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活在台積電的陰影下

台積電的陰影之下,是晶片代工廠商們的虎口脫險。

就在今天淩晨,高通正式對外釋出了最新一代手機處理器骁龍855,台積電的7nm制程生産線又要忙起來了。

在晶圓代工産業裡,台積電是毋庸置疑的第一,高通此次的訂單,台積電和三星大戰幾個回合後,依然強勢收入囊中。那麼,當台積電占據了全球60%晶圓代工市場後,其他諸如聯電、中芯國際、格羅方德也隻能在“殘羹剩飯”裡分食。

追上第一名并不是易事,技術實力上,這些晶片代工廠商難以和台積電匹及。那麼他們又是如何生存下來?從台積電開始的三十年來,晶片代工的最終格局會落在哪裡?

聽多了巨頭們厮殺的故事,不妨見見晶圓代工“小廠”的悲歡離合。

晶圓代工的開始

台積電是純晶圓代工的第一人,在張忠謀之前,沒有人想過這門生意可以做成,以前更多的是IDM形式,半導體廠商基本上都有自己的晶圓廠,比如三星和英特爾,自己包攬晶片設計、生産一條龍。當時很多人認為,IC設計公司不放心将自己的晶片設計交給外人生産,如果圖紙洩露怎麼辦?

但是張忠謀帶着台積電把這個事情做成功了,而且還帶出了一個新的産業:晶圓代工(foundry)。而正是晶圓代工廠的出現,降低了新選手進入半導體産業的門檻,這也是為什麼在AI如火如荼的目前,稍微有點技術和體量的初創公司都可以自己做晶片。

活在台積電的陰影下

從台積電開始,陸陸續續有不少廠商跟着老大哥的步伐,比如聯電、格羅方德、中芯、世界先進等等。

根據Gartner的資料,從2012年到2017年,台積電常年穩坐全球營收第一,前五名成員基本不變:格羅方德、聯電、中芯國際、三星,偶爾順序有調換,這也說明這個産業的穩定性極高,一旦進入,并且做到一定量級,基本上不會被輕易取代,同時也預示着,其他後來者想要超越是難上加難。

台積電最早于1986年成立,聯電雖然先台積電6年成立,但是前期一直做自有品牌的晶片,直到1995年迫于生計壓力才放棄自有品牌,完全轉為純晶圓代工廠。

活在台積電的陰影下

内地的晶片代工産業和半導體産業一樣,在早期發展中稍微落後了幾步,如今抗住國内大半個晶圓代工的中芯國際成立于2000年,雖然進入時間略晚,但是發展速度不容小觑。今年8月,他們對外宣稱在14納米FinFET技術開發上獲得重大進展,14nm晶片試産良品率高達95%。

格羅方德對外一直被戲稱為AMD的“女友”,原本是AMD自有的晶圓部門,後來AMD覺得這個晶圓廠有點拖後腿了,于是賣給了阿聯酋土豪。瘦死的駱駝比馬大,格羅方德雖然被AMD抛棄了,但是從2009年分拆重新組建以來,一直占據全球晶圓代工市場佔有率的第二位。

國内的晶圓代工雖然起步晚,但是這幾年也在快速擴張。有趣的是,晶圓代工廠現在大多都會選擇在國内由建工廠:台積電在南京,格羅方德在成都,聯電在廈門,力晶在合肥。

2014年10月,中國成立國家內建電路産業投資基金,簡稱大基金,首批規模高達1200億元。大基金的建立讓國内做晶片代工的中芯、華虹以及華力微電子快速追趕台灣晶圓代工的步伐。

從最早的台積電開荒拓土,到後面聯電、中芯國際的快速崛起,至此,晶圓代工的大格局基本初定。

第一名之外的故事

晶圓代工的關鍵除了制程之外,還有産量、良率與背後的一連串支援服務,這些構成了晶圓代工真正的關鍵價值鍊。

對比普通晶圓代工廠和台積電在制程以及良率上的差別,顯而易見無論是聯電還是格羅方德,其都落背景積電兩代制程以上。舉個例子,聯電是2014第二季度宣布28nm量産,而台積電在2011第四季度就已經開始28nm的量産。相較之下,中芯國際走的更慢,直到2015年上半年,才将28nm提上日程。

活在台積電的陰影下

對于半導體大廠而言,制程是技術,良率才是關鍵的know-how。有業内人士表示,晶圓代工與 IC 設計的電路有關、不同的客戶有不同的電路結構,相當複雜。即便是一些做晶圓代工十幾年的大廠,良率還是不高、問題多多。這一點在一些先進制程上展現尤為明顯。比如AMD不滿格羅方德7nm的良品率,不得不将代工交給台積電來做。

有資料顯示,純晶圓代工每片晶圓帶來的營收在2014年達到頂峰,為1149美元,随後緩慢下滑直到今年才迎來反彈。

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

活在台積電的陰影下

然而追趕第一名的過程中,總是不免各種掉鍊子的事情。一方面是自身技術實力的差距,另一方面,各家在業務戰線上也走了不少的彎路。

今年6月,格羅方德宣布全球裁員5%。在先進制程方面,格羅方德也是一籌莫展,先是有消息稱他們攻關7nm制程遇到問題,随後格羅方德在官網釋出公告,要暫緩7nm制程的開發,專注獲利高的14/12nm制程。

聯電也在今年宣布不投資12nm以下的先進制程。現在能做尖端技術的晶圓廠屈指可數。它成了難以輕易企及的市場,是真正有技術和服務能力的大廠的天下,比如台積電、英特爾、三星。

其他晶圓代工的機會

目前,晶圓代工産業中有幾個正在快速增長的行業:智能手機、高性能計算、自動駕駛汽車以及物聯網。

但是并不是所有的晶片都需要像手機處理這樣,對制程有着嚴苛的要求。在晶圓代工産業中,真正讓它們生存下來的是那些已經非常成熟的制程。

根據IHS的統計,從工藝節點來看,各制程市場規模及占比分别為:16nm及以上工藝(2017:20%,104億美金)、16-28nm先進工藝(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)。

中芯國際上半年營收為17.22億美元,主要來源0.15/18um工藝,其次是45nm,最後是55/65nm。

即便是台積電,其誕生于2001年的150/180nm也給台積電帶來将近9%的營收。

相較于先進制程本質上是标準CMOS制程的線寬之争,成熟制程市場的樣貌可說是百花齊放。混合訊号、高電壓、射頻、微機電系統(MEMS)等制程技術,都可歸類在成熟制程的大傘之下,應用産品則有各種感測器、微控制器(MCU)、電源管理( PMIC)、訊号收發器(Tranceiver)等。

以人工智能為代表的技術革命期,也是晶圓代工廠商們危和機并存的時刻,危險在于能否在制程、良率上取得突破,機會則在于新的産業機會,垂直的語音晶片、視覺晶片等。

像物聯網的晶片,汽車自動駕駛雷達的晶片等等,這些也是成熟制程晶圓代工的主要戰場,28nm以上的工藝都可以搞定。當越來越多的晶圓代工廠瞄準同樣的方向,其競争必然會更加白熱化。是以在成熟制程上,如果良品率差不多,打的就是價格戰。或者是另辟戰場,從差異化晶圓代工入手。

活在台積電的陰影下

台灣的晶圓代工廠世界先進就憑借電源管理晶片和指紋識别晶片出貨量的攀升,它們的第二季度的業績創曆史新高。

聯電正在和客戶聯合開發,拓展新的特殊制程。RFSOI與MEMS,更是布局重點。格羅方德在轉型過程中,更加注重于跨技術組合之中實作各種功能豐富的方案。其中包括FD SOI平台、RFSOI及高效能SiGe、類比/混合訊号及其他技術,專門設計用于越來越多需要低功耗、即時連線能力及内建智慧功能的各種應用。

另外在先進制程方面,一般往往是應用在像CPU以及GPU這樣需要高度內建的低功耗、高性能的晶片中。但由于智能手機出貨量的增速放緩以及加密數字貨币價格的下跌,其需求并沒有大家預料中的增長快速。

然而晶圓代工廠商還面臨一個新的問題,現在的先進制程未來也會成為成熟制程,這是必然的趨勢。

是以,擺在格羅方德、中芯國際以及聯電面前的問題是,如何抓住目前物聯網以及人工智能技術擴張的機會,加大在成熟制程市場佔有率的話語權,同時繼續投入巨額資金在先進制程的研發上,更長遠點看的話,晶圓代工廠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後延伸。

市場越來越大,無論是做小而美還是大而全,誰能抓住機會,誰就有可能以“農村包圍城市”的方式突圍。

本文部分内容參考《半導體行業觀察》。

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