极目远眺,没有哪个行业比晶圆制造更艰难。AMD、IBM、富士通(Fujitsu)等CPU公司纷纷退出晶圆制造业务,就连英特尔(Intel)现在也不得不委托台积电(TSMC)进行最先进工艺的产品代工。

 

2021年10月4日,被称为AMD前女友的晶圆代工厂商格芯(GlobalFoundries)向美国证券交易委员会(SEC)公开提交了F-1表格的注册声明,申请将其普通股在纳斯达克全球精选市场上市,股票代码为“GFS”。据悉格芯估值高达300亿美元,预计本次融资超过10亿美元,不过一切都将在上市后改变。

 

格芯上市文件一提交,将之前的一系列收购传闻打碎,不管是三星的逼婚,还是英特尔的迎娶。

 

格芯是唯一在三大洲拥有12英寸晶圆制造基地的代工公司,全球化布局为客户提供了足够的灵活性和便利性。2020年出货超过200万片12英寸等效晶圆(其中新加坡约占一半),大约是台积电出货量的1/6。格芯在全球拥有约15000名员工和约10000项全球专利(大部分专利来自AMD、IBM和Chartered)。

 

芯思想曾在2020年5月11日发文表示,由于巨大的研发投入、昂贵的设备支出,导致中东土豪爸爸穆巴达拉也禁不起折腾,藉由股市圈钱以强化公司在市场上的竞力,并指出格芯半导体目标在2022年挂牌上市。根据芯思想研究院的数据,从2009年到2020年的12年里,公司所有者穆巴达拉(Mubadala)投资已经超过300亿美元(仅仅FAB8的投资就超过150亿美元),亏损超过100亿美元。

 

精简优化,经营效益逐渐转好

 

近年来,格芯采取了一系列措施,来精简和优化公司业务,以提高毛利。从格芯提交的上市文件可以看出,直到2021年上半年,格芯的毛利润终于转为正数了。

 

策略一,剥离非战略重点业务。2019年,将位于新加坡淡滨尼的Fab 3E工厂出售给了世界先进,已经于2019年12月31日完成交割);将不具成本优势的12英寸工厂FAB10的所有权转让给安森美半导体(将于2022年12月底交割完成);格芯ASIC业务部门Avera Semiconductor出售给美满电子(Marvell);将位于德累斯顿的光掩膜业务出售给凸版掩模(Toppan Photomasks)。经过一系列的剥离,格芯得以将投资集中于差异化优势技术的研发,并更加专注于代工业务。

 

策略二,专注于成熟先进工艺。2018年8月格芯宣布搁置7纳米以下先进制程研发计划,不再追求摩尔定律缩放,而是将目光转移到新兴高增长市场和更丰富的产品组合,开发了先进的RF、FDX、SiGe、嵌入式存储器和其他技术平台,以获得更高的利润率。格芯暂停7nm制程研发导致公司研发经费大幅降低,2018年、2019年和2020年,格芯的研发投入分别为9.26亿美元、5.83亿美元和4.76亿美元,占营收比重分别为15%、10%和10%。

 

策略三,审慎投资扩张产能。由于格芯重新定位于专注于差异化技术,以模块化方式构建现有基础设施,使得可以更经济高效地快速增加新容量。上市文件透露,公司的净资本支出(资本支出扣除政府补贴)从2017年的14亿美元减少至2020年的4.76亿美元。未来公司将有条不紊地增加资本支出。据悉,2021年资本支出将超过20亿美元,扩张德累斯顿、马耳他和新加坡的产能。

 

战略转移,布局六大工艺平台

 

自2009年成立以来,集AMD制造部门、特许半导体(2010年收购)、IBM半导体部门(2015年收购)于一身的格芯确定了FinFET和FD-SOI两条腿走路的技术发展方针。

 

自从2018年8月宣布,为支持公司战略调整,将无限期搁置7nm FinFET项目,并调整相应研发团队来支持强化的产品组合方案。于是基于自身工艺技术能力,格芯将大部分研发工作投入到RF-SOI、FDX、FinFET、CMOS、SiGe、SiPh六大差异化技术平台上。

 

RF SOI:适用于高增长、大批量的无线和Wi-Fi市场,并针对低功耗、低噪声和低延迟/高频应用进行了优化,从而为移动应用提供更长的电池寿命和高蜂窝信号质量。格芯通过一系列成熟和先进的射频SOI平台组合实现新的连接水平,可以针对低噪声放大器、射频开关、相控阵天线和射频前端模块中的控制功能集成先进的4G LTE毫米波波束成形和5G应用。

 

FinFET:因为高性能应用的存在,格芯必然还将继续推动FinFET工艺的发展,已经将工艺推进到了12nm,满足了大部分客户的需求,未来不再关注晶体管微缩,会根据现在的半导体制造工艺发展现状,在开发的时候融入一些新的特征,引入像射频、汽车认证、超低功耗存储器和逻辑以及先进的三维封装等技术,在晶体管微缩不再持续的情况下,持续提升芯片性能,非常适合计算和人工智能、移动/消费者和汽车处理器、高端物联网应用、高性能收发器和有线/无线网络应用。格芯也提到,格芯、英特尔、三星和台积电是目前仅有的采用FinFET技术进行大规模量产的代工厂。建设具有FinFET工厂耗资超过100亿美元,并且需要先进的光刻机,由于FinFET设备受到出口管制的风险变大,给中国晶圆制造厂商建立FinFET能力增加了不确定性。

 

CMOS:格世的CMOS平台与基础和复杂的IP和设计支持相结合,在经过批量生产验证的工艺上提供混合技术解决方案,非常适合各种应用。适用于电源管理的BCD、显示驱动器的高压工艺、以及用于微控制器的eNVM。

 

FDX:FDX工艺技术平台特别适用于数字和模拟信号的高效单芯片集成,为互联和低功耗嵌入式应用提供具有成本效益的性能。ULP、ULL、RF和毫米波、eMRAM和汽车认证,使FDX工艺技术平台特别适合物联网/无线、5G(包括毫米波) 、汽车雷达卫星通信应用。

 

SiGe:格世的SiGe BiCMOS 技术针对功率放大器应用或光纤和无线网络、卫星通信和通信基础设施的超高频应用进行了独特优化。利用SiGe和传统硅基CMOS 集成的优势,在性能上可与更昂贵的化合物半导体技术竞争。

 

硅光SiPh:格芯的SiPh平台满足了数据中心日益增长的需求,以处理更高的数据速率和数据量以及更高的能效,据悉硅光的传输速率是铜缆的8倍,传输距离是铜缆的6500倍,在400Gbps的传输速率下,硅光可支持的传输距离接近10公司,超过珠穆朗玛峰的高度。SiPh平台将光子学组件CMOS逻辑和RF集成在一起,以实现完全集成的单片电气和光学计算和通信引擎。格芯的SiPh 技术也正在扩展到 LiDAR、量子计算和消费光网络等应用。

 

战略合作,客户群日益多元化

 

经过12年的发展,格芯的客户群变得日益多元化,从2009年的唯一客户AMD增长到目前200+个客户。2020年,AMD和高通(Qualcomm)是仅有营收占比超过10%的客户,分别约为21%和11%。

 

2021年上半年,按晶圆出货量计算,前十大客户包括:高通、联发科(MTK)、恩智浦(NXP)、威讯(Qorvo)、Cirrus Logic、AMD、Skyworks、村田(Murata)、三星(Samsung)和博通(Broadcom)

 

格芯表示,作为差异化技术战略合作伙伴,衡量公司成功的一个关键指标是来自单一来源业务的收入组合,单一来源业务是指只能采用格芯技术制造的产品,如果客户没有对产品进行重大的重新设计,就不能在其他地方制造。单一来源业务的晶圆出货量的比例从2018年的约47%提升至2020年的约61%。2020年的350多个产品中约有80%来自单一来源业务,高于2018年的69%,创下史上最好纪录。

 

 

从格芯更换LOGO,就可以看出格芯和客户的伙伴关系。新的图标由小写的“gf”组成,其中“g”的左侧使用半圆和四分之一圆制成。圆形代表地球,突出了格芯的全球足迹以及半导体晶圆。中间的形状由“g”和“f”共享,表示伙伴关系和协作,是格芯与客户关系的核心指标。“f”的右侧由两个方块表示,同时又构成一个等号,将成为格芯传达其品牌故事的重要途径。

 

由于格芯高度差异化技术和规模化制造相结合,吸引大量单一来源的产品和多个客户的长期供应协议,确保合作的可预测性、可重复性和可持续性,客户专注于推进关键应用的芯片设计创新,格芯专注于工艺制程功能创新,确保这些设计可以在关键的问市窗口期实现大批量生产。

 

据悉,长期供应协议收入承诺超过195亿美元,包括2022年至2023年期间的超过100亿美元以及约25亿美元的预付款和产能预订费用。这些协议包括具有约束力的、多年的、互惠的年度(并且在某些情况下,每季度)最低采购和供应承诺,以及为合同期限概述的晶圆定价和相关机制。 

 

 

格芯的上市文件中公布了签订长期供应协议的十一大客户信息,由此可以推测出,2021年上半年的前十大客户几乎都签订了长期供应协议。

 

全球布局,押宝“本土化”概念

 

格芯2020年出货超过200万片12英寸等效晶圆(其中新加坡约占一半),大约只是台积电出货量的1/6。格芯在上市文件中援引研究公司Gartner的数据称,截至2020年,全球芯片代工生产按收入计算的77%集中在台湾地区和中国大陆。

 

格芯在上市文件中表示,芯片制造集中化趋势不仅造成了贸易失衡和争端,还使全球供应链面临重大风险,包括地缘政治风险。美国和欧洲政府正越来越专注于开发半导体供应链,减少对台湾或中国大陆制造的依赖。

 

而2021年6月白宫就表示,先进芯片生产过度集中在亚洲对全球供应链构成了威胁。2021年9月美国商务部最近要求台积电、三星等在45天之内交出机密数据,包括销售、原材料、设备购买状况和客户信息,以提高处理芯片短缺的透明度并确定导致短缺的根本原因。如果企业不愿配合美国政府缴交数据,美国政府必定会采取行动。。

 

格芯在上市文件中特别指明,公司是唯一一家不以中国大陆或台湾为基地、面向全球的大型纯代工企业,可以有效帮助客户降低地缘政治风险并提供更大的供应链确定性(As the only scaled pure-play foundry with a global footprint that is not based in China or Taiwan, we help customers mitigate geopolitical risk and provide greater supply chain certainty.)。

 

经过12年的并购和扩张,格芯是唯一在美洲、亚洲和欧洲三大洲拥有12英寸晶圆制造基地的代工公司,全球化布局为客户提供了足够的灵活性和便利性。

 

德国:位于Dresden的12英寸厂FAB1,原AMD的主力生产工厂FAB 36(M1)和FAB 38(M2)合并而成,是55纳米到28/22纳米节点的CMOS和FDX工艺技术的所在地。2020年晶圆出货量超过30万片12英寸等效晶圆。

 

新加坡:位于Woodlands,是原特许半导体(Chartered)的生产基地,包括8英寸晶圆厂(FAB2、FAB3、FAB5)和12英寸晶圆厂(FAB7/7G),生产工艺覆盖40纳米至0.6微米。2020年晶圆出货量接近100万片12英寸等效晶圆。

 

美国:2012年投产的纽约州FAB8厂已经开始14nm先进工艺生产;2015年6月收购IBM微电子部门,获得8英寸晶圆厂FAB9和12英寸晶圆厂FAB10,FAB9和FAB10获得美国军工认证,是格芯RF生产主力厂。不过FAB10将于2022年底交割给安森美。2020年晶圆出货量接约75万片12英寸等效晶圆。

 

格芯首席执行官Tom Caulfield表示,公司各大晶圆厂的产能利用率都超过100%。为此,格芯准备投资60多亿美元为全球客户增加产能。

 

三地产能扩张计划:

 

新加坡:投资40亿美元增建12英寸Module 7H,预计建设工作将于2023年底完成,年新增45万片12英寸晶圆产能。

 

纽约马耳他:投资10亿美元扩建,预计年增15万片12英寸晶圆产能,以弥补FAB10出售形成的产能空缺。未来还将建设一座年产能50万片12英寸晶圆的新工厂。

 

德累斯顿:未来两年内投资10亿美元,以最大限度地提高当前晶圆厂的制造能力。

 

写在后面:产能短缺,成就格芯稳步发展

 

在同行们享受着强劲利润的同时,格芯至少在2018年以来的三年里出现了净亏损。根据上市文件,格芯在2018年至2020年期间,累计亏损达54.69亿美元,其中2018年更是亏损高达27.5亿美元,创下历年亏损最高纪录,2019年和2020年的亏损额只有2018年的一半不到;这是由于格芯暂停了7nm制程的研究,节省了大笔研发开支,2018年研发支出约10亿美元,而2019年和2020年两年研发支出合计才10.5亿美元。

 

同时,自2020年以来,缺芯潮下,全球晶圆代工产能需求旺盛,格芯2021年上半年营收达30.38亿美元,较2020年上半年增长3.5亿美元,也超越了2018年的30.34亿美元,创下历史最高纪录。并且历史上第一次毛利润转为正数。以至于格芯有底气宣布加大投入,寻求扩产。

 

虽然格芯前些年发展不是很顺利,但最近产能紧缺给了格芯一个很好的机会。此外格芯与美国国防部持续合作生产军用芯片,又继续拿到了AMD和高通的订单。

 

在行情大好的时候上市,对于格芯来说,确实是一个不错的选择,将有更多资金投入创新的技术解决方案,再加上现行商业策略,把握市场机遇,将将迎来新一轮扩张,走出一条不寻常的路。