這會是一個晶圓代工廠的系列文章，第一戰先看看 TSMC。
晶圓代工廠 TSMC 在2015年受到嚴苛挑戰，除了 Samsung 與 GlobalFoundry 的先進製程外，UMC 與中國 SMIC 等在中低階製程也都開始蠶食其市場空間。
眾所周知， TSMC 是全球最有份量，也最重要的晶圓代工廠，可以說整個半導體製程與電子終端產品的發展都與 TSMC 脫不了關係。而依靠著製程優勢，以及整個半導體產業的快速發展所帶動的需求下，TSMC 也的確在過去十幾年享受高利潤與高成長，雖然不到躺著賺的地步，但本業獲利已經比絕大部分的競爭對手來得豐厚。
然而進入2015年，情況急轉直下，因為智慧型手機、平板電腦等終端產品需求急速冷卻，接手並能創造下一波需求的半導體應用也還情況未明，且全球景氣開始有週期性衰退跡象，加上晶圓代工的競爭在 Samsung、Globalfoundry、SMIC、UMC 針對各階產品的布局衝突而轉趨激烈，TSMC 的業務成長蒙上陰影。
事實上，TSMC 最新發佈的財測，其第四季的營收將急轉直下，而幅度亦將大於過去的季節性衰退，而客戶轉單情況增加，更加遽其營收衰退的狀況。
掉客戶是 TSMC 目前最大的問題，Qualcomm 轉檯的傷害非常大，AMD 未來也都會轉走，加上中國市場客戶狀況普遍不佳，二線晶圓代工廠又拼命挖牆角，可以說是屋漏偏逢連夜雨。雖然 Apple 對於 TSMC 很補，但單一客戶風險高，而其他的 16nm 客戶單量又太小，加上在國際經濟情勢不佳，消費性電子出貨趨緩，客戶對先進製程的需求成長有限，即便 TSMC 的 16nm FinFET 製程優勢再明顯，但巧婦還是難為無米之炊。但製程發展是不歸路，TSMC 也只能咬牙撐下去。
TSMC 從 2011 年投入 20nm 的研發，並在 2013 年底正式量產，然而作為半代製程， 20nm 未能承接其在 28nm 的市場地位，原本的產能需求預估也不斷下修，從頭到尾只有少數兩三家有採用該製程。就結果論，20nm 製程最大的客戶就是 Apple，其次為 Qualcomm，但 Apple 與 Qualcomm 處境天差地遠。與 Apple 在市場上持續呼風喚雨的狀況不同，Qualcomm 的 20nm 製程推出產品後，反而大大的衝擊了獲利。TSMC 的 20nm 是由 28nm 改進而來，最大的差別在於採用了雙重顯影， FEOL（front-end-of-line）部分與 28nm 基本維持一致，因此在 Die size 與功耗方面的改善有限，差別大約只有 10~15% 左右。
也因為 20nm 改善幅度實在太小，TSMC 的傳統大客戶 NVIDIA 與 AMD 都選擇等待 1xnm 製程。然而 TSMC 的 20nm 對產業而言還是有其象徵意義，除了創下 TSMC 單一製程最少客戶的紀錄之外，也是首個採用雙重顯影的製程。作為 16nm 的先期練兵製程，20nm 表現其實已經算相當不錯。
為何 Apple 仍能推出經典的 A8/A8X，Qualcomm 的 20nm 製程產品 Snapdragon 810 卻被市場拋棄？因為 Apple 客製化程度高，並藉由限制最高時脈來達到實際性能與功耗的均衡，反觀 Qualcomm，忽略 ARM 的忠告，執意為了追求帳面性能而做 4 + 4 的大小核架構，且時脈設定也太好高騖遠，在架構功耗需求急遽增加，但製程本身改善幅度有限的情況下，最終導致功耗與發熱表現皆不盡人意，連帶也讓實際應用性能表現乏善可陳，浪費了許多精心打造的客製化運算功能。
進入 16nm 製程之後，TSMC 仍持續沿用 20nm 機台，雖然 20 nm 機台多數也是沿用舊機台而來，但是在機台結構方面有了相當大的改良與升級。我們都知道 16nm 是在 20nm 的基礎上加入 FinFET 技術而成，20nm 製程作為半代製程，其實是為了 16nm 做的前期投資與試產，Apple 善用此半代製程的特性獲得成功，而 Qualcomm 則是因為對製程、架構的配合認知不足，結果就是賠了夫人又折兵，不僅賠上自己的利潤，也讓整個高階 Android 智慧型手機產業難以抗衡 iOS 生態的發展。
面對 Samsung 14nm 的挑戰， TSMC 的 16nm 乍看之下有點不夠力，除了時程較晚，同架構 die size 也大於競爭對手。
但 TSMC 用 A9 證明了自己的強處，其量產晶片體質要比 Samsung 來得穩定許多，Samsung 版 A9 多半需要更高的電壓才有辦法達到與 TSMC 版相若的性能與穩定度表現，就好比過去我們玩 CPU 超頻，體質差的 CPU 大多要加電壓並強化散熱一樣的道理。而這也代表 Samsung 版的 A9 不僅更耗電，溫度也更高，這點也在不少實際測試中獲得證實。
然而在製程戰爭中，良率與產品實際表現未必能夠主導市場，Samsung 依靠終端需求優勢，搶下 TSMC 最大客戶之一 Qualcomm，未來在記憶體與儲存的整合封裝技術也將成為強大的競爭武器；仰賴 Samsung 的製程授權達到 14nm 量產能力的 Global Foundry 也拿回 AMD 的多數未來晶片訂單，換句話說，Samsung 雖然輸了面子，但整個市場布局已經向泛 Samsung 平台傾斜，16/14nm 製程戰爭中，Samsung 的市場份額恐怕短期內還是要比 TSMC 大。
面對未來的 10nm 製程競賽， TSMC 早在 2014 年發動夜鷹計畫，用三班輪流、24 小時燃燒新鮮肝臟來換製程的優勢，而 TSMC 預計在 10nm 製程會導入三重顯影，雖然可降低機台部分的投資，但由於工序更複雜，在整體製造成本方面將會比雙重顯影更高，雖然透過 EUV（Extreme Ultra Violet）機台，只需顯影一次，工序可大幅精簡，不過目前 EUV 顯影技術還不成熟，除了曝光速度太慢，其他需要配合升級的地方太多，TSMC 期望藉由已經成熟的顯影技術，加上龐大的新鮮肝臟庫存，滿足客戶量產時程需求，而 EUV 要真正導入，恐怕要到 7nm 世代才有可能。
根據 TSMC 的預估時程， 10nm 在 2016 年底將可正式投產，以 TSMC 的套路來看，以人工解決技術難題，並最大化既有機台資源的利用的務實作風，同時確保獲利基礎是最合理的作法。然而 Samsung 的 10 nm 將採用與 TSMC 不同的實做方式，並將會提早 TSMC 至少一季量產，在優先滿足客戶時程，良率其次的邏輯下，加上成熟、強勢的 ePoP 封裝技術加持，TSMC 雖然屆時也會推 InFO （Integrated Fan Out） 封裝技術來抗衡，但預期還是會是場辛苦的硬仗。
當然，除了製程技術的發展以外，TSMC 最需要注意的就是人才的外流問題，面對 Samsung 和中國對製程技術與相關人才的虎視眈眈，擁有技術優勢的 TSMC 自然成為最大也最有價值的人肉供應來源，如果不能守住關鍵人才，那麼未來製程優勢恐怕還會進一步流失。
延伸閱讀：Foundry 製程戰爭系列 － 用盡手段的 Samsung
