数字电压表是指表面从指针改为數字的电压表,即采用数码管显示或者液晶面板显示分类方法也很多，有按位数分的如3/2位、5位、8位；有按测量速度分的，如高速、低速；有按体积、重量分的如袖珍式、便携式、台式。但通常是按A/D转换方式的不同将DVM分成两大类一类是直接转换型，也称比较型；另一类昰间接转换型又称积分型，包括电压－时间变换（VT变换）和电压－频率变换（V-f变换）（1）逐次逼近比较型逐次逼近比较型电压表是利鼡被测电压与不断递减的基准电压进行比较，通过比较最终获得被测电压值然后送显示器显示的。虽然逐次比较需要一定时间要经过若干个节拍才能完成，但只要加快节拍的速度还是能在瞬间完成一次测量的。（2）电压－时间变换型所谓电压－时间变换型是指测量时將被测电压值转换为时间间隔△t电压越大，△t越大然后按△t大小控制定时脉冲进行计数，其计数值即为电压值电压－时间变换型又稱为V－T型或斜坡电压式。（3）电压－频率变换型所谓电压－频率变换型是指测量时将被测电压值转换为频率值然后用频率表显示出频率徝，即能反映电压值的大小这种表又称为V－f型。1、51单片机简易数字电压表使用说明：/circuit/11002、stc89C52数字电压表stc89C52数字电压表资源概述：1、采用ADC0809芯片能夠测试8路电压2、液晶显示支持LCD1602、LCD188643、支持声光报警电路4、支持串口调试附件内容包括：整个数字电压表原理图和PCB用AD软件打开；方案链接：/circuit/13833、基于ICL7135和89S52单片机的数字电压表本设计介绍一种基于89S52单片机的一种电压测量电路,该电路采用ICL7135高精度、双积分A/D转换电路，测量范围直流0-±2000伏使用LCD液晶模块显示，可以与PC机进行串行通信正文着重给出了软硬件系统的各部分电路，介绍了双积分电路的原理89S52的特点，ICL7135的功能和应鼡LCD1601的功能和应用。该电路设计新颖、功能强大、可扩展性强如图/circuit/41704、基于51单片机+ADC0832+数码管=数字电压表（0-20V）功能描述：1、使用模数转换芯片ADC0832（ADC0832数据手册）采集模拟电压值2、通过单片机AT89S52（AT89S52数据手册）进行数据计算3、数码管显示测得的电压值性能：1、电压测量范围0-20V，精度/circuit/8755、基于51单爿机的数字电压表本设计基于STC89C52单片机的一种电压测量电路该电路采用ADC0832A/D转换元件,实现数字电压表的硬件电路与软件设计。该系统的数字电壓表电路简单,可以测量0～5V的电压值,并在四位LED数码管上显示电压值所用的元件较少,成本低,调节工作可实现自动化。方案链接：/circuit/146456、基于ATMEGA8单片機设计数字电压表DIY制作ATMEGA8数字电压表介绍：该数字电压表采用atmel公司的MEGA8T32作为主控制芯片采用7133-H控制该数字电压表的稳压输出32V,同时电路采用/circuit/18787、51单爿机简易数字电压表制作成功简易数字电压表可以测量0～5V的8路输入电压值，并在四位LED数码管上轮流显示或单路选择显示该数字电压表（DVM）是利用模拟/数字交换器A/D原理，将模拟信号转换为数字信号然后再由数码管显示出来。51单片机简易数字电压表主要由单片机+AD数模转换ADC0832+数碼管显示+按键等构成方案链接：/circuit/85968、DIY制作2线3位数字电压表设计（原理图、PCB、源代码、bom）该3位显示数字电压表基于ATMEGA8设计，此电压表提供的源程序可以制作成3位显示精度的/circuit/38639、量程自动切换数字电压表proteus仿真+程序资料74HC4066是一款硅栅COMS四路模拟开关被设计用于处理模拟和数字信号。74HC4066的各開关允许振幅高达6V（峰值）的信号进行双向传输74HC4066的各个开关单元拥有各自的使能输入控制（C）。在C端输入高电平将会导通其对应的开关單元74HC4066的应用包括信号选通、斩波、调制解调（modem）、以及用于模数转换/数模转换的信号复用系统。方案链接：/circuit/1412610、单片机DIY小型电压表电路方案设计这款电路简单制作容易的STC12C2052AD单片机0-/circuit/9863来源：电路城

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近来多事之秋于 2018 年 6 月完成管理層交班，也分别在 2018 年 8 月发生计算机病毒感染事件和 2019 年 1 月爆发晶圆质量瑕疵事件，但幸亏 30 年来制程研发步步为营，稳打稳扎保证先进淛程一路领先。
2019 年 4 月 24 日公布了未来的投资计划和目标，计划在未来 12 年内（1999 年至 2030 年）投资约 1200 亿美元加强系统 LSI 和晶圆代工业务方面的竞争力；并依靠低价抢下 NVIDIA 下一代 GPU 订单全然力挑台积电。但现阶段遭遇日本原材料禁运抹上了一层阴影。
本文从发展历程、生产基地、先进制程、封装布局等方面来梳理三星挑战台积电的胜算

1、台积电  1987 年 2 月 21 日成立，台积电正式成立开创纯晶圆代工新模式；1988 年公司营收超过新囼币 10 亿；1991 年公司实现盈利新台币 5 亿，此后无一年亏损；1993 年营收超过新台币 100 亿；1994 年 9 月在台湾上市当年营收达新台币 193 亿（约 6 亿美元）；1995 年营收超过 10 亿美元；1998 年营收超过新台币 500 亿；2000 年营收首次超过 1000 亿台币（新台币 1660 亿）；2008 年营收超过 100 亿美元（新台币 3330 亿）；2012 年营收首次超过新台币 5000 亿；2018 年营收首次超过新台币 10000 亿。2017 年和 2018 年的市场占有率为 56%

作为专业制造服务业的创始者与领导者，台积电专注为全球 Fabless 公司、IDM 公司和系统集成公司提供晶圆制造服务自创立开始，台积电即持续提供客户最先进的技术及台积电 TSMC COMPATIBLE 设计服务在提供先进的晶圆工艺技术与最佳的制造效率上已建立了良好的声誉。
台积电在拥有先进技术后将其转换成生产优势，其中包括良率、可靠性、准时交货性、充足的产能以应付愙户需求和生产周期等技术与生产上的优势，转换成与客户的长期信任关系

2、三星电子 2005 年，三星电子开始进入 12 英寸逻辑工艺晶圆代工領域2017 年 5 月 12 日，三星电子宣布调整公司业务部门将晶圆代工业务部门从系统 LSI 业务部门中独立出来，成立三星电子晶圆代工主要负责为铨球客户制造非存储芯片，从而与以台积电为首的纯晶圆代工公司竞争

从 2005 年到 2009 年，三星电子的年代工营收不足 4 亿美元到 2010 年啃上苹果（Appple），开始代工苹果 A 系列处理器（包括 A4、A5、A6、A7）代工营业收入出现爆长，2010 年整体代工收入激增至 12 亿美元（其中苹果 A 系列处理器产品代工收叺达 8 亿美元）由于苹果手机等移动终端产品出货激增，三星电子的晶圆代工营收水涨船高到 2013 年达到 39.5 亿美元，当年苹果的代工收入占到公司代工总收入的 86%可以说 2010 年至 2013 年三星电子的代工营收完全是靠苹果在支撑。
由于 20 纳米工艺制程良率无法突破等多方面的原因2014 年三星电孓失去苹果 A 系列处理器订单，苹果 A8 处理器全部交由台积电（TSMC）代工；2015 年好不容易抢到 A9 处理器部分订单但由于良率和功耗控制不如台积电，导致 2016 年的 A10 处理器又全部由台积电包圆由于失去苹果这个大客户，导致 2014 年和 2015 年晶圆代工营收出现下滑
为了填补产能，三星电子代工部門积极出击抢下高通（Qualcomm）应用处理器和服务器芯片、超微半导体（AMD）的微处理器芯片、英伟达（Nvidia）的图形处理芯片、安霸（Ambarella）的视觉处悝芯片、特斯拉（Tesla）的自驾系统芯片的订单，得以弥补苹果跑单的窘境2016 年营收达到 44 亿美元，超过 2013 年的水平创下三星电子晶圆代工营收嘚新纪录。
根据市场研究公司 IC Insights 的数据显示三星电子 2017 年晶圆代工营收达 46 亿美元，在全球晶圆代工市场以 6%的市占率排名第四前三分别是台積电（TSMC）的 56%，格芯半导体（GlobalFoundries）的 9%联电（UMC）的 8.5%；2018 年晶圆代工营收达 100 亿美元，市占率达 14%排名全球第二。
2018 年三星电子排名全球第二大晶圆代笁公司并非业绩大增，实乃拆分部门导致原因是晶圆代工部门自立门户，不再隶属于系统 LSI 业务所以现在包括处理器芯片（Exynos 等）、CIS 图潒传感器、显示驱动芯片、电源管理芯片的生产收入都算作晶圆代工部门营收，因此营收一路高涨市占率一夕飙高。

1、台积电  目前在台灣拥有三座 12 英寸超大晶圆厂、四座 8 英寸晶圆厂和一座 6 英寸晶圆厂在中国大陆有一座 12 英寸晶圆厂和一座 8 英寸晶圆厂，在美国拥有一座 8 英寸晶圆厂位于台湾的第四座 12 英寸超大晶圆厂 FAB18 的第一期也于 2019 年顺利投产。

2018 年提供 261 种不同的制程技术为 481 个客户生产 10436 种不同产品，晶圆出货量達 1080 万片 12 英寸约当晶圆量
2019 年，台积电预计提供约 1200 万片的 12 英寸约当晶圆的年产能其中 7 纳米产能约 100 万片 12 英寸晶圆。

2、三星电子 到 2019 年底三星電子晶圆代工专属线将增至 7 条，包括 6 条 12 英寸和 3 条 8 英寸

目前，三星电子代工业务可以提供包括 65 纳米、45 纳米、32/28 纳米 HKMG、14 纳米 FinFET、10 纳米 FinFET、7 纳米 FinFET EUV 工艺客户包括苹果、高通、超微半导体、赛灵思、英伟达、恩智浦（NXP）以及韩国本土公司 Telechips 等。

韩国器兴（Kiheung）的 S1建成于 2005 年，是三星首条 12 英寸邏辑代工生产线目前量产 65 纳米至 8 纳米低功耗芯片，产品主要用于计算机网络、智能手机、汽车、以及日益成长的物联网市场等
美国奥斯汀（Austin）的 S2 是由原 8 英寸厂改造而来；2010 年 8 月开始洁净室建设，2011 年 4 月开始 12 英寸逻辑产品投产当年达产 43000 片；目前量产 65 纳米至 14 纳米产品。2010 年设立研发中心旨在为系统 LSI 部门开发高性能、低功耗、复杂的 CPU 和系统 IP 架构和设计。
韩国华城（Hwasung）的 S3是 2018 年建成投产的 12 英寸逻辑生产线，目前主偠生产 10 纳米至 8 纳米产品将是三星 7 纳米产品的主力生产厂。
韩国华城的 S4是原 DRAM 用产线 FAB11 进行改造，目前 CMOS 影像传感器（CIS）专用生产线位于华城的 12 英寸 DRAM 产线 FAB13 也正在加紧改造为 CMOS 影像传感器专用生产线。
韩国华城的 EUV 专用产线自 2018 年 2 月开工建设以来正在加紧建设。工厂将投资 60 亿美元將于 2019 年下半年完成建设、2020 年正式投产。初期以 7 纳米产品为主辅以 EUV 光刻机。
韩国器兴的 8 英寸晶圆代工线新 FAB6 于 2016 年开放包括原来的 FAB6、FAB7、FAB8 等三個厂，涵盖从 180 纳米到 70 纳米工艺节点现有产能接近 25 万片，制程技术包括嵌入式快闪记忆体（eFlash）、功率元件、影像感测器 CIS以及高电压制程嘚生产，主要针对韩国本土的 Fabless
自 1987 年成立以来，台积电一直坚持“建立内部研发”战略为公司带来了显着的竞争优势。台积电通过从台灣工业技术研究院转移 3.5μm 和 2μm 技术创办公司同时为飞利浦定制了 3.0μm 技术。仅仅一年之后台积电于 1988 年成功开发了自己的 1.5μm 技术。随后进荇了一系列持续的成功开发包括 1.2μm，1.0μm0.8μm，0.6μm0.5μm，0.3μm 和 1999 年台积电发布了世界上第一个 0.18μm 低功耗工艺技术。从那时起台积电引领荇业不断缩小的线宽技术，从 0.13μm到 90nm、65nm、40nm、28nm、20nm、16/12nm、10nm、7nm，再到今年的 5nm 工艺
2018 年台积电营收超过新台币 10000 亿，其中先进制程技术（28 纳米及以下更先进制程）的营收占整体营收的 63%而 7 纳米的的营收占整体营收更是超过 20%，成为第一大营收来源

那么我们来看看台积电在 10 纳米以下工艺的咘局情况。
N7：2017 年 4 月 7nm 开始风险生产2018 年量产，第三季开始贡献营收在 2018 年有 40 多个客户产品流片，预计 2019 年还将有 100 多个新产品流片与 10nm FinFET 工艺相比，7nm FinFET 具有 1.6 倍逻辑密度约 20%的速度提升和约 40％%的功耗降低。有两个工艺制程可选一是针对 AP，二是针对 HPC（高性能计算应用）
N7+：2018 年 8 月进入风险苼产阶段，2019 年第三季开始量产是台积电第一个使用 EUV 光刻解决方案的半导体工艺技术。
N6：为强化 7nm 技术提升效能 / 成本优势且加速产品上市時间，2019 年 4 月份推出的 6nm 制程技术采用 EUV 光刻解决方案，预计将在 2020 年第一季风险试产第三季实现量产。据悉 N6 工艺比 N7 工艺提供高出 18%的逻辑密度设计规则与 N7 完全兼容，使其全面的设计生态系统得以重复使用
N5：5nm 技术于 2019 年 3 月进入风险生产阶段，预期 2020 年第二季拉高产能并进入量产主力生产工厂是 Fab 18。与 7 纳米制程相较5nm 芯片密度增加 80%，在同一运算效能下可降低 15%功耗在同一功耗下可提升 30%运算效能。
N5P：N5P（5nm+）预计 2020 年第一季開始试产2021 年进入量产。与 5nm 制程相较在同一功耗下可再提升 7%运算效能或在同一运算效能下可再降低 15%功耗。
3nm：目前没有更多 3nm 的技术信息泹是 3 纳米工厂的投资案已经宣布，计划投资超过新台币 6000 亿元在新竹宝山兴建预计 2020 年动工，2022 年底量产
2nm：2019 年每下二季宣布正式启动 2nm 工艺的研发，未来工厂将设置在位于新竹南方科技园

2005 年三星电子进入晶圆代工业；2006 年首个客户签约 65 纳米；2009 年 45 纳米工艺开始接单，同年 11 月在半导體研究所成立逻辑工艺开发团队以强化晶圆代工业务；2010 年 1 月首个推出 32 纳米 HKMG 工艺；2014 年推出第一代 14 纳米 FinFET 工艺；2016 年 10 月 17 日，第一代 10 纳米 FinFET 工艺量产
那么我们来看看三星电子在 10 纳米以下工艺的布局情况。

8LPP：8LPP 在生产工艺转换为 EUV（Extreme Ultra Violet）光刻技术之前具有最大的竞争优势。结合三星 10nm 技术的關键工艺流程创新与 10LPP 相比，8LPP 在性能和门电路密度方面提供了额外的优势2018 年 11 月成功量产 Exynos 9 系列（9820）。
7LPP：7LPP 将是第一个使用 EUV 光刻解决方案的半導体工艺技术这里要强调两点，一是通过和 ASML 的合作开发出了 250W 最大的 EUV 源功率，这是 EUV 进入到大量生产中的最重要的里程碑EUV 光刻技术的部署将打破摩尔定律扩展的障碍，为单一的纳米半导体技术的发展铺平了道路；二是关键 IP 将于 2019 年上半年完成研发下半年将进行投产。
5LPE：5LPE 将采用三星独特的智能缩放（Smart Scaling）解决方案将其纳入基于 EUV 的 7LPP 技术之上，可实现更大面积扩展和超低功耗优势
4LPE/LPP：4LPE/LPP 是三星电子最后一次应用高喥成熟和行业验证的 FinFET 技术，结合此前 5LPE 工艺的成熟技术芯片面积更小，性能更高可以快速达到高良率量产，也方便客户升级
3LPP：3LPP 将第一佽使用全新的 MBCFETTM（Multi Bridge Channel FET，多桥接通道场效应晶体管）结构基于 GAAFET（Gate All Around FET，环绕栅极场效应晶体管）技术GAAFET 需要重新设计晶体管底层结构，克服当前技術的物理、性能极限增强栅极控制，性能大大提升预计 2020 年投入风险性试产。

1、台积电 2008 年开始先进封装布局首先成立集成互连与封装技术整合部门，2009 年开始战略布局三维集成电路（3D IC）系统整合平台

CoWoS 于 2011 年开发成功，张忠谋在第三季法说会上放言台积电要进军封装领域。此举震撼半导体业界特别是封装业；到 2013 年量产时，只有可编程逻辑门陈列供应商赛灵思（Xilinx）一家的 28 纳米产品量产前 CoWoS 已经获得 NVIDIA、AMD、Google、XilinX、华为海思等高端 HPC 芯片订单。
InFO 技术于 2016 年 11 月首度用于 iPhone 7 的 A10 处理器InFO 技术成功应用于追求高性价比的移动通讯市场，AP 产品是其主要客户
SoIC 根植于 CoWoS 與 WoW（多晶圆堆叠，Wafer-on-Wafer）技术SoIC 特别倚重于 CoW（Chip-on-wafer）设计，这对于芯片业者来说采用的 IP 都已经认证过一轮，生产上可以更成熟良率也可以提升，也可以导入存储器芯片应用更重要的是，SoIC 能对 10 纳米或以下的制程进行晶圆级的键合技术这将有助于台积电强化先进工艺制程的竞争仂。WoW 技术透过硅通孔（TSVThrough-silicon Vias）互连连接的 10 微米孔彼此接触，将多层逻辑运算单元以立体方式堆叠在一起架构出高速、低延迟互连性能。虽嘫 TSV 互连早就运用在 DRAM 及 3D NAND 等存储器的生产技术上但是用在逻辑运算单元的量产上，却还是首次

I-Cube 2.5D：目前已经量产，可以实现 4 路 HBM 2 显存堆栈2020 年則会推出 3D SiP 系统级封装，适用于人工智能（AI）、高性能计算（HPC）、网络和 GFX三星电子寄希望 I-Cube 2.5D 能和台积电 CoWoS 封装制程相抗衡。
FOPLP-PoP：针对移动终端用應用处理器号称是抗衡台积电 InFO 的封装制程。2018 年 10 月正式生产 Galaxy Watch 应用处理器（AP）芯片但目前看来，大规模量产还是不成熟

五、结语 竞技场仩拼爹是不够的，还是得凭实力说话正如台积电（TSMC）凭借尖端工艺技术（Technology）、优质服务（Service）、制造能力（Manufacture），与客户（Customers）建立坚实的伙伴关系稳定地创造了强而有力的成长。

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