台積電與三星的黃金交叉－股滿意足的部落格

台積電與三星的黃金交叉

作者：股滿意足

撰寫日期：2024/8/24

台積電與三星的黃金交叉

在2023年，台積電(TSMC)總營收終於超越三星(Samsung Electronics)，成為全球半導體營收最高的公司[1]，在以前，企業營收最高的是三星，其次英特爾(Intel)，第三是台積電。若以半導體技術的先進，則依次是英特爾、台積電、及三星(台積電稍為領先三星)。那為什麼台積電能夠超越三星？台積電和三星的黃金交叉是在什麼時候發生的？

蘋果公司(Apple Inc.)推出第一代iPhone時，CPU (Central Processing Unit)是使用三星的 ARM (Advanced RISC Machine) 架構CPU [2]，一直到2010年時，蘋果iPhone 4才用自己研發的ARM架構CPU，名為Apple A4，為止，但是A4還是由三星生產， A5、A6、和A7 也都由三星生產。一直到A8時才改由台積電生產，理由是三星在20奈米踩空了，沒有量產的20奈米，但是台積電有成熟的28奈米製程，並且順利進展到量產的20奈米，所以蘋果公司只好改用較貴的台積電20奈米生產A8晶片，用在2014年發表的iPhone 6上。蘋果公司會在iPhone 6改用台積電代工生產的A8晶片，一方面是三星當時沒有量產的20奈米製程(良率很差)，一方面是2011 年時，蘋果和三星在全世界掀起專利訴訟戰，讓蘋果公司覺得超不爽想「去三星化」的，也怕CPU設計機密外洩。

那三星為什麼會在20奈米製程一腳踩空，讓台積電甩開它的追趕，從此一去不回頭，只能望其項背？照正常半導體製程發展情況，會從90奈米、65奈米、45奈米軌道依續下去，但到了2010年，張忠謀回鍋再任台積電執行長，本來應該是要做32奈米，結果張忠謀突出奇招，跨過32奈米，直接到28奈米，讓三星、IBM、和格羅方德(GlobalFoundries Inc.) 錯愕不已而步調大亂[3]，當時三星就硬著頭皮直接發展20奈米製程。張忠謀當時直接跨過30多奈米的製程，直接選28奈米，因為28奈米是使用「金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)」做IC(Integrated Circuit)的物理極限[4]，也就是說在28奈米之前，成功率還蠻高的，再低下去的話，成功率就非常非常低，除非是天縱英才加上有中美國樂透「威力球」（Powerball）獨得史上最高頭獎彩金20.4億美元的好運[5]，要不然要用「金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)」跨越28奈米，那就是自己找死，張忠謀老謀深算，穩穩地較實在，所以選28奈米。三星李在鎔當時剛接班，年輕人活力無限，敢打敢拚，要跨就跨大一點，誰怕誰，烏龜怕鐵槌，蟑螂怕拖鞋，所以他們就改用「鰭式場效電晶體(FinFET)」代替「金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)」，然後大步跨至20奈米，因為成功了就超台(台積電)趕美(Intel)，坐上天下武功第一，稱霸半導體市場了！這也是「鰭式場效電晶體(FinFET)」第一次用在量產的半導體製程上，大家都還在摸索，所以三星是去當白老鼠去了！當然三星的20奈米還在良率40％以下打滾時，台積電的90％良率以上的28奈米，訂單都接到手軟。後來，三星回頭用「鰭式場效電晶體(FinFET)」改攻28奈米時，依然無法克服低良率的問題，再後來就乾脆直接宣布跨入14奈米製程。台積電在2011年領先世界推出28奈米製程後，當時只有它成功地跨入20多奈米，所以先進IC訂單接都接不完，後來更在2014年，以雙重曝刻（double patterning）方式，將「金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)」推進至20奈米製程。由於全世界只有台積電有量產的20奈米技術，向來iPhone的CPU都是由三星代工製造，但是三星20奈米失敗後改攻28奈米，依然失敗，所以蘋果公司只好將全部A8晶片給台積電，利用20奈米技術生產，因此 iPhone 6和iPhone 6 Plus的A8晶片是全部由台積電的20奈米製程生產的，iPhone 6和iPhone 6 Plus共售出2.2億只，所以台積電就供應了2.2億顆A8晶片，台積電是不是賺翻了？

當2014年，台積電忙著生產訂單滿滿的A8晶片時，低頭撿錢，無暇抬頭看時，突然聽到三星20多奈米失利，轉攻14奈米時，台積電嚇出冷汗，您知道半導體的江湖就是一個製程失敗了，可能就一輩子趕不上別人，所謂一失足成千古恨！縱使20多奈米有多成功，但如果三星有14奈米，而台積電沒有，那也是掛了！所以，當時台積電非常緊張，2014年台積電緊急成立「10奈米技術開發夜鷹部隊」 [6,7]，以底薪加30%、分紅加50%的方式，鼓勵有志青年「十萬青年十萬肝」一起救台灣，足足招了400多位研發菁英，投入小夜班與大夜班的研發輪值，一天三班，做到24小時不間斷研發，達到在2016年量產10多奈米產品的目標。

蘋果公司的iPhone 6s和iPhone 6s Plus的A9晶片，由於當時三星已聲稱可量產14奈米(但是據內行人士透露良率不到40%)，台積電用「鰭式場效電晶體(FinFET)」代替它20奈米製程裡的「金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)」，創造了一個聲稱16奈米製程。蘋果公司兩個都不得罪，iPhone 6s和iPhone 6s Plus使用的A9晶片就給三星和台積電一半一半，所以iPhone 6s和iPhone 6s Plus裡面的A9有三星版本和台積電版本，台積電做的A9晶片(16奈米)稍為比三星的A9晶片(14奈米)體積大一點，可是經過美國發燒果粉實測後，發現iPhone 6s用台積電的A9比三星版本省電30％，youtube影片公布後，造成美國人買了iPhone 6s或iPhone 6s Plus後，回到家都會拆開蓋子看看，如果是三星版本的就會拿回去換貨，直到台積電版本的為止[3]，所以iPhone 7用的A10就完全由台積電生產，自此蘋果公司的CPU都由台積電生產。所以iPhone 6s發表的2015年，就是台積電和三星命運交叉的點。

再看現在兩者的情況，目前台積電是要從4奈米進入3奈米的階段， NVIDIA、AMD、英特爾、高通、聯發科、蘋果、和Google、等世界巨頭已優先下單台積電的3奈米製程 [8,9]，但三星依然困在低良率的問題上，除了自家訂單捧場外，幾乎沒什麼大廠下單。

因為建一個半導體廠，現在至少超過7000億台幣，所以如果純半導體廠沒有在現在的製程裡賺飽錢，那麼就沒有錢去拚下個世代的製程。就像北極熊沒有在短短的2個月夏季裡，吃的肥都都的儲存脂肪，那牠就無法撐過幾乎沒有食物可吃，長達10個月的冬季。所以，在半導體旺季來時，如果擁有最先進製程，那就可以賺飽飽，有錢蓋廠拚下個世代的製程，所以在半導體的江湖裡，慢了一個製程，可能就被淘汰了！

台積電和三星的黃金交叉就在2015年發生，半導體贏了就贏了！未來台灣因為台積電，至少有10年榮景，筆者想台積電破3000元(2024/8/23，台積電收盤股價949元)，和台灣加權指數破3萬點(2024/8/23，台灣上市加權指數為22158)都指日可待。本文純分享公司營運看法，不是做為推薦任何股票的建議，買賣股票請自負盈虧責任。

參考資料：

[1] 林宏達，馮欣仁，「台積電半導體制霸之路超車三星、英特爾的關鍵在這」，財訊雙週刊，2024/02/24。

https://www.ctee.com.tw/news/20240224700011-430501

[2] Lynn，「晶圓代工爭霸戰：台積電VS三星」，寫點科普，請給指教—Engage in World Exploration，2017/03/31。

https://lynn1205.wordpress.com/2017/03/31/晶圓代工爭霸戰：台積電vs三星/

[3] 陳良榕，「台積電為什麼完勝三星？一顆iPhone處理器解密張忠謀六年布局」，銨誌科技公司，2015/10/14。

https://www.anchi-tech.com.tw/topics.aspx?id=227

[4] 曲建仲，「為什麼都說「幾奈米」製程？」，曲博科技教室，2021/8/27。

https://www.facebook.com/DrJClass/posts/為什麼都說幾奈米製程最近三星才說3奈米製程進度領先台積電但你知道我們常說的幾奈米是指什麼嗎首先晶片上最小的單位是電晶體我們常說的幾奈米一般大概是指晶片上的電晶體/1849138478592199/?locale=zh_TW

[5] 李明融，「美樂透618億史上最大頭獎！幸運得主身分曝光」，民視新聞網，2023/2/15。

https://tw.news.yahoo.com/美樂透618億史上最大頭獎-幸運得主身分曝光-093908269.html?guccounter=1&guce_referrer=aHR0cHM6Ly93d3cuZ29vZ2xlLmNvbS8&guce_referrer_sig=AQAAAItxkCK0JAPDD_NF2JEjF7dnTxwYtsNgsvCvYMx5EBcG6w_McxRSBnX45c6WNWmFAuaUshKeWJQ_KE6XB1mEpmkUAH6BJ8Ho8T_cThYZa6x89bSsrRxaQ57FLB0D00hsqe5-uu5atj1mEgNTL81pM4bwbha6kJxPXCcVZ-g_S0XX

[6] 涂志豪，「10奈米24小時研發台積啟動夜鷹計畫」，工商時報2014/06/25。