英特爾新上任的CEO提出IDM2.0,其中除了強調與全球代工業之間加強合作之外,英特尓要重操代工業,成立獨立的芯片代工事業部,引起業界極大反響。
據分析引起震驚的原因可能有以下三個主要方面:1),英特爾是全球芯片制造業老大,典型的IDM,年銷售額達740億美元;2),它之前曾做過代工,后無聲無息,此次能“東山再起”?;3),對于全球代工業帶來的影響。
市場經濟中企業自主決策,自負盈虧是主線,因此至少在現階段不能過多的去評論它,今后會怎么樣?更何況英特爾是個龐然大物,它有足夠的實力地位。
什么是芯片代工?
上世紀90年代初,半導體產業鏈在fabless推動下,由IDM為主導轉變成四業分離,包括設計、制造、封裝及代工。由于它迎合市場需求,產業鏈迅速壯大,并成型。
剛開始的芯片代工,由于技術落后等,只能作為IDM廠商的拾遣補缺,顯然隨著fabless業的壯大,把代工業推向高潮。如今來看,全球代工業是受人青睞,呈現另一番繁榮景象。
芯片代工是一種服務體系。按臺積電的企業“宗旨”英文為Integrity/Commitment/Innovation/Partnership,中文為誠信/承諾/創新/合作。
芯片代工是服務業,要想做好就必須降低客戶學習成本與工藝遷移成本。臺積電能夠占據晶圓代工的半壁江山,技術領先固然是一個原因,但是根本的原因是服務到位。
據臺積電2019年報:它為499個客戶,共生產10761種芯片。
2019年臺積電晶圓出貨量達1,010萬片(12寸計),而2018年為1,080萬片。
臺積電2019年的銷售額362億美元,市場占有率達52%。
先進制程技術(16nm及以下更先進制程)的銷售金額占整體晶圓銷售金額的50%,高于上一年的41%。能為客戶提供272種不同的制程技術。
眾所周知臺積電的代工價格要比對手高出20%-30%,顯然它有獨特的優勢,包括如下:
客戶的學習成本與工藝遷移成本低,技術安全性高,技術有延續性因此做芯片代工的首要條件要有技術支撐,顯然技術有不同的種類,各有所需,但是必須能滿足客戶的需求,并占領市場。
臺積電的轉折點可能發生在2009年金融危機時,原本退休的張忠謀第二次復出。它的第一個最重大的決策就是將2010年的資本支出,上調一倍追加到59億美元,一舉奠定臺積電在28納米的成功,也是日后奪下蘋果iPhone手機處理器芯片訂單的關鍵。
芯片代工業在很長一段時間內并不受業界的青睞,除臺積電,聯電之外,具強大實力的美國,歐洲及日本半導體業中似乎很少見到代工廠商的身影。但是此次疫情加上貿易戰后,由于地域政治等因素,美國,歐洲及日本都紛紛邀請臺積電去當地建廠。
全球芯片代工業的增長態勢十分喜人,據Trendforce數據,2020年芯片代工總值851億美元(包括IDM代工在內),增長23%,預測2021年可能達945億美元,再增長11%,顯然相比半導體業的增長率高出許多。
據Information Network的數據(僅供參考),臺積電的產能,分別為2019年的月產932,000片(12寸計),2020年的977,000片及2021年1,023,000片。而三星的代工產能,相應為2019年的月產333,000片,2020年的376,000片及2021年的443,000片。可見臺積電與三星的代工產能比值約為2.5,近期有縮小的趨勢,而兩者的產值比約為3.5。
臺積電銷售額中的客戶占比,依2019,2020及2021年預計,分別是蘋果占24%,24.2%及25.4%;海信為15%,12.8%及0%;高通為6.1%,9.8%及7.6%;AMD為4.0%,7.3%及9.2%;以及intel為5.2%,6.0%及7.2%。
據IC Insight 與Gartner數據,以2020年全球純代工產值759億美元計,其中大於130納米的代工產值為19.3B美元,臺積電約占30%;而90-45納米段,15.8B,臺積電約占50%;32-12納米段,19.7B,臺積電約占70%及10-5納米段,21.1B中臺積電約占90%以上。
臺積電與三星在芯片代工業中互相角力,呈現不同的風格及策略,三星是不甘心落后,總是試圖走新的路徑超車,如最早使用EUV設備,及在3納米時首先推進環柵晶體管架構(GAA)等。業界傳2021年三星有可能與臺積電同步試產3納米制程。
業界估計臺積電在下一代3納米節點中仍繼續使用FinFET架構,但是三星將選擇納米片晶體管、多橋溝道(MBC)FET和環柵晶體管(GAA)的器件。除了制造性能更好、體積更小的晶體管的動力之外,納米片還為電路設計增加了FinFET所缺乏的自由度。
由此也反咉臺積電處處為客戶出發的理念,盡可能走穩妥之路,減少風險與損失。
芯片代工要以客戶為中心
近期全球半導體業在5G,AI,物聯網及汽車電子等推動下增長加快,加上在芯片制造業中使用EUV設備已經逐漸成熟,以及英特爾的優勢地位缺失等,導致全球最先進工藝制程技術的節奏掌握在臺積電等芯片代工廠商手中。
再加上產業的大環境劇變,Covid19與地域政治角力等,把芯片制造業推向風口浪尖。一直以來傲慢的美國開始脅迫臺積電等在美國建廠,反映芯片制程技術的優勢已不在美國人手中。這一切表明芯片產能可能成為國家之間較量的重要武器之一。
顯然以客戶為中心,是個比較概念,客戶的感受才是主要的,關鍵可能還要關注客戶的產品在它的客戶中的地位及市場份額。
因為芯片代工技術包括能提供全方位的第三方IP及它的自有單元庫數量多,及質量高等是要素。為了提供更好的服務,芯片代工廠從產品的設計階段就與客戶在一起,實際上是共同推進DFM,有制造能力的設計。甚至對于少數未來可能主流的工藝技術,芯片代工廠要能比客戶更早些下手,并與EDA工具廠商及半導體設備廠商等聯手提早實現。從技術角度,只有相比客戶領先一步,才能保證更好的服務于客戶。所以任何時候芯片代工制造商要充分了解市場的需求,以及幫助客戶去實現是最要緊的。
芯片代工是種模式,與IDM,Fabless等一樣,它們各有自身的適應范圍,難分伯仲。但是做芯片代工不易,做真正優秀的芯片代工更難。今日之臺積電非一日之功,而是這多年以來辛勤累積的結果。
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原文標題:莫大康:芯片代工業紅火的思考| 求是緣半導體聯盟
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