韓國半導體大廠三星電子（Samsung Electronics）今年下半年開始量産3納米（台灣譯奈米）的半導體晶片（chip，又稱芯片）。面對挑戰，全球晶片代工龍頭台積電（TSMC）也宣布其3奈米制程（泛指晶圓生産加工的過程）將如期于下半年進入量産。全球兩大晶圓代工龍頭在先進制程的角力進入新階段。
與此同時，晶片背後的地緣政治競逐也越來越白熱化。美國總統拜登（Joe Biden）上台後力推的晶片法案（CHIPS Act），本周三已經在參議院通過，預計衆議院周四表決。
該法案旨在協助美國半導體産業自給自足，並補助“價值相近”的外國半導體大廠在美設廠，擴展就業機會。但是，該法案在補助外國大廠的但書（法律文本）上，要求受補助者10年內不得在中國建造新的半導體廠房等。有分析認爲，這是美國圍堵中國半導體發展的新戰略。
《紐約時報》評論稱，一向反對政府高度幹預商業的共和黨，此刻支持民主黨法案，罕見達成兩黨共識，除了扶持美國本土半導體之外，也是爲了圍堵中國半導體産業。
事實上，半導體晶片已經如同本世紀的石油，一般手機、高階軍武、5G及電動車等都需要晶片協助升級。中國在AI人工智慧及5G科技的迅速發展，迫使美國希望拉攏盟友，掣肘中國的半導體發展。
新加坡國立大學李光耀管理學院資深研究員艾力克斯·卡普裏 （Alex Capri ）向BBC中文解釋，三星與台積電的競爭再激烈，美商英特爾也以IC設計等技術領先業界。但他稱，台韓美大廠都是“競爭性的合作關系”，並非希望消滅對方。他贊同美國的策略是與這些半導體大廠或政府合作，目的是抵禦中國在半導體科技的發展。
台北智庫“台灣經濟研究院”分析師劉佩真告訴BBC中文稱，今年5月美國總統拜登（Joe Biden）上任的首次亞洲行首選韓國，並親訪三星，加上三星宣布將大舉投資美國及宣布設廠，未來韓國政經情勢上往美國靠攏的機會較大。“台灣現階段政府較爲親美，而兩岸關系較爲緊張，因而美國極力拉攏台、韓、日等國共同抗中的形勢日趨顯著”，她說。
三星量産三奈米晶片
2022年起，台積電、三星及英特爾（Intel）代表台灣、美國及韓國三強，在晶圓代工領域的技術領先。根據半導體研究機構集邦谘詢（Trendforce）統計，2022年首季，台積電于全球晶圓代工領域的占比達53.6％，位居第二的三星則達16.3％。
劉佩真分析，現在三星希望以新的環繞式柵極（Gate-All-Around，GAA），在3奈米晶片制程超前台積電，主要原因之一是自2016到2022年連續7年，台積電獨家拿到大客戶蘋果公司（Apple）應用處理器代工的訂單，三星因此希望將蘋果訂單重新奪回。
中國半導體分析師杜芹在微信公衆號“半導體行業觀察”解釋，從財報上看，蘋果是台積電的最大客戶，兩者在半導體的合作緊密。“蘋果設計，台積電代工”的商業模式一直是兩公司合作模式。
他說，目前半導體業界判斷，台積電2025年計劃生産的2奈米晶片，蘋果仍有可能是優先客戶，判斷來自蘋果和台積電正在聯合開發1奈米晶片，用于增強蘋果未來想要推廣的和蘋果汽車計劃。
“兩家公司彼此成就，在十年後的今天都成爲了各自賽道的領頭羊。沒有蘋果這麽強勢的客戶的幫助，台積電難以在代工界領先。而如今，無論是蘋果的A系列、M系列、還是基帶芯片，乃至未來的汽車芯片，都將離不開台積電的代工支持。這兩家公司已經密不可分”，他強調。
可以說，這些年來三星與台積電在高階晶片生産代工的競逐，關鍵便是在良率。
科技網站WccfTech分析，同樣接到高通公司（Qualcomm）升級版Snapdragon 8 Gen 1處理器的4奈米晶片訂單，三星代工的晶片良率爲 35%，台積電則達70%，這使高通最後選擇了台積電成爲其代工夥伴。不過，高通的第一代Snapdragon 7 Gen 1仍繼續讓三星晶圓代工，三星仍是高通的第三大客戶。
朱嶽中強調，三星緊追台積電試圖以新的代工技術，打破良率表現落後台積電的劣勢，還需要許多資金及技術投入。他認爲，“良率就等于廠商的成本，也與産品的效能相關，這是産品能不能銷售出去的重點。在晶片制程拼搏誰的制程比較快，其實意義不大”。
劉佩真亦同意，雖然三星率先宣布3奈米GAA制程，意圖超越台積電，“但（3奈米晶片）良率情況仍不明，且也尚未取得大量客戶訂單，加上GAA制程良率要提升仍有相當的難度，故短期內仍看好台積電先進制程競爭力”。
目前台積電3奈米制程預計仍采用鳍式場效電晶體，在2奈米制程才使用GAA新技術。
無論如何，韓國這幾年幾乎是傾全國之力，扶持三星。根據路透社，在今年5月拜登及尹錫悅總統訪問三星廠房後，三星集團隨即在5月底宣布，該公司未來五年資本支出將增高至450兆韓元（約3,600億美元）領域，是該集團成立數十年以來最大的投資金額。
此外，6月，三星負責人李在镕飛抵荷蘭，與全球最大晶片光刻機（又稱曝光機）供應商艾司摩爾（ASML）高層會面，稱三星已確保能取得“額外”的極紫外光（EUV）設備，並保證光刻機機台能在韓國組裝。
艾司摩爾是高階晶片制程的設備制造商，該公司全球獨家生産的EUV機台，是確保晶圓切割精確的機台，因此成爲半導體大廠的必爭之地，也被認爲是李在镕親自飛往荷蘭與該國政府及廠商談判的原因。
三星希望搶下更多機台，爲其高階晶片代工加快腳步。根據《日經新聞》（Nikkei）統計，目前台積電擁有50台艾司摩爾EUV機台，三星則有20台。
三星未來在晶片代工市占率及良率，能否迎頭追上或超前台積電，都是科技界觀察重點。
半導體良率是什麽？
具體而言，一般商品良率即是“良品數”在總産量的比例。但晶圓制造的良率計算就更加複雜。根據朱嶽中博士分析，晶圓制造良率泛指Wafer(晶圓)良率、Die(晶粒)良率和封測良率三者的總乘積。
晶圓良率越高，意味同一片晶圓上産出通過測試的好晶片數量越多。沒通過測試的晶粒就會被淘汰，不會被封裝成晶片。當然，封裝過程也可能再次出問題，所以還會再次測試。“事實上晶圓制造過程有超過300個步驟，每個步驟都有可能産生問題，所以都會有專門的工程師監控測試，隨時注意良率變化。所以制造廠商其實也不知道具體良率，只知道最終總良率。”
他分析，基本上一平方單位英寸上會有動辄數億顆的電晶體，但不可能每一個電晶體都是好的，“良率越高，意味好的電晶體數越多，效能自然也會越好。良率低不意味産品是壞掉或故障的，因爲真的有問題的，在測試過程中就已經被淘汰，但勢必效能會較差。”
而良率確實是廠商的商業機密，並沒有專門統計的機構。但基于商業誠信及對投資者及股東負責，基本上廠商都會在財報中揭露大致數據，客戶端其實也有專門推算的部門。過去就有半導體大廠疑似竄改良率數據，被發現丟掉訂單的紀錄。