IC代工业:强者恒强弱者出局

 中国电子报、电子信息产业网  作者:
发布时间:2012-10-19
放大缩小
特约撰稿 莫大康

  进入新世纪以来半导体业呈现巨大变化,主要归结为:受全球经济大环境影响,半导体产业增长趋缓;众多一流IDM厂拥护fablite,或者采用合作开发模式,导致fabless占比上升,代工版图改变及产业的兼并重组加剧;12英寸硅片的导入与英特尔的两次工艺与晶体管结构方面革命性的突破,导致摩尔定律又延伸10年以上;3D及TSV封装技术可能成为下一波替代尺寸缩小的利器。业界都认为全球经济的大环境,包括GDP、消费者信心指数、失业率等将左右未来的半导体业。由此表明两个方面:一是半导体自身增长的动能不足,二是产业日趋成熟。未来硅基半导体业可能再难有两位数以上的成长。


8.1




    全球代工版图的改变

  全球代工版图两大阵营:第一为满足先进制程订单,拥有300mm生产线;第二为满足成熟产品市场。



  目前代工版图的改变主要集中在第一阵营中。全球代工业一直由中国台湾地区的台积电与联电双雄称霸,约占全球代工市场份额的70%。其中尤以台积电最为出色。

    台积电的优势在于能提供turn key完整的一站式服务,包括mask、第三方IP及封装等,它继续大幅地投资追赶先进制程工艺,毛利率与市占率持续上升。近期众多IDM大厂敢于拥抱代工,而把最先进制程的订单不得不都下给它。它的成功是经验的积累与人才济济,因此后进者不可能在近期超过它。

  然而台积电的担忧是要维持近50%的毛利率及50%的市场份额,有一定难度,后面有众多的追赶者,将蚕食它的市场份额。

  近期有报道,IBM、三星及GF三家公司将组成全球最大的芯片制造联盟,合作开发通用技术平台。三家公司对通用技术联盟都有独特的贡献,IBM和GF带来了90nm技术,三星的加入拓展了65nm和45nm技术,它们的目标都是为了对抗台积电在代工中的独霸天下。

  三星的加入,被称为“一只重近700磅的大猩猩”。虽然三星在逻辑工艺方面有优势,但是由于苹果与三星在终端产品方面是竞争关系,业界早就传言,苹果会把订单转交给台积电,仅是时间早晚的问题。另一方面,代工不仅依赖于技术,更多在于管理及经验的积累。所以三星在代工中的表现不可能如它的存储器那样出色,相信近期的三星仍是以存储器为主。

  GF(globalfoundries)有三个方面的优势:1.口袋深,阿布扎比公司的支持;2.技术上加入IBM为首的逻辑工艺平台,能缩小与台积电之间的差距;3.在德国、纽约与新加坡都有fab。由于美国是全球最大fabless基地,从文化及地域方面与西方的代工厂沟通方便,相比台积电有优势。因此未来GF非常可能超过联电,成为全球代工第二。

  目前排名第二的UMC有实力,但是它的业务重点有许多,包括设计、光伏、投资等,显然它也并不企图与GF在代工中决一高低。

  原先排名第三的中芯国际,属于第一阵营。在北京市政府支持下它将投资70亿美元,分期建设两条月产3.5万片的12英寸生产线,加上北京原有的月产4.0万片产能,预计将达10万片以上,充分显示中芯国际欲再次夺围的决心。

  总之,目前全球代工台积电稳居首位。后面虽有三家强手,三星、格罗方与联电在努力追赶,各有特点,但是不可能形成合力,仅能蚕食它的市场份额,减少它的毛利率。



    英特尔、三星与台积电+高通三足鼎立

    全球半导体业中大者恒大的趋势日益加剧,其中英特尔、三星与台积电+高通三足鼎立已成雏形。



  未来的三足将是什么态势目前尚在变化之中,前景难预料,但是以下两个趋势较为明朗:1.谁也无法独霸;2.决战在14纳米及450mm硅片。

    目前英特尔仍掌控全球处理器芯片,市占达80%以上,基本处于垄断地位。英特尔财大气粗,技术上确有优势,但是与ARM那种授权亲民模式相比,它的62%~64%毛利率是自身的一大障碍,因此英特尔的未来可以比喻为“笼中的狮子”,凶猛有余,但已伤不了他人。

    近年来三星在巩固存储器首位的前提下,积极扩大逻辑产品SoC及新的代工业务。它的代工销售额由2010年的4.0亿美元,迅速扩大到2011年的19.5亿美元,超过中芯国际成为全球第三,预期其2011~2015年的代工年增长率可达30%。近期三星开始切入设备产业,正好可以抢先占领这个新的商机。因此业界认为“三星掐住弱点锁喉震惊台积电”。

  综上所述,三星除了继续保持在存储器业中首位之外,随着尔必达的破产,它尚有机会把市占率扩大至50%。另外在代工中如果正如它自已的预测,年均增长达30%,那2015年它的代工销售额可达55.7亿美元,再加上SoC市场的扩充,三星将成为半导体业又一颗明星。

  台积电与高通是一对全球最成功的fabless+代工组合,它们分别是全球fabless及代工的首位。未来态势会怎么样?

  台积电的强项在于代工的管理、人才及配套的IP。目前已做到极致,似乎已碰到天花板的顶层,虽然它还能上升,但是留给它的空间已不多,其中48%的毛利率不可能持续。目前它的市占率已达50%,相信未来定会有变数。

  高通也是一家十分优秀的fabless,业界认为虽然它的手机芯片市占率高达45%,但它的成长主要依靠兼并的成功。

  近来英特尔扬言fabless已到终点,问题源自高通、Xilinx、Altera等fabless,因为台积电的产能不足而拿不到28nm产品。因为台积电的28nm产能扩充需要时间,而且也不能冒风险迅速扩大产能,这是IDM与代工在本质上的不同。业界传闻,为了共同的利益,未来很可能由fabless与代工合资建厂,然后再分配产能。这样的模式在英特尔与美光的合资NAND厂IMFlash中已经有过。



    未来半导体业会是什么样

  芯片的出货量会持续上升,新的器件结构会应运而生。



  跟踪先进工艺制程或者是“不”,已成为顶级芯片制造商的最困难决定。预计到2014年时全球仅存下10家,包括3家IDM厂、4家存储器厂及3家代工厂。再过5年可能有一半要出局,全球只剩下三足鼎立。

  从技术制程方面,14纳米可能是个坎。目前英特尔与台积电分别采用不同技术路线,英特尔高调宣称继续使用193nm浸入式光刻技术,不惜增加成本,采用两次图形曝光技术,甚至三四次。在10纳米节点时约2015年左右才准备导入EUV技术。而台积电认为它在14纳米时就准备采用EUV技术。实际上由于在工艺制程技术上台积电至少相比英特尔要滞后两年,因此从EUV的时间切入点两者都在2015年,实际上反映EUV设备在2015年左右才可能基本就绪。

  至于450mm硅片,看来势在必行。时间点也会推迟至2015年或之后,不过它能服务的技术节点可能仅只有两代,即10nm与7nm。不过这也无碍大局,因为450mm硅片的成本效益比300mm高。

  英特尔资深院士Mark Bohr在2011年12月的iEDM会上讲:传统的MOSFET已经服务我们30多年,未来为了继续提高功能,降低功耗与成本,一个方向选择高迁移率沟道材料如InGaAs等,尤其是量子阱FET(QWFET);另一方面提高“开关”速度,采用自旋晶体管、隧道晶体管、碳纳米管CNT’s或者石墨烯材料等。

  英特尔去年提出的3D、三栅晶体管结构是半导体业中又一次重大创新,具有深远意义。可以预计,半导体业前进的步伐不会止步。一是消费电子产品与互联网的结合,将使手机、平板等具个人特色产品的应用面持续扩大,芯片的出货量会持续上升,据预测未来各种电子装置的市场需求量将达1000亿台。另一方面,各种新的材料,包括新的器件结构会应运而生。相信全球半导体业的前景仍是十分诱人。



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    全球半导体产业近十年的发展



  2001年的互联网泡沫破裂导致半导体业经历了两年的调整,积聚能量直至2004年再次跃起。此后由于12英寸硅片的导入,产业开始又一轮的产能扩充竞赛,直至2008年第四季度世界金融危机的爆发。由于金融危机属于外部因素,而那时产业的基体仍是相当健康的,因此仅用6个季度时间半导体业又重新开始复苏。加上终端电子产品市场如苹果的iPhone、iPad等兴起,来势十分强劲,带领2010年半导体业进入又一个历史的高点,增长达32%。2011年对于全球半导体业有点失望,原本以为在2010年高增长的动能驱使下,产业至少该有10%左右的持续增长,实际上由于产业受全球经济大环境的影响迅速回调,半导体产业又进入一轮下降通道,导致2011年仅只有1%的增长。预测2012年的增长在1%左右。


 


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