受到去年全球芯片供应紧缺的影响,业界对于半导体代工的关注度再度提升。近日,英特尔更是大动作频发,强化代工业务。英特尔CEO帕特·基辛格表示,当前半导体代工市场的规模约达1000亿美元,且有望在2030年前持续迅猛增长。目前全球半导体代工头部企业以台积电和三星为主,随着英特尔的强势介入,竞争将更加激烈。

 

英特尔三箭连发,强化代工业务

 

根据IC Insights的最新报告,2021年全球半导体资本支出达到创纪录的1520亿美元,其中代工业所占资本支出达到35%,成为主要产品/门类中资本支出的最大部分。这显示出代工在整个半导体行业的重要性进一步提升,同时吸引了越来越多企业的重点投入。

 

近日,英特尔连发三箭,强化代工业务。2月15日,英特尔公司宣布以每股53美元的价格收购以色列代工厂高塔半导体,总金额约54亿美元。交易完成之后,高塔半导体将整合进英特尔代工服务事业部(IFS)。同样是在2月15日,英特尔代工服务事业部客户解决方案工程副总裁Bob Brennan表示,英特尔将向芯片开发者开放x86软核和硬核授权。Bob Brennan解释说,用户将能够使用获得许可的Xeon内核构建芯片,并将其与基于 RISC-V或者Arm IP的AI加速器相匹配。x86授权第三方设计开发业务尚未有先例,具体如何操作、如何收费,现在还没有明确的信息,但此举必将进一步推动英特尔代工业务的发展,获得x86授权的用户产品将在英特尔工厂内流片制造。

 

在2月18日举办的英特尔2022年投资者大会上,英特尔还宣布代工服务事业部正在组建一个专门的汽车团队,为汽车制造商提供开放的中央计算架构、汽车级的代工平台,同时帮助汽车芯片制造商过渡到先进的制程工艺和封装技术。

 

上述几项举措连续发布,显示出英特尔此次进军代工领域,态度是认真的,发展好代工业务的决心很大。

 

近年来,英特尔在投资扩产方面十分活跃。今年1月在美国俄亥俄州,英特尔启动了一个200亿美元的新工厂建设计划,将兴建两座先进工艺晶圆厂。英特尔还有意将俄亥俄州发展成为英特尔最大的生产基地,未来总投资额可能高达1000亿美元,全部建成以后将有8座工厂。如此庞大的建厂计划,产能显然不可能完全自用,IDM模式有限的产品种类与规模很难高效分担发展先进工艺所需的巨大成本。后续6座晶圆厂能否开建,大概率要视代工业务的发展情况。

 

正如投资者大会上,基辛格回应了英特尔为何要进入代工业务时所指出的那样:“IDM让IFS更好,IFS也使IDM更好。”英特尔为代工领域提供了数十亿美元的研发资金和强大的制造能力,而IFS则能够帮助英特尔构建更丰富的IP、更好的PDK和EDA工具。

 

三大巨头发展代工,各有挑战

 

台积电与三星电子同样在半导体代工领域发力。2022年台积电的资本支出将达400亿美元~440亿美元,比去年增加约100亿美元。DIGITIMES Research统计,2021年全球代工市场,台积电的市场份额达59.5%,在7nm/5nm细分市场几乎完全占据主导地位。三星电子同样积极发展逻辑芯片的代工业务。2021年三星代工业务营收62.9亿美元,年增长23.6%。

 

尽管三家大厂都展现出发展半导体代工的决心,但是面临的挑战亦不容忽视。半导体专家莫大康便指出,英特尔发展代工的挑战很多,比如缺乏代工经验、如何平衡传统高毛利的IDM业务与低毛利的代工业务,以及如何面对汽车芯片制造的强大客户粘性等问题。“其中最大的困难在于作为IDM公司如何让客户放心地将订单交给英特尔。这是英特尔最需要认真考量的问题。”莫大康表示。

 

另一个出身于IDM目前也提供代工服务的三星,也存在类似问题。北京半导体行业协会副秘书长朱晶认为,由于IDM的身份,导致三星对客户服务理解与投入不到位,虽然交了这么多年学费,但还未看到与台积电差距缩小的希望。从三星就可以看出从IDM向晶圆代工转型的不容易。

 

台积电在海外建厂过程中也面临越来越多的挑战。日前有消息称,台积电在美国建设的半导体工厂进度比原计划最晚推迟半年。台积电原计划2022年9月开始向新工厂搬入生产设备,但这一计划将推迟到2023年2月或3月。相比而言,台积电在中国台湾地区的工厂或者台积电南京厂,建设进度都要顺利得多。

 

随着台积电越来越强大,仅在中国台湾地区一隅发展,有许多不利之处,比如中国台湾地区地震频发、缺水缺电,人才的供应也到了瓶颈期。市场更不用说,中国台湾地区原本就不是一个需求大的半导体市场。随着台积电的实力不断增强,向其他地区扩展生产基地是迟早要走的一步。但是,在海外拓展过程中,势必要与所在地区进行诸多协调,将遇到很多难题待解。Gartner研究副总裁盛陵海就提出:“未来台积电在德国的建厂也将面临类似的挑战,首先就很难想象,欧盟的大量补贴如何才能给到台积电?”

 

半导体代工头部阵营格局仍相对稳定

 

在诸多挑战当中,对于2nm/3nm工艺的竞逐或将成为未来三大半导体厂商面临的首个重大挑战。随着5G、云计算、大数据相关应用的带动,未来几年市场对高性能、低功耗芯片的需求将不断增长,也就更加需要先进工艺的支撑。2nm/3nm有可能成为三大半导体厂商在代工领域角力的一个“胜负手”。

 

按照规划,三星电子将于2022年上半年开始生产首批3nm芯片,第二代3nm芯片预计将于2023年开始生产,2025年推出2nm工艺。台积电的计划则是2022年下半年量产3nm工艺,2nm工艺将在2025年实现量产。在英特尔的技术路线图中,相当于7nm的Intel 4预计在2022年下半年投产。Intel 3将具备更多功能,并在每瓦性能上实现约18%的提升,预计在2023年下半年投产。Intel 20A通过RibbonFET和PowerVia这两项技术开启埃米时代,将在每瓦性能上实现约15%的提升,并将于2024年上半年投产。Intel 18A在每瓦性能上将实现约10%的提升,预计在2024年下半年投产。可以看出,三方在先进工艺上都咬得很紧。

 

针对未来的发展,莫大康认为,随着英特尔的强势介入,代工领域头部阵营或将呈现台积电居首、英特尔居次、三星第三的新格局。台积电在代工领域的优势十分明显,短期内很难有人能够撼动。三星目前虽然位居代工市场的第二位,但是三星同时也是全球最大的存储芯片供应商,这就要求三星在存储领域同样保持大量资本支出,以维持领先地位不动摇,很难有更大的力量投入逻辑芯片代工。而英特尔在逻辑芯片制造方面具有强大的实力,其每年的研发投入均居全球半导体厂商首位。同时,英特尔在封装技术上亦有着不弱于台积电的实力,尽管其在前道工艺上暂时落后。因而,英特尔一旦决心投入代工市场,发展潜力不容忽视。“此前在基带芯片上苹果就曾与英特尔有着密切的合作。一旦在2nm/3nm工艺发展起来,未来英特尔代工同样拥有着争夺苹果订单的实力。”莫大康强调。

 

DIGITIMES Research在日前发布的研究报告称,晶圆代工行业的产业秩序和分工模式将在2022—2025年保持相当稳定的格局。

 

作者丨陈炳欣

编辑丨连晓东

美编丨马利亚