台积电、三星7nm开战，应材将扮演关键角色？

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日前，三星宣布，他们使用EUV光刻的 7 纳米 LPP 制程技术完成了 IC 验证器的认证工作了。并将在下半年完成量产。联想到台积电之前的公告，7nm的营收在今年Q4将要达到20%。至此，7nm的制程竞争进入白热化阶段。

不同于台积电在7nm第一代依然使用DUV技术，三星则是跳过了非EUV光刻的7nm制程，成为业界第一个在先进制程上使用新一代光刻技术的厂商。按照常理，因为EUV本身的原因，这就使得光罩使用比较少，且工序也简单一点。而DUV在7nm的时候则显得尤为复杂。这也是三星一直在坚持的一点。

在今年年初，韩国媒体曾透露，三星已经提前完成了7nm的制程工艺研发，三星在其官网上也正式宣布，高通未来的5G移动设备芯片将基于他们的7nm LPP（Low-Power Plus）工艺制造，该技术节点会引入EUV（极紫外光刻）。之后，三星方面也曾表示，其每天可以用EUV机器生产1000多块硅片。按照三星高管的说法，因为使用了EUV技术生产，三星将会超越竞争对手。

但虽然战鼓擂得轰天响，在客户方面，三星显得有得捉襟见肘。一直以来，除了自家半导体事业以外，就只有高通，之前英伟达与联发科虽也有下单，但仅针对少数低端产品，对三星的产能利用率帮助有限。

但据Deeptech报道，由于三星一向是以牺牲良率和低价营销策略来推动工艺进展，具体的方法是：在工艺良率还相当低的时候就已经开始收客户订单，但仅以可用芯片来收取代工酬劳，使其平均每块晶片代工成本一般要比台积电要低了 20~30% 左右。虽然对于一些对时程上有要求的客户来说，这个作法可以达到最快上市的目的，但后续产能就必须依靠良率的持续改善来提升，如果良率拉不上来，那么可能就会落入虽然有了新架构，但无货可卖的窘境。

彭博社上月报道，台积电已经开始为2018年款iPhone生产7纳米工艺的A12处理器，比iPhone 8和iPhone X目前使用的10纳米芯片体积更小、速度更快、效率更高。按照台积电的披露，他们在的7nm工艺产品性能提升明显。按照他们五月的数据，其7nm工艺的性能将提升35%，或者功耗降低65%，芯片密度达到3倍水平。

由于表现不从，目前台积电已经吸引了高通、Xilinx、NVIDIA、联发科和华为海思等客户。他们都有很大的兴趣直接跳过10nm工艺，使用7nm工艺来节省开发成本。除了这些大客，户连比特大陆开发应用在人工智能（AI ）的特殊应用IC也将采用台积电的先进工艺。。

外资法人指出，台积电7nm第二季进入量产，将自6月开始快速拉高出货量，除了为苹果代工的A12应用处理器将成为首批产品，其他客户也将在下半年开始采用7nm量产投片。

据悉，台积电7纳米制程技术已导入量产，预计第4季7纳米制程比重将超过20%水准，今年全年7纳米制程比重将达10%水准。

虽然三星日前宣布采用极紫外光（EUV）微影设备的7纳米制程，并宣称即将进入量产，但时程已远远落后台积电二个季度。为防止三星透过7纳米分食订单，台积电预定明年下半年推出采用EUV微影设备的7纳米强化版，扩大接单优势。

半导体材料出现近20年来最大变革。全球半导体设备龙头美商应用材料公司开发完成应用以钴金属取代钨，作为半导体芯片中的电晶体接点与导线，不仅让摩尔定律得以持续延伸，也让台积电和三星的战火延伸至7 纳米以下更先进的制程。

据应用材料介绍，诸如钨和铜之类的材料已无法在10nm代工节点以下进行微缩，因为它们的电学性能已达到晶体管通孔和本地互连的物理限制。这已经成为无法发挥FinFET晶体管全部性能的主要瓶颈。钴消除了这一瓶颈，但也需要在工艺系统上进行策略的改变。随着业界将器件结构微缩到极限尺寸，材料的性能表现会有所不同，因而必须在原子层面系统地进行工程，通常需要在真空环境下进行。

由于应材是晶圆代工关键机台最重要的供应商，业界预料，随着台积电、三星同步导入应材最新的材料技术和设备，双方在7纳米以下的战火再度捉对厮杀，同时也加速人工智能（AI）芯片功能更强大。

应材不愿透露目前已采用这项新材料技术和设备的晶圆制造厂，仅透露最新开发完成采用钴作为电晶体接点与部分铜导线的连接，可让芯片效能和功耗，再次呈现摩摩定律追求PPAC（效能更高、耗电更少、面积更小及成本更低）的目标。应材坦承，采用钴这项新材料的设备已出货晶圆厂，市场推断台积电和三星都是买家，主因目前进人7纳米制程的晶圆代工厂只有台积电和三星。

应材认为，这是半导体材料近20年来最大变革，可能让长期使用的钨金属，逐渐消失在半导体更先进制程中。

应材强调，采用钴材料可比钨让电晶体效能大幅提升，功耗更可大幅降低87%，晶圆可在顺利微缩下，达到效能提升、耗电更省，以及成本下降的目标。

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