2015 年,全球半导体产业除了出现了史无前例的大并购,晶圆产能加速向中国大陆聚集也是一个值得关注的趋势。2015 年 3 月,联电在厦门的十二吋晶圆厂开始动工;2015 年 10 月,力晶在合肥的十二吋晶圆厂开始动工;2015 年 12 月,有消息称台积电将在南京新建一座 12 吋厂,工艺为 16 纳米(nm),计划 2018 年投产。规划产能像炮弹一样倾泻到大陆腹地,以至于麦肯锡在一份报告中预计,从现在到 2025 年全球新增产能全部在中国境内。

 

半导体产业没有地域性,为何晶圆厂新增产能大部分瞄准中国大陆?
“轻薄短小是半导体这个行业的特色,全球半导体行业并没有什么地域性,我们几乎每一片 wafer(晶圆片)都要坐飞机。因为晶圆片很轻很薄,运输并不麻烦。到底在哪里生产的对于我们绝大部分客户都不是这么在意,关键是要做得质量好、成本低、性能好。”台积电中国业务发展副总经理罗镇球说道。

 


台积电中国业务发展副总经理罗镇球

 

“最近很多人问我们,大陆新增这么多晶圆厂,对于中芯国际会有什么冲击?我的回应都是一样的,半导体本来就是一个全球化的产业,不管在哪里建厂,都没有问题,不会对市场造成决定性的影响。”中芯国际市场营销资深副总裁许天燊说道。“我们一直强调中国市场最大的机会,而本地化对该市场的客户是非常重要的一环,如今大家把目光聚焦在中国大陆,证明了我们的判断”

 

台积电与中芯国际对于未来新增产能落在哪里都表现出开放的姿态,那么“夹在中间”的联电又是怎么样想的呢?“厦门这个厂目前规划产能是 5 万片,因为当时是有足够的面积建厂的空间,所以第一座厂就是五万片。第一阶段可以从 2 万 5000 片开始,我们先从 40 纳米切入,如果台湾厂进入 14 纳米以后,厦门厂就会开始生产 28 纳米产品。”联华电子亚太暨欧洲销售资深副总经理徐建华先是一板一眼地介绍了联电厦门工厂的计划。

 

“大家主要考量的是大陆未来半导体市场的成长商机,”当被问到台积电南京建厂的影响时,徐建华直言不讳。他表示根据台积电的日程,2018 年投产的南京工厂使用 16 纳米工艺,在大陆地区基本上不会遇到太多竞争,联电厦门工厂将专注于 40 纳米与 28 纳米,与台积电进行差异化竞争。

 

虽然地域性对半导体产业没有决定性作用,但是人才有地域性,市场配套有地域性。与非网分析师王树一认为,大陆作为全球最大集成电路应用市场,已经具备吸引半导体产业链资源围绕自己来建设的资本。用华登国际董事总经理黄庆的话说就是,“中国就是主战场,赢了中国才能够赢世界。”

 

设计业遇到大麻烦了吗?
根据 IC Insights 的数据,2015 年 IC 设计业增速将史上第二次低于整合元件制造商(IDM)的增长率,上一次设计公司增长率低于 IDM 还是在 2010 年,当年存储器需求与价格均大幅上涨导致 IDM 整体增长率第一次超越设计公司整体增长率。这一次,没有存储器需求突变的影响,设计公司是不是真正遇到大麻烦了呢?

 

2015 年设计业或将史上第二次增速小于 IDM

 

“设计业长期来看还是会比 IDM 发展快。固定投资都让代工厂做完了,因此设计业投资门槛很低,无晶圆(Fabless,即 IC 设计业)模式是非常好的商业模式,在鼓励创新与激发创意方面更有优势。”罗镇球认为设计业的状况并没有看到的那么困难,原因之一是因为现在以华为与苹果为代表的系统设计公司(system fabless)的兴盛,会导致市场调研机构对于设计业的统计偏低。虽然 IC Insights 里面统计了海思与苹果(只统计了苹果由台积电代工部分的营收,苹果由三星代工的出货量被统计在三星的营收里面)的营收,但由于“系统设计子公司会与系统母公司进行内部交易,交易额或者交易数量不能通过外部的报表或者财务数据充分显示出来”。

 


“整体来讲,设计公司的活力远胜于 IDM,只是有些产品线上下起伏比较大一点,对于整体营收造成一些影响。” 不过罗镇球也认同现在集成电路全行业出现低潮,“智能手机的成长不像过去四五年那么高,再加上物联网、汽车电子与云计算的产品还没有接上来, 原来的产品冲力不够,后面的产品还没有接上。所以明年就算有成长,也不会太乐观。”

 

“‘天下大势合久必分,分久必合’,这句话在半导体行业中亦能体验。无晶圆模式开启以来,过去的很多 IDM 公司模式转型为设计公司。最近以来,特别是今年发生了很多的收购合并案,IDM 和无晶圆设计公司之间的区分界线已经越来越模糊。”许天燊说道,他认为现在整个半导体行业正在经历一次根本的变革,“这种格局巨变无所谓好坏,重点是作为企业怎么样面对这样的变化,如果墨守成规肯定不行,必须要通过改变和创新基本的商业模式来适应新状况。今年半导体行业的并购金额至今已超过 1000 亿美元,但是大都是水平方向式的并购,也就是类似的公司之间相互并购,产业链上下游之间的整合相对比较少。相反地,这种上下游整合或合作模式在系统及模组公司却比较明显。今年六月,中芯国际宣布与 imec(世界著名半导体材料工艺硏发单位)、高通(全球最大 IC 设计公司)和华为(全球通讯系统设备领导厂商)达成四方合作协议,共同成立了中芯国际新技术研发公司,一起面向 14 纳米及以下的 FinFET 工艺为量产而做研发。通过这样上下游通力合作的模式,既可以加快中芯国际的研发速度,也可以缩短我们合作伙伴的产品上市时间,少走弯路。这是我们对新商业模式的一种尝试。”

 

中芯国际市场销售资深副总裁许天燊

 

与非网分析师王树一认为,相对国际上设计业增速放缓,中国大陆的设计业从增速来看依然健康,但是值得注意的隐忧至少还有两点。首先是行业集中度问题,相比硅谷或台湾地区,大陆设计业的行业集中度过低,在低端市场上耗费了大量人力物力,造成了产业资源浪费。在罗镇球对此现象就颇为着急(详见本次年会报道综述篇),“公司合并以后,人和资金会变得比较完整,新公司能够切入尖端产品的概率,能够做高毛利产品的概率,都会高很多。”

 

其次是伴随关注度提升而带来的浮夸风加剧。每个行业或许都或多或少存在浮夸风,但伴随集成电路产业上升到国家战略的高度,越来越多的资本开始关注半导体产业以来,整个半导体行业(不单纯是设计业)的浮夸风有加剧的趋势。把商业计划书做得天花乱坠去忽悠地方政府的有之,在营业数字上造假以骗取财政支持的有之,在其他行业已经经历过的融资金额夸大自然也免不了。对此现象我只有一句话:如今的大好局面来之不易,局中诸君千万珍惜。

 

10 纳米以下工艺必须量产
随着工艺尺寸不断向物理极限逼近,半导体新工艺开发的成本越来越高,而且整个产业链每个环节的成本都在上升,从设备到制造到设计。根据 Gartner 的估算,设计公司开发一款 14 纳米工艺的芯片,成本在 2 亿美元左右。这样的开发成本使得多数设计公司望而却步,即使是全球前十大设计公司,也不能像以前用 28 纳米以上的工艺一样,一年同时开发几颗 14/16 纳米工艺的芯片。

 

那么工艺尺寸继续缩小,除了要克服技术实现的挑战,硅工艺在 10 纳米以下的经济成本还有多少设计公司可以支撑?10 纳米以下的工艺能够进入大规模量产吗?

 

“我的答案是,无论是 10 纳米、7 纳米还是 5 纳米工艺,必须大批量生产,”罗镇球无比肯定地说,“除了 28 纳米, 我相信 16 纳米,7 纳米,甚至 5 纳米都会是寿命很长的节点, 在可以预见的未来,产品还是会持续往先进工艺推进, 以享受性能,功耗和高集成度的优势, 可是考量使用新工艺的研发投入较以往增加, 势必会将每个节点都发挥最大效益, 开发较多的产品, 这同时也就延长了每个工艺节点的寿命。”罗镇球认为由于先期支出太大,将来只有两类的产品会使用最先进的工艺,一种是出货量特别大的产品,另外一种是追求性能的产品。“移动互联网产品肯定会选择最先进工艺,汽车电子可能也会有这种需要,包括云服务;另外就是追求性能的产品,服务器必须跟随最先进工艺,CPU 与图像处理芯片也肯定会往前走。”

 

联华电子亚太暨欧洲销售资深副总经理徐建华

 

徐建华也认同台积电的看法,“(10 纳米以下工艺)还是会进入量产,总会有客户承受得起先进工艺的开发成本,但这样的客户会越来越少。”他认为开发成本过高以后,将会导致摩尔定律放缓,“设计公司的开发成本需要大量的客户采用才能够摊销,如果不能摊销,开发成本会转嫁到客户产品上。如果最终只能以少量的产品来摊销大量的开发成本,那么设计公司就会考虑放弃或者推迟采用新工艺,这样就会使得摩尔定律速度放慢。”

 

据 Gartner 的消息,目前 10 纳米或者 7 纳米工艺开发上,设备、晶圆厂与 EDA 工具厂商的进度都很快,最快 2016 年底即可以实现试量产。但是三星与台积电在重点发展 10 纳米工艺还是 7 纳米工艺方面产生了分歧,台积电更侧重 7 纳米工艺,可能会越过 10 纳米节点,而三星则认为 10 纳米工艺将与 14 纳米工艺一样,成为主流节点。台积电将越过 10 纳米工艺这一点,我也从其他半导体产业链厂商处得到印证。

 

28 纳米将成为长寿命节点
虽然台积电在先进制程推进上的速度依然不见放慢的迹象,但设计公司追工艺的脚步确确实实有点跟不上了。尤其对于内地大多数设计公司而言,谈 10 纳米工艺或者 10 纳米以下工艺过于遥远,那么成熟工艺里面,设计公司应该重点关注哪些节点呢?

 

“12 吋晶圆有两个节点会比较寿命长,一个是 55 纳米 /65 纳米,另外一个就是 28 纳米。28 甚至会比 55/65 有更好的前景,寿命更长。”徐建华非常看好 28 纳米成为长寿命节点,“不管是设计公司的设计开发,还是代工厂的产线建设,14 纳米 /16 纳米或者 10 纳米 /7 纳米这种工艺,成本都非常高。这些先期支出会分摊到每一个终端产品当中去。有人认为摩尔定律变慢是因为技术问题,但是我认为摩尔定律变慢是因为经济问题。因为这样的成本结构,会使得要使用这些先进节点的公司数量减少,多数设计公司的产能需求会比较长时间停留在 28 纳米这个节点上。55 纳米 /65 纳米生命比较长则是因为物联网的应用,因为物联网对于性能要求相对不高,主要是低功耗,而且工艺都比较特殊,许多的需求大概 55 或者 40 工艺就可满足了。”

 

中芯国际在联合 imec、高通和华为成立合资公司,共同开发 14 纳米 FinFET 技术之时,28 纳米工艺也已经实现了量产。2015 年 8 月,中芯国际宣布采用其 28 纳米工艺制程的高通骁龙 410 处理器已经成功应用于主流智能手机。现在全球前四大纯晶圆代工厂均具备了量产 28 纳米工艺的能力,高通之后,市场传闻联发科也将在中芯国际进行 28 纳米的流片,但许天燊以属于客户机密为由,未对该传闻予以证实。

 

不过他表示,除了高通,目前在与中芯国际 28 纳米工艺上进行合作的厂商为数不少。“今年跟高通小规模的量产,我们的产能还是比较缺。希望明年在北京二厂的产能会比较快地起来,估计明年年底,28 纳米的收入应该会占到 10%左右。”

 

未来,谁来挑战台积电的地位?
虽然张忠谋曾言窗外看不到威胁,目前纯代工市场台积电也是一览众山小的态势,但晶圆代工格局并非就会一直按这样的秩序走下去。本来最有机会挑战台积电的是格罗方德(GlobalFoundries),无论是技术储备,还是资本支出方面,格罗方德均可以与台积电掰一掰手腕,尤其是在收购了 IBM 微电子以后。 不过格罗方德最大的问题可能是执行力不够,根据罗镇球的说法,对于晶圆制造这个智力密集、资本密集的行业,“事权与决定权要非常统一才能做得好”,但从格罗方德的历史来看,还未证明过其执行力靠得住。

 

六年数据对比,晶圆代工厂的资本支出占比由 21%提升到 25%
其他厂商的资本支出占比从 39%下降到 19%

 

集成电路上升为国家战略产业以后,中芯国际在四大纯代工厂中成为最接近台积电的可能性大大增加。如果台积电南京工厂计划未被批准,接下来台湾地区政策更趋保守的话,七八年以后,中芯国际具有直接与台积电叫板的实力也并非不可能。

 


伴随传统 IDM 厂商越来越轻制造化,工艺多元化是晶圆代工厂的必由之路

 

当然,更现实一点来讲,对于其他三大代工厂,在先进工艺上还无法与台积电抗衡时,工艺多元化或是取得相对竞争优势的途径之一。随着英特尔、三星及存储器厂商之外的 IDM 资本支出越来越少,可以预见传统 IDM 厂商在轻制造的路上会越走越远,虽然模拟、射频等特殊工艺肯定是它们最后放弃的工艺,但只要代工厂在特殊工艺制程上面足够努力,会有越来越多的模拟、射频公司走向无晶圆模式。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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