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全球半導體IC代工版圖恐生變

2019-06-07 来源:宁波养生网

  近期有报道,IBM、三星及GF将组成全球最大的芯片制造联盟,并合作开发通用技术平台,此举或是为了对抗台积电在代工中的独霸天下。我们看到,全球半导体业正经历戏剧性的变化,由2010年增长32%到2011年仅增长0.4%。然而全球代工的表现相对亮丽,在2010年达266.35亿美元(纯代工),同比增长44%;到2011年达276.8亿美元,增长4%,可见全球代工的增长优于半导体业的增长。

  代工版图的基因分析

  依靠尺寸縮小來推動IC業增長的紅利漸漸遠去,IDM廠開始擁抱代工。

  代工业的兴起源自我国台湾对于半导体产业链的4业分离,设计、制造、封装及测试起到决定性作用。同样代工业的成长并非一帆风顺,初时经历了爬坡成长期, 并且业界也曾抱怀疑的态度,因此全球代工业主要集中在我国台湾,而众多的美、日、欧等领先的厂商似乎并不看好它。仅是近期其才开始拥抱代工,典型的例子如 2009年AMD被分拆成设计与代工制造两部分,后者称为GF。

  随着摩尔定律逐 渐逼近终点,之前主要依靠尺寸缩小来推动工业增长的红利渐渐远去。据Cadence估计,IC研发与设计的成本在急速上升,32nm/28nm的工艺研发 费用为12亿美元,至22nm/20nm时则为21亿美元。而IC产品的设计费用由32nm的5000万~9000万美元涨至22nm时的1.2亿~5亿 美元。从投资回报率角度出发,一个32nm芯片需要售出3000万~4000万块、一个20nm芯片则需要6000万至1亿块才能达到财务平衡,因此业界 共识是工艺尺寸达到22nm或20nm时,可能通用的成本下降理论已不适用,导致产品会优先选择成熟的65nm、45nm或32nm工艺。

  另外,目前半导体建厂费用也大幅上升,达到40亿~100亿美元,称之为gigafab。业界测算年销售额必须大于100亿美元才符合基本建厂条件,因此未来有能力再建新厂的厂商已屈指可数。

  上述原因会对整个半导体产业链产生很大的影响,导致未来众多的顶级IDM大厂纷纷开始拥抱Foundry代工,因而未来全球半导体业中能够继续跟踪定律 的厂家数量在减少。据业界初步估计,未来全球能够采用22nm、20nm甚至14nm的工艺及450mm硅片的厂家数量仅10家左右。

  由硬件转向应用平台

  IC业正由过去硬件平台的表征让位给SoC与软件结合等应用平台。

  半导体产业必须赢利,否则不能持续进步,然而什么能推动半导体产业进步呢?工艺只是推动半导体进步的一个方面,摩尔定律仅解决了有关芯片性能和成本的问 题,而不能解决芯片的功耗问题。因此科学地描述摩尔定律,应该是在功耗基本不变的情况下,每经过18个月后,每个芯片上晶体管的数量能增加一倍,而成本保 持不变。

  半导体业正由过去的CPU、处理器性能等硬件平台的表征让位给移动SoC、硬件与软件结合等所谓的应用平台,因为目 前尺寸缩小可能已走到尽头。在半导体业中盛行的摩尔定律已引发另一个拐点,把晶体管做得更小未必会带来好处。在新的SoC时代下,由于CMOS工艺的同质 化,导致的附加值会高于制造业,因此未来推动产业进步更注重的是产品能满足客户的需求以及推出产品的时机,也即主要由应用平台来推动。

  英特尔作为IDM的领头羊,而台积电作为全球代工的领头羊,实际上两者没有可比性,因为并不处于同一起跑线上。英特尔仍沿着之前处理器路线图在前进,由于其毛利率达68%,2011年销售额为500亿美元,因此每年有能力拿出近50亿美元来研发。而台积电销售额为140亿美元,毛利率为48%,每年研发费用为10亿美元,两者财力差距甚大。

  所以近期半导体业中两次根本性的创新,如2007年的高k金属栅HKMG工艺技术与2011的3D晶体管结构都出自英特尔之手。业界估计台积电与英特尔 在逻辑工艺上的差距至少为两年,原因也十分明显,台积电要满足多个客户的需求,而英特尔可以为产品下全力去攻克工艺难关。一个复杂的SoC要求低成本,必 须采用与其选用的IP相适应的晶体管结构。现在从技术上开发IP需要更长的时间,然而产品的生存周期越来越短,所以台积电在技术推进的策略上要晚于英特尔合乎情理。

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