《电子技术应用》

积电等三巨头竞争晶圆代工

2017/9/21 5:00:00

Intel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,Intel晶圆代工部门宣布与Arm达成合作,基于Intel 10nm制程工艺开发Arm芯片及应用。

如今,Intel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Intel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Intel、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、Intel、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Intel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Intel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,Intel财报显示,2012年至今,Intel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Intel资本支出约120亿美元。Intel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Intel为例,2010年,Intel率先推出32nm制程工艺,当时只有Intel自己的酷睿芯片使用了32nm工艺。但如今,在Intel的晶圆厂中,32nm已经频临淘汰。20nm、14nm、10nm制程是Intel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Intel对接下来的竞争充满信心,Intel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,Intel 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Intel的14nm。”三星、台积电在2016年开始量产10nm芯片,而Intel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Intel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Intel代工,李力游认为,采用Intel制程使其芯片性能提升了约50%。

事实上,Intel最早在2010年成立ICF部门经营晶圆代工业务,但起初,Intel要求客户必须使用自己的X86架构——Intel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,Intel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。

“Intel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,Intel也比较贵。但Intel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Intel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,Intel PC芯片收入也在持续下滑,最新工艺晶圆厂产能过剩,Intel也迫切需要代工业务来扩大收入。不过,近年来Intel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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