晶圓代工先進(jìn)制程跑道 競速金字塔尖的“燒錢游戲”

　　李娜

　　在過去，半導(dǎo)體市場的重點(diǎn)一直圍繞著傳統(tǒng)的芯片微縮，在器件中加入更多功能，然后在每個工藝節(jié)點(diǎn)上縮小器件。然而到了最近幾年，芯片在每個節(jié)點(diǎn)處的微縮都變得更加昂貴和復(fù)雜。如今，只有少數(shù)人能夠負(fù)擔(dān)得起在先進(jìn)節(jié)點(diǎn)上設(shè)計芯片的費(fèi)用。

　　在2018年上半年，臺積電全球市場占有率已經(jīng)達(dá)到56%，也就是說，全球有一半以上的半導(dǎo)體、芯片都來自于臺積電。

　　芯片行業(yè)對于數(shù)字的高度敏感，越來越成為晶圓代工廠商以及芯片廠商的“緊箍咒”。對于處于金字塔尖的巨頭們來說，不無例外。

　　近日供應(yīng)鏈傳出消息，稱晶圓代工巨頭臺積電已經(jīng)贏得了2019年蘋果A13芯片的獨(dú)家訂單，加上此前的高通、華為、英偉達(dá)等廠商的訂單，明年臺積電在全球?qū)I(yè)晶圓代工市場份額有望升至60%。而在2018年上半年，臺積電全球市場占有率已經(jīng)達(dá)到56%，也就是說，全球有一半以上的半導(dǎo)體、芯片都來自于臺積電。

　　對于先進(jìn)制程的熱情投資來自于芯片市場的需求爆發(fā)。比如華為明年推出的麒麟990以及高通驍龍的855（8510）都需要更先進(jìn)的制程來提高市場的競爭力。集邦拓墣產(chǎn)業(yè)研究院分析師姚嘉洋對第一記者表示，制程越先進(jìn)，面積越小，性能提升的同時功耗也會降低，一般來說，10nm對16nm，功耗大約會下降20%到30%。數(shù)字越小則代表了越先進(jìn)的技術(shù)水準(zhǔn)。

　　但從分析機(jī)構(gòu)提供的數(shù)據(jù)來看，無論是芯片廠商還是晶圓代工廠商，越往“金字塔”走，承擔(dān)的壓力就越大。國際半導(dǎo)體市場研究機(jī)構(gòu)ICInsights最新的報告指出，預(yù)計2018年全球四大純晶圓代工廠中，除了臺積電，GlobalFoundries、聯(lián)華電子和中芯國際每晶圓平均收入都在下降。

　　ICInsights預(yù)測，未來5年能有能力投入先進(jìn)制程的晶圓代工廠，只有臺積電、三星以及英特爾，激烈競爭之下，一定會讓定價壓力一路延燒到2022年為止。

　　選手“退賽”

　　在過去，半導(dǎo)體市場的重點(diǎn)一直圍繞著傳統(tǒng)的芯片微縮，在器件中加入更多功能，然后在每個工藝節(jié)點(diǎn)上縮小器件。

　　然而到了最近幾年，芯片在每個節(jié)點(diǎn)處的微縮都變得更加昂貴和復(fù)雜。如今，只有少數(shù)人能夠負(fù)擔(dān)得起在先進(jìn)節(jié)點(diǎn)上設(shè)計芯片的費(fèi)用。根據(jù)IBS的數(shù)據(jù)，僅IC設(shè)計成本就從28nm平面器件的5130萬美元躍升至7nm芯片的2.978億美元。

　　ICInsights表示，臺積電能保持一枝獨(dú)秀的地位，主要原因就是其幾乎壟斷了最先進(jìn)制程工藝節(jié)點(diǎn)的市場。

　　事實(shí)上，全球四大晶圓代工廠每片晶圓的平均營收在2014年已經(jīng)觸頂，達(dá)到1149美元，之后一路緩跌至2017年。ICInsights指出，制程技術(shù)的先進(jìn)與否，影響了每片晶圓營收的高低，0.5μ8英寸矽晶圓每片平均營收只有370美元，20nm以下12英寸晶圓每片平均營收卻達(dá)6050美元。若以平方英寸平均營收來看，0.5μ制程技術(shù)與20nm以下制程技術(shù)，前者的平均營收7.41美元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如后者的53.86美元。

　　出于市場的壓力，部分晶圓代工巨頭開始選擇“停下腳步”，檢討不斷“燒錢”投入先進(jìn)工藝后帶來的后果。

　　在今年8月，格芯（GLOBALFOUNDRIES，原名格羅方德）正式對外宣布擱置7nmFinFET項目，并調(diào)整相應(yīng)研發(fā)團(tuán)隊來支持強(qiáng)化的產(chǎn)品組合方案。在第一財經(jīng)記者獲得的一份資料中，格芯表示，在裁減相關(guān)人員的同時，一大部分頂尖技術(shù)人員將被部署到14/12nmFinFET衍生產(chǎn)品和其他差異化產(chǎn)品的工作上。

　　“客戶對半導(dǎo)體的需求從未如此高漲，并要求我們在實(shí)現(xiàn)未來技術(shù)創(chuàng)新方面發(fā)揮越來越大的作用。”格芯首席執(zhí)行官湯姆·嘉菲爾德（TomCaulfield）表示，“今天，絕大多數(shù)無晶圓廠客戶都希望從每一代技術(shù)中獲得更多價值，以充分利用設(shè)計每個技術(shù)節(jié)點(diǎn)所需的大量投資。從本質(zhì)上講，這些節(jié)點(diǎn)正在向為多個應(yīng)用領(lǐng)域提供服務(wù)的設(shè)計平臺過渡，從而為每個節(jié)點(diǎn)提供更長的使用壽命。這一行業(yè)動態(tài)導(dǎo)致設(shè)計范圍到達(dá)摩爾定律外部界限的無晶圓廠客戶越來越少。我們正重組我們的資源來轉(zhuǎn)變業(yè)務(wù)重心，加倍投資整個產(chǎn)品組合中的差異化技術(shù)，有針對性地服務(wù)不斷增長的細(xì)分市場中的客戶。”

　　而在前不久，也有消息稱英特爾將會把旗下的技術(shù)和制造業(yè)務(wù)拆分為三個不同部門，這被外界理解為10nm工藝遲遲無法大規(guī)模量產(chǎn)所導(dǎo)致的結(jié)果。

　　不管怎樣，聯(lián)電與格芯先后退出先進(jìn)制程軍備競賽，加上英特爾的10納米制程處理器量產(chǎn)出貨時程再度遞延到2019年底，均顯示先進(jìn)制程的技術(shù)進(jìn)展已面臨瓶頸。

　　金字塔尖的競爭

　　三星似乎是目前臺積電在先進(jìn)制程“數(shù)字游戲”中的唯一對手。

　　在近幾年來，三星在先進(jìn)制程工藝方面一再取得對臺積電的領(lǐng)先優(yōu)勢，14/16nmFinFET、10nm工藝均先于臺積電投產(chǎn)，而在臺積電分析師會議舉行的同一天，三星宣布使用極紫外光刻技術(shù)（EUV）的7nmLPP工藝開始生產(chǎn)，叫板意味十足。

　　對于三星的動作，臺積電高調(diào)反擊表示，手上已有100個7nm的流片客戶，應(yīng)用在AI領(lǐng)域的高速運(yùn)算芯片占多數(shù)，更重要的是，2019年第二代采用EUV技術(shù)的7nm將貢獻(xiàn)10億美元營收。

　　其中一位客戶就是華為，有消息稱海思麒麟990目前正用臺積電7nmPlusEUV的工藝設(shè)計，預(yù)計在2019年一季度正式流片，而一次流片就至少花費(fèi)3000萬美元，但華為并沒有對此作出回復(fù)。

　　而在高通的4G/5G峰會上，華為也是被提及最多的競爭對手。而為了“反制”對手，高通也在加快芯片模組的出貨節(jié)奏。現(xiàn)場的一名高通工作人員對記者表示，目前高通正在把AI的能力，覆蓋到更多的芯片組合中，包括驍龍675的AI性能提升了50%。

　　過去，三星電子與高通的合作可謂緊密，但由于三星7nm工藝遲遲未上，分析師稱高通最新的頂級移動芯片驍龍8150有可能轉(zhuǎn)由臺積電代工，不過，在三星第二代采用EUV工藝的7nm芯片量產(chǎn)后，又迎來了變數(shù)。

　　“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(shù)的最小特征尺寸。”ICinsights最新的統(tǒng)計顯示，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(chuàng)造的營收（6050美元）之間的差異超過16倍。

　　正是因為臺積電小于45nm的工藝產(chǎn)品占其營收的大多數(shù)，這就使得該公司每片晶圓的營收在2013年到2018年之間保持2%的年平均復(fù)合增長率。但GlobalFoundries、UMC和中芯國際在這個周期內(nèi)的年平均復(fù)合增長率則下滑了2%。而這也是三星為什么在瘋狂投資先進(jìn)制程的原因。

　　但對于大多數(shù)這一領(lǐng)域的游戲玩家來說，并不是說成熟的制程市場沒有機(jī)會。

　　“減輕前沿技術(shù)領(lǐng)域的投資負(fù)擔(dān)將使格芯能夠?qū)ξ锫?lián)網(wǎng)、IoT、5G行業(yè)和汽車等快速增長市場中對大多數(shù)芯片設(shè)計人員真正重要的技術(shù)進(jìn)行更有針對性的投資，”Gartner研發(fā)副總裁SamuelWang表示，“雖然最先進(jìn)技術(shù)往往會占據(jù)大多數(shù)的熱搜頭條位置，但鮮少有客戶能夠承擔(dān)為實(shí)現(xiàn)7nm及更高精度所需的成本和代價。14nm及以上技術(shù)將在未來許多年繼續(xù)成為芯片代工業(yè)務(wù)的重要需求及驅(qū)動因素。這些領(lǐng)域?qū)⒂袠O大的創(chuàng)新空間，可以助力下一輪科技發(fā)展狂潮。”

　　姚嘉洋認(rèn)為，更多的代工廠商應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注為高增長市場中的客戶提供真正差異化的產(chǎn)品，比如自動駕駛、物聯(lián)網(wǎng)和全球過渡至5G等新領(lǐng)域的強(qiáng)勁需求。

責(zé)任編輯：李鋒