《電子技術(shù)應(yīng)用》
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臺(tái)積電的陰影下 其他晶圓代工廠(chǎng)只能“殘羹剩飯”里分食

2018-12-06
關(guān)鍵詞: 高通 臺(tái)積電 晶圓 芯片

就在今天凌晨,,高通正式對(duì)外發(fā)布了最新一代手機(jī)處理器驍龍855,,臺(tái)積電的7nm制程生產(chǎn)線(xiàn)又要忙起來(lái)了。

晶圓代工產(chǎn)業(yè)里,,臺(tái)積電是毋庸置疑的第一,,高通此次的訂單,,臺(tái)積電和三星大戰(zhàn)幾個(gè)回合后,依然強(qiáng)勢(shì)收入囊中,。那么,,當(dāng)臺(tái)積電占據(jù)了全球60%晶圓代工市場(chǎng)后,其他諸如聯(lián)電,、中芯國(guó)際,、格羅方德也只能在“殘羹剩飯”里分食。

追上第一名并不是易事,,技術(shù)實(shí)力上,,這些芯片代工廠(chǎng)商難以和臺(tái)積電匹及。那么他們又是如何生存下來(lái),?從臺(tái)積電開(kāi)始的三十年來(lái),,芯片代工的最終格局會(huì)落在哪里?

聽(tīng)多了巨頭們廝殺的故事,,不妨見(jiàn)見(jiàn)晶圓代工“小廠(chǎng)”的悲歡離合,。

晶圓代工的開(kāi)始

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臺(tái)積電是純晶圓代工的第一人,在張忠謀之前,,沒(méi)有人想過(guò)這門(mén)生意可以做成,,以前更多的是IDM形式,半導(dǎo)體廠(chǎng)商基本上都有自己的晶圓廠(chǎng),,比如三星和英特爾,,自己包攬芯片設(shè)計(jì)、生產(chǎn)一條龍,。當(dāng)時(shí)很多人認(rèn)為,,IC設(shè)計(jì)公司不放心將自己的芯片設(shè)計(jì)交給外人生產(chǎn),如果圖紙泄露怎么辦,?

但是張忠謀帶著臺(tái)積電把這個(gè)事情做成功了,,而且還帶出了一個(gè)新的產(chǎn)業(yè):晶圓代工(foundry)。而正是晶圓代工廠(chǎng)的出現(xiàn),,降低了新選手進(jìn)入半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的門(mén)檻,,這也是為什么在AI如火如荼的當(dāng)前,,稍微有點(diǎn)技術(shù)和體量的初創(chuàng)公司都可以自己做芯片。

從臺(tái)積電開(kāi)始,,陸陸續(xù)續(xù)有不少?gòu)S商跟著老大哥的步伐,,比如聯(lián)電、格羅方德,、中芯,、世界先進(jìn)等等。

根據(jù)Gartner的數(shù)據(jù),,從2012年到2017年,,臺(tái)積電常年穩(wěn)坐全球營(yíng)收第一,前五名成員基本不變:格羅方德,、聯(lián)電,、中芯國(guó)際、三星,,偶爾順序有調(diào)換,,這也說(shuō)明這個(gè)產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定性極高,一旦進(jìn)入,,并且做到一定量級(jí),,基本上不會(huì)被輕易取代,同時(shí)也預(yù)示著,,其他后來(lái)者想要超越是難上加難,。

臺(tái)積電最早于1986年成立,聯(lián)電雖然先臺(tái)積電6年成立,,但是前期一直做自有品牌的芯片,,直到1995年迫于生計(jì)壓力才放棄自有品牌,完全轉(zhuǎn)為純晶圓代工廠(chǎng),。

內(nèi)地的芯片代工產(chǎn)業(yè)和半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)一樣,,在早期發(fā)展中稍微落后了幾步,如今抗住國(guó)內(nèi)大半個(gè)晶圓代工的中芯國(guó)際成立于2000年,,雖然進(jìn)入時(shí)間略晚,,但是發(fā)展速度不容小覷。今年8月,,他們對(duì)外宣稱(chēng)在14納米FinFET技術(shù)開(kāi)發(fā)上獲得重大進(jìn)展,,14nm芯片試產(chǎn)良品率高達(dá)95%。

格羅方德對(duì)外一直被戲稱(chēng)為AMD的“女友”,,原本是AMD自有的晶圓部門(mén),,后來(lái)AMD覺(jué)得這個(gè)晶圓廠(chǎng)有點(diǎn)拖后腿了,于是賣(mài)給了阿聯(lián)酋土豪,。瘦死的駱駝比馬大,,格羅方德雖然被AMD拋棄了,,但是從2009年分拆重新組建以來(lái),一直占據(jù)全球晶圓代工市場(chǎng)份額的第二位,。

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國(guó)內(nèi)的晶圓代工雖然起步晚,,但是這幾年也在快速擴(kuò)張。有趣的是,,晶圓代工廠(chǎng)現(xiàn)在大多都會(huì)選擇在國(guó)內(nèi)由建工廠(chǎng):臺(tái)積電在南京,,格羅方德在成都,聯(lián)電在廈門(mén),,力晶在合肥。

2014年10月,,中國(guó)成立國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金,,簡(jiǎn)稱(chēng)大基金,首批規(guī)模高達(dá)1200億元,。大基金的建立讓國(guó)內(nèi)做芯片代工的中芯,、華虹以及華力微電子快速追趕臺(tái)灣晶圓代工的步伐。

從最早的臺(tái)積電開(kāi)荒拓土,,到后面聯(lián)電,、中芯國(guó)際的快速崛起,至此,,晶圓代工的大格局基本初定,。

第一名之外的故事

晶圓代工的關(guān)鍵除了制程之外,還有產(chǎn)量,、良率與背后的一連串支援服務(wù),,這些構(gòu)成了晶圓代工真正的關(guān)鍵價(jià)值鏈。

對(duì)比普通晶圓代工廠(chǎng)和臺(tái)積電在制程以及良率上的區(qū)別,,顯而易見(jiàn)無(wú)論是聯(lián)電還是格羅方德,,其都落后臺(tái)積電兩代制程以上。舉個(gè)例子,,聯(lián)電是2014第二季度宣布28nm量產(chǎn),,而臺(tái)積電在2011第四季度就已經(jīng)開(kāi)始28nm的量產(chǎn)。相較之下,,中芯國(guó)際走的更慢,,直到2015年上半年,才將28nm提上日程,。

對(duì)于半導(dǎo)體大廠(chǎng)而言,,制程是技術(shù),良率才是關(guān)鍵的know-h(huán)ow,。有業(yè)內(nèi)人士表示,,晶圓代工與 IC 設(shè)計(jì)的電路有關(guān),、不同的客戶(hù)有不同的電路結(jié)構(gòu),相當(dāng)復(fù)雜,。即便是一些做晶圓代工十幾年的大廠(chǎng),,良率還是不高、問(wèn)題多多,。這一點(diǎn)在一些先進(jìn)制程上體現(xiàn)尤為明顯,。比如AMD不滿(mǎn)格羅方德7nm的良品率,不得不將代工交給臺(tái)積電來(lái)做,。

有數(shù)據(jù)顯示,,純晶圓代工每片晶圓帶來(lái)的營(yíng)收在2014年達(dá)到頂峰,為1149美元,,隨后緩慢下滑直到今年才迎來(lái)反彈,。

IC insights最新的統(tǒng)計(jì)顯示,4大純晶圓代工廠(chǎng)每片晶圓的平均收入在很大程度上取決于工藝技術(shù)的最小特征尺寸,。2018年,,0.5μm/200mm每片晶圓的平均營(yíng)收(370美元)和小于20nm/300mm每片晶圓創(chuàng)造的營(yíng)收(6050美元)之間的差異超過(guò)16倍。

然而追趕第一名的過(guò)程中,,總是不免各種掉鏈子的事情,。一方面是自身技術(shù)實(shí)力的差距,另一方面,,各家在業(yè)務(wù)戰(zhàn)線(xiàn)上也走了不少的彎路,。

今年6月,格羅方德宣布全球裁員5%,。在先進(jìn)制程方面,,格羅方德也是一籌莫展,先是有消息稱(chēng)他們攻關(guān)7nm制程遇到問(wèn)題,,隨后格羅方德在官網(wǎng)發(fā)布公告,,要暫緩7nm制程的開(kāi)發(fā),專(zhuān)注獲利高的14/12nm制程,。

聯(lián)電也在今年宣布不投資12nm以下的先進(jìn)制程?,F(xiàn)在能做尖端技術(shù)的晶圓廠(chǎng)屈指可數(shù)。它成了難以輕易企及的市場(chǎng),,是真正有技術(shù)和服務(wù)能力的大廠(chǎng)的天下,,比如臺(tái)積電、英特爾,、三星,。

其他晶圓代工的機(jī)會(huì)

目前,晶圓代工產(chǎn)業(yè)中有幾個(gè)正在快速增長(zhǎng)的行業(yè):智能手機(jī),、高性能計(jì)算,、自動(dòng)駕駛汽車(chē)以及物聯(lián)網(wǎng),。

但是并不是所有的芯片都需要像手機(jī)處理這樣,對(duì)制程有著嚴(yán)苛的要求,。在晶圓代工產(chǎn)業(yè)中,,真正讓它們生存下來(lái)的是那些已經(jīng)非常成熟的制程。

根據(jù)IHS的統(tǒng)計(jì),,從工藝節(jié)點(diǎn)來(lái)看,,各制程市場(chǎng)規(guī)模及占比分別為:16nm及以上工藝(2017:20%,104億美金),、16-28nm先進(jìn)工藝(2017:19%,,101億美金),28-90nm成熟工藝(30%,,157億美金),,90nm以上的8 寸(28%,145億美金),,其他(3%,,17億美金),。

中芯國(guó)際上半年?duì)I收為17.22億美元,,主要來(lái)源0.15/18um工藝,其次是45nm,,最后是55/65nm,。

即便是臺(tái)積電,其誕生于2001年的150/180nm也給臺(tái)積電帶來(lái)將近9%的營(yíng)收,。

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相較于先進(jìn)制程本質(zhì)上是標(biāo)準(zhǔn)CMOS制程的線(xiàn)寬之爭(zhēng),,成熟制程市場(chǎng)的樣貌可說(shuō)是百花齊放?;旌嫌嵦?hào),、高電壓、射頻,、微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)等制程技術(shù),,都可歸類(lèi)在成熟制程的大傘之下,應(yīng)用產(chǎn)品則有各種感測(cè)器,、微控制器(MCU),、電源管理( PMIC)、訊號(hào)收發(fā)器(Tranceiver)等,。

以人工智能為代表的技術(shù)革命期,,也是晶圓代工廠(chǎng)商們危和機(jī)并存的時(shí)刻,危險(xiǎn)在于能否在制程,、良率上取得突破,,機(jī)會(huì)則在于新的產(chǎn)業(yè)機(jī)會(huì),,垂直的語(yǔ)音芯片、視覺(jué)芯片等,。

像物聯(lián)網(wǎng)的芯片,,汽車(chē)自動(dòng)駕駛雷達(dá)的芯片等等,這些也是成熟制程晶圓代工的主要戰(zhàn)場(chǎng),,28nm以上的工藝都可以搞定,。當(dāng)越來(lái)越多的晶圓代工廠(chǎng)瞄準(zhǔn)同樣的方向,其競(jìng)爭(zhēng)必然會(huì)更加白熱化,。所以在成熟制程上,,如果良品率差不多,打的就是價(jià)格戰(zhàn),?;蛘呤橇肀賾?zhàn)場(chǎng),從差異化晶圓代工入手,。

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臺(tái)灣的晶圓代工廠(chǎng)世界先進(jìn)就憑借電源管理芯片和指紋識(shí)別芯片出貨量的攀升,,它們的第二季度的業(yè)績(jī)創(chuàng)歷史新高。

聯(lián)電正在和客戶(hù)聯(lián)合開(kāi)發(fā),,拓展新的特殊制程,。RFSOI與MEMS,更是布局重點(diǎn),。格羅方德在轉(zhuǎn)型過(guò)程中,,更加注重于跨技術(shù)組合之中實(shí)現(xiàn)各種功能豐富的方案。其中包括FD SOI平臺(tái),、RFSOI及高效能SiGe,、類(lèi)比/混合訊號(hào)及其他技術(shù),專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)用于越來(lái)越多需要低功耗,、即時(shí)連線(xiàn)能力及內(nèi)建智慧功能的各種應(yīng)用,。

另外在先進(jìn)制程方面,一般往往是應(yīng)用在像CPU以及GPU這樣需要高度集成的低功耗,、高性能的芯片中,。但由于智能手機(jī)出貨量的增速放緩以及加密數(shù)字貨幣價(jià)格的下跌,其需求并沒(méi)有大家預(yù)料中的增長(zhǎng)快速,。

然而晶圓代工廠(chǎng)商還面臨一個(gè)新的問(wèn)題,,現(xiàn)在的先進(jìn)制程未來(lái)也會(huì)成為成熟制程,這是必然的趨勢(shì),。

所以,,擺在格羅方德、中芯國(guó)際以及聯(lián)電面前的問(wèn)題是,如何抓住當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)以及人工智能技術(shù)擴(kuò)張的機(jī)會(huì),,加大在成熟制程市場(chǎng)份額的話(huà)語(yǔ)權(quán),,同時(shí)繼續(xù)投入巨額資金在先進(jìn)制程的研發(fā)上,更長(zhǎng)遠(yuǎn)點(diǎn)看的話(huà),,晶圓代工廠(chǎng)也可以考慮踏出自己的一畝三分地,,從純粹的晶圓代工在往后延伸。

市場(chǎng)越來(lái)越大,,無(wú)論是做小而美還是大而全,,誰(shuí)能抓住機(jī)會(huì),誰(shuí)就有可能以“農(nóng)村包圍城市”的方式突圍,。


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