2017 年 9 月 19 日,英特尔在中国举办“精尖制造日”发布会,在全球首次展示了 Arm 的 10 纳米测试芯片晶圆。一年前,英特尔晶圆代工部门宣布与 Arm 达成合作,基于英特尔 10nm 制程工艺开发 Arm 芯片及应用。


如今,英特尔将这一成果在中国展示,这里有全球 25%的无晶园芯片企业,是英特尔开放代工业务之后的重要增长空间。


晶圆制造几乎是全球资金最密集、技术最尖端的领域。除了英特尔、三星等少数芯片公司可以自建晶圆厂之外,包括芯片巨头高通在内的诸多芯片公司均难以负荷独立建设晶圆厂的成本。


也正是因此,包括高通、苹果、联发科、华为、英伟达等企业大多把芯片设计方案交由台积电、联电、格罗方格等晶圆代工厂生产。台积电是全球最大的晶圆代工厂,根据知名分析机构 Gartner 统计,2016 年全球晶圆代工市场规模约 530 亿美元,台积电以 294.3 亿美元收入占比 56%。


不过,为了保持摩尔定律,使得芯片内晶体管数目保持每两年提升一倍的效率,晶圆制程生产线的成本已经攀升至天文数字,在 14nm 工艺之后,能够仍然追随摩尔定律的企业只剩下台积电、英特尔、三星三大巨头。三星进入代工业务晚于台积电,目前年收入约 48 亿美元,而英特尔则从去年才开始正式开放代工业务,三大巨头开始角逐于晶圆代工的高端市场。

 

每年 300 亿美元投资
2017 年 7 月 4 日,三星公司发布声明,称将耗费超过 180 亿美元投资多个半导体生产线。今年的二季度,得益于存储芯片大幅涨价,三星半导体业务收入暴涨 47%,首次超越英特尔成为全球最大的半导体公司。此次 180 亿美元投资仍将主要投资存储芯片业务以扩大产能。


同时,180 亿美元中,有超过 50 亿美元投资到晶圆代工厂。2017 年 5 月,三星已经正式把隶属于系统 LSI 部门的晶圆代工业务独立运营。在随后的三星晶圆代工论坛上,三星相关负责人还表示:“今年的目标是到年底,将晶圆代工的市占率从第四名提升到第二名。”此外,三星还计划在五年内将全球晶圆代工业务市场份额提升至 25%。


根据 IC insights 数据,近年来三星一直是半导体公司中资本支出最高的企业,2015、2016 年的资本支出分别为 130 亿美元、110 亿美元,且预计 2017 年为 125 亿美元。


与此同时,台积电财报显示,2012 年以来,台积电资本支出分别为 84.76、96.51、90.97、78.28、101.28 亿美元,累计 452.41 亿美元,年均 90.5 亿美元。从目前来看,2017 年台积电的资本支出仍将进一步增长,2017 年上半年,台积电资本开支已达 67.6 亿美元,同比 2016 年上半年的 34.1 亿美元增长 98%。为了进一步提升 10nm 产能,研发 7nm、5nm 工艺,其资本支出迅速增长。


同样,英特尔财报显示,2012 年至今,英特尔每年资本支出分别为 110.27、107.11、101.05、73.26、96.25 亿美元,累计 487.94 亿美元,年均 98 亿美元。根据预算,2017 年英特尔资本支出约 120 亿美元。英特尔执行副总裁 Stacy Smith 介绍,投资一个现代化的晶圆制造厂的成本已经超过 100 亿美元。


资本竞赛愈演愈烈,由于整个 IT 产业链都在追随摩尔定律,每一代最新工艺可能在几年之后就被淘汰。以英特尔为例,2010 年,英特尔率先推出 32nm 制程工艺,当时只有英特尔自己的酷睿芯片使用了 32nm 工艺。但如今,在英特尔的晶圆厂中,32nm 已经频临淘汰。20nm、14nm、10nm 制程是英特尔主打的产品。


每年百亿美元的游戏,如今只剩下三个玩家,诸如格罗方格、联电等公司,年收入均低于 50 亿美元,已经难以角逐高端市场。

 

摩尔定律仍将持续 10 年
虽然目前市场份额占比极低,但英特尔对接下来的竞争充满信心,英特尔公司执行副总裁兼制造、运营与销售集团总裁 Stacy Smith 称:“我们领先竞争对手至少 3 年。”


通过公开数据对比,英特尔 10nm 制程生产的芯片在晶体管密度、能耗、金属间距等多项指标上遥遥领先于三星、台积电的 10nm 工艺,Stacy Smith 表示:“友商的 10nm,其实只相当于英特尔的 14nm。”三星、台积电在 2016 年开始量产 10nm 芯片,而英特尔在 2014 年初发布了 14nm 的产品。


发布会上,全球第三大通信芯片生产商展讯通信 CEO 李力游作为英特尔目前公开的为数不多的客户发言,展讯有两款 14nm 的 4G 手机芯片在英特尔代工,李力游认为,采用英特尔制程使其芯片性能提升了约 50%。


事实上,英特尔最早在 2010 年成立 ICF 部门经营晶圆代工业务,但起初,英特尔要求客户必须使用自己的 X86 架构——英特尔希望借助遥遥领先的制程工艺扩大 X86 架构的影响力。当时,晶圆代工客户普遍是使用 Arm 架构的移动通信企业,这一要求将大多数客户拒之门外。在台积电客户结构中,移动通信客户占比超过 60%。2016 年,英特尔通过与 Arm 的合作正式开放代工,放弃了此前的强制要求。


需要指出,近几年,先进制程工艺的产能始终供不应求。无论是三星还是台积电,均把最新产能优先提供给高通、苹果两大客户。在台积电,这两大客户贡献收入占比超过了 30%。即便是华为也经常要排队等待,而更多的客户往往会等待二者产能充足之后才会进行最新工艺芯片的设计。


“英特尔的制程很先进,肯定会有不少公司尝试”,多位国内芯片设计企业人士告诉记者:“不过,英特尔也比较贵。但英特尔的入局肯定会给其他企业带来较大的压力,降低行业价格。”


目前,晶圆代工行业毛利润较高。2016 年,台积电毛利率首次突破 50%,达到 50.1%。2002 年以来,台积电的收入、利润、市值均增长了 10 倍以上。


而对英特尔而言,PC 市场近年来已经持续 5 年下滑,也影响到了公司的业绩。根据 Garnter 数据,2017 年第二季度全球 PC 出货量同比下降 4.3%,至 6110 万台,创下自 2007 年以来的最低纪录。受此影响,英特尔 PC 芯片收入也在持续下滑,最新工艺晶圆厂产能过剩,英特尔也迫切需要代工业务来扩大收入。不过,近年来英特尔一直维持在 60%以上的毛利率,三巨头之间是否会引发价格竞争,犹未可知。

 

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