市場(chǎng)需求爆發(fā) 晶圓代工競(jìng)速「燒錢遊戲」

馬祿豐

在2018年上半年，臺(tái)積電全球市場(chǎng)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(tái)積電。

近日供應(yīng)鏈傳出消息，稱晶圓代工巨頭臺(tái)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，2019年臺(tái)積電在全球?qū)I(yè)晶圓代工市場(chǎng)份額有望升至60%。而在2018年上半年，臺(tái)積電全球市場(chǎng)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、芯片都來自於臺(tái)積電。

英特爾14nm的產(chǎn)能缺口接近50%，即使在日前的電話會(huì)議上英特爾宣佈將轉(zhuǎn)移部分10nm產(chǎn)能到14nm上，但顯然還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。

5G對(duì)芯片提出新要求

相比4G，5G的業(yè)務(wù)場(chǎng)景將擴(kuò)大到三大場(chǎng)景，業(yè)務(wù)需求發(fā)生重大變化，新需求隨之帶來技術(shù)變革。基於5G的大帶寬、低延時(shí)、廣聯(lián)接的特性，孵化出更多的創(chuàng)新業(yè)務(wù)。而5G靈活、高效融合、開放的特性使得創(chuàng)新業(yè)務(wù)在交通、工業(yè)等各個(gè)行業(yè)加速融合，使得垂直行業(yè)的應(yīng)用更加多樣化，孕育新型信息產(chǎn)品和服務(wù)，創(chuàng)新5G行業(yè)應(yīng)用，重塑產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式。

未來基於5G的AR或者VR，不僅在娛樂場(chǎng)景下會(huì)得到廣發(fā)應(yīng)用，也會(huì)在醫(yī)療、工業(yè)，包括管理、教育等場(chǎng)景下都會(huì)獲得非常好的發(fā)展機(jī)會(huì)。終端形態(tài)多樣化、處理要求加強(qiáng)，這都對(duì)芯片的能力提出新的要求。

對(duì)於先進(jìn)制程的熱情投資來自於芯片市場(chǎng)需求的爆發(fā)。比如華為2019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(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。集邦拓墣產(chǎn)業(yè)研究院分析師姚嘉洋表示，制程越先進(jìn)，面積越小，性能提升的同時(shí)功耗也會(huì)降低，一般來說，10nm對(duì)16nm，功耗大約會(huì)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(guó)際半導(dǎo)體市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)IC Insights最新的報(bào)告指出，預(yù)計(jì)2018年全球四大純晶圓代工廠中，除了臺(tái)積電，GlobalFoundries、聯(lián)華電子和中芯國(guó)際每晶圓平均收入都在下降。

IC Insights 預(yù)測(cè)，未來5年能有能力投入先進(jìn)制程的晶圓代工廠，只有臺(tái)積電、三星以及英特爾，激烈競(jìng)爭(zhēng)之下，會(huì)讓定價(jià)壓力一路延燒到2022年為止。

金字塔尖的競(jìng)爭(zhēng)

芯片行業(yè)對(duì)於數(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(duì)於處?kù)督鹱炙獾木揞^們來說，不無例外。

在近幾年來，三星在先進(jìn)制程工藝方面一再取得對(duì)臺(tái)積電的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，14/16nm FinFET、10nm工藝均先於臺(tái)積電投產(chǎn)；而在臺(tái)積電分析師會(huì)議舉行的同一天，三星宣佈使用極紫外光刻技術(shù)（EUV）的 7 nm LPP 工藝開始生產(chǎn)，叫板意味十足。

對(duì)於三星的動(dòng)作，臺(tái)積電高調(diào)反擊表示，手上已有 100 個(gè) 7 nm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 7 nm將貢獻(xiàn) 10 億美元營(yíng)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(tái)積電7nm Plus EUV的工藝設(shè)計(jì)，預(yù)計(jì)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(duì)此作出回復(fù)。

而在高通的4G/5G峰會(huì)上，華為也是被提及最多的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。而為了「反制」對(duì)手，高通也在加快芯片模組的出貨節(jié)奏?，F(xiàn)場(chǎng)的一名高通工作人員表示，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，但由於三星7nm工藝遲遲未上，分析師稱高通最新的頂級(jí)移動(dòng)芯片驍龍8150有可能轉(zhuǎn)由臺(tái)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於工藝技術(shù)的最小特徵尺寸?！笽C insights最新的統(tǒng)計(jì)顯示，2018年，0.5μm/200mm每片晶圓的平均營(yíng)收（370美元）和小於20nm/300mm每片晶圓創(chuàng)造的營(yíng)收（6050美元）之間的差異超過16倍。

正是因?yàn)榕_(tái)積電小於45nm的工藝產(chǎn)品占其營(yíng)收的大多數(shù)，這就使得該公司每片晶圓的營(yíng)收在2013年到2018年之間保持2%的年平均復(fù)合增長(zhǎng)率。但GlobalFoundries、UMC和中芯國(guó)際在這個(gè)周期內(nèi)的年平均復(fù)合增長(zhǎng)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。

選手「退賽」

在過去，半導(dǎo)體市場(chǎng)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(gè)工藝節(jié)點(diǎn)上縮小器件。

然而到了最近幾年，芯片在每個(gè)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(jì)芯片的費(fèi)用。根據(jù)IBS的數(shù)據(jù)，僅IC設(shè)計(jì)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。

IC Insights表示，臺(tái)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(chǎng)。

事實(shí)上，全球四大晶圓代工廠每片晶圓的平均營(yíng)收在2014年已經(jīng)觸頂，達(dá)到1149 美元，之后一路緩跌至2 0 1 7年。I C Insights指出，制程技術(shù)的先進(jìn)與否，影響了每片晶圓營(yíng)收的高低，0.5μ8英寸矽晶圓每片平均營(yíng)收只有370美元，20nm以下12英寸晶圓每片平均營(yíng)收卻達(dá)6050 美元。若以平方英寸平均營(yíng)收來看，0.5μ制程技術(shù)與20 nm以下制程技術(shù)，前者的平均營(yíng)收7.41美元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如后者的53.86美元。

出于市場(chǎng)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。

格芯（GLOBALFOUNDRIES，原名格羅方德）2018年8月正式對(duì)外宣佈擱置7nm FinFET項(xiàng)目，并調(diào)整相應(yīng)研發(fā)團(tuán)隊(duì)來支持強(qiáng)化的產(chǎn)品組合方案。格芯表示，在裁減相關(guān)人員的同時(shí)，一大部分頂尖技術(shù)人員將被部署到14/12nm FinFET衍生產(chǎn)品和其他差異化產(chǎn)品的工作上。

「客戶對(duì)半導(dǎo)體的需求從未如此高漲，并要求我們?cè)趯?shí)現(xiàn)未來技術(shù)創(chuàng)新方面發(fā)揮越來越大的作用?！垢裥臼紫瘓?zhí)行官湯姆·嘉菲爾德（Tom Caulfield）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(jià)值，以充分利用設(shè)計(jì)每個(gè)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?yàn)槎鄠€(gè)應(yīng)用領(lǐng)域提供服務(wù)的設(shè)計(jì)平臺(tái)過渡，從而為每個(gè)節(jié)點(diǎn)提供更長(zhǎng)的使用壽命。這一行業(yè)動(dòng)態(tài)導(dǎo)致設(shè)計(jì)范圍到達(dá)摩爾定律外部界限的無晶圓廠客戶越來越少。我們正重組資源來轉(zhuǎn)變業(yè)務(wù)重心，加倍投資整個(gè)產(chǎn)品組合中的差異化技術(shù)，有針對(duì)性地服務(wù)不斷增長(zhǎng)的細(xì)分市場(chǎng)中的客戶?！?/p>

而在前不久，也有消息稱英特爾將會(huì)把旗下的技術(shù)和制造業(yè)務(wù)拆分為三個(gè)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(jìng)賽，加上英特爾的10納米制程處理器量產(chǎn)出貨時(shí)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。