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韓國半導體產業堅持自己掌握知識產權 已布局第三代半導體

        三星在美國最新工廠的選址已經確定為德州泰勒市了。新廠投資170億美元,開工建設的時間計劃在2022年上半年,規劃建成投產時間在2024年下半年。巧合的是,臺積電在亞利桑那州的新廠,投產時間也在2024年。


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三星的野心:打敗臺積電,當上晶圓代工老大


        三星想坐上晶圓代工廠老大的位置,已經是路人皆知的事情了。臺積電當然不會坐以待斃。今年四月份,臺積電宣布將在未來三年內,累積投資1000億美元用于建廠擴產。隨后不到一個月的時間,三星也同樣宣布了投資計劃:到2030年,三星將累積投資171萬億韓元(折合成美元約1450億元),金額比臺積電的投資計劃多將近500億美元。


        在10月份,三星在公布第三季度財報時表示,會繼續新建工廠和擴產現有的產線,爭取在2026年實現晶圓代工產能增加3倍。關于先進制程工藝的研發進度,三星表示會在2022年上半年量產第一代3nm工藝芯片,到2023年量產3nm工藝芯片的第二代產品。這個量產時間和臺積電規劃的3nm工藝量產時間非常相近。


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        根據公開的信息,相比臺積電3nm還將繼續采用FinFET(鰭式場效電晶體)技術,三星表示,其3nm工藝晶圓代工業務將采用3nm GAA技術,將會為業績表現提供顯著的提升作用。


        一系列措施下來,三星無非就是要告訴全世界:在投入上,三星比臺積電更愿意花錢;在技術上,臺積電有的,三星也要有,而且還更加先進。


        在更加先進的2nm工藝方面,三星也是緊盯臺積電。為了開發2nm工藝技術,三星將對第二代MBCFET(多橋通道場效應電晶體)技術進行研發。三星的規劃是,在第一代3nm工藝正式量產后一年,導入MBCFET技術進行第二代3nm和2nm工藝的開發。


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三星MBCFET技術


        在開發新技術的同時,三星還不忘對沒有面世的技術打一波廣告:相比7nm工藝,使用新技術的芯片,在保證相同性能的前提下,面積上將縮小45%,功耗將降低50%,效能則提升35%。不過,三星并沒有透漏采用新技術的芯片,價格會上漲多少,以及實際量產的產能情況。


三星與臺積電差距還很明顯


        雖然三星一直都在追求在先進工藝上,比臺積電更快實現量產。先不說在量產時間上,三星能夠領先臺積電,在量產規模上,三星一直都與臺積電有著不小的差距。以2019年作為時間軸,在7nm工藝上,臺積電的月產能為10.5萬片,而三星卻只有2萬片。在更加先進的5nm工藝量產規模方面,三星與臺積電同樣差距巨大:臺積電月產能為12萬片,三星只有3.5萬片。


        這也是為什么三星總是在先進工藝研發規劃上比臺積電更快,卻從來不提量產規模的原因。就算三星能夠在先進工藝量產上占得先機,也必須要在量產規模和爭取更多訂單方面下功夫。


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        不過,有分析機構表示,三星的客戶數量正在快速增長,從2017年的35家,到2021年有望突破100家。同時,該機構預測,到2026年,三星的客戶數量將會突破300家。


        此次三星將新廠選址在德州,一是為了擴產,二是為了獲取北美市場客戶。韓國的證券分析師就表示,三星要想打敗臺積電稱為世界第一,就必須從臺積電手中搶下蘋果的訂單。韓國媒體也在為三星出謀劃策,指出三星應盡快敲定美國設廠的計劃,然后爭取到蘋果、高通、谷歌的訂單,這樣才能真正打敗臺積電。


        對于三星來說,好消息是在前不久已經獲得了谷歌手機業務的訂單。由于這類訂單的競爭難度極大,因此,這對三星來說是開了一個好頭,也增強了三星“稱霸”全球的信心。


日本的貿易制裁,讓韓國決心打造自己的半導體產業鏈


        要論2019年全球國際大事件,日韓半導體材料貿易爭端絕對夠資格入選。日本宣布對韓國進口的光刻膠、含氟聚酰亞胺和高純度氟化氫實行出口管制。結果,韓國從企業、政府到民眾都反應劇烈,可見日本對韓國這三種材料的出口管制可謂精準打擊。


        為什么整個韓國的反應會這么大。因為光刻膠是芯片和集成電路制造的核心材料,在半導體基座上復刻電路離不開光刻膠。含氟聚酰亞胺是制造折疊屏的關鍵材料,高純度氟化氫則主要用來蝕刻硅片??梢娺@三種材料對晶圓代工和智能手機折疊屏非常重要,而韓國對這些材料的供應鏈依賴非常深。


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        日本之所以能夠對韓國進行貿易制裁,是因為日本基本控制了氟聚酰亞胺和氟化氫的供應。光氟化氫的產量,日本就占據了全球市場的90%,全球半導體企業有70%的氟化氫都是從日本進口的。在光刻膠市場上,日本企業的全球市場占有率也超過了70%。從半導體芯片的材料供應上看,日本企業的綜合市場占有率超過了50%,芯片生產所必須的19種材料,日本能供應其中的14種,且都處于行業領先地位。


        日本的精確制裁,除了讓韓國感到憤怒,更讓韓國意識到建立自己的半導體供應鏈的重要性。


        韓國政府計劃,在之后的十年內,將累積投入4500億美元,用于原材料、生產設備、零部件等半導體產業鏈的補齊。按照計劃,到2030年,韓國將完善和構建全球規模最大的半導體產業供應鏈。


韓國開始布局第三代半導體材料


        隨著新能源市場的熱度不斷增高,SiC、GaN作為第三代半導體材料,在功率器件中的應用越來越成熟。由于SiC材料具有高導熱率、高導電率和高禁帶寬度(高功率密度和高擊穿電場)等物理特性,已經逐漸成為未來制作半導體芯片的基礎材料。


        韓國在第三代半導體材料方面也是有想法的。今年5月,韓國啟動GaN半導體集成電路的國產化課題。此前,韓國已正式宣布培養第三代半導體技術,并計劃到2025年開發出5種以上的商業化產品。


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        關于SiC市場,韓國現代旗下一個半導體子公司奧創,在去年5月聯合現代汽車共同成立了一個研究室,用于研發SiC功率器件。值得一提的是,現代汽車最新的E-GMP純電動汽車平臺上已經采用了SiC技術。


        韓國半導體產業的發展定位,一直都是要求自己掌握知識產權,采取的都是先引進,再合作,然后進行技術內部消化,最后達到自主化的目的。