在先進制程上與對手的優勢不但很難縮小，而且可能進一步拉大。

更多信息可以來這里獲取==>>電子技術應用-AET<<