晶圓巨頭們搶食成熟制程
晶圓巨頭們搶食成熟制程
晶圓代工是個(gè)賺錢的行當(dāng)，但也是最困難的行業(yè)之一。半導(dǎo)體行業(yè)老大吃肉，老二喝湯，現(xiàn)在老二們的湯也要不保了？過去幾年早已放棄先進(jìn)制程追逐的二線晶圓廠們，這幾年摩拳擦掌好容易將成熟制程的內(nèi)功練的爐火純青，又等來了市場(chǎng)應(yīng)用多面開花、汽車芯片大爆發(fā)之際，正準(zhǔn)備大展拳腳的時(shí)候，不料，一線晶圓廠們，又殺回來了。在摩爾定律逼近極限的情況下，先進(jìn)工藝進(jìn)展緩慢，一線晶圓廠如臺(tái)積電、三星、英特爾等調(diào)轉(zhuǎn)矛頭開始發(fā)力成熟制程。格芯、聯(lián)電、中芯國際等其他二線晶圓廠慌了。
一線晶圓廠搶占成熟制程
芯片代工龍頭臺(tái)積電位居龍頭的秘訣之一就是稱霸成熟/特殊制程，仰仗的便是其驚人的產(chǎn)能。據(jù)了解臺(tái)積電超過一半的產(chǎn)出，皆為成熟和特殊制程。今年第三季度，臺(tái)積有46%營收來自這兩種制程。在此，讓我們來看下臺(tái)積電的特殊制程都有哪些？臺(tái)積電的專業(yè)技術(shù)組合包括MEMS、CMOS圖像傳感器、嵌入式NVM、RF、模擬、高壓和BCD-Power等。而這些技術(shù)大多采用的是成熟的工藝節(jié)點(diǎn)。16nm及以上被認(rèn)為是成熟的制造節(jié)點(diǎn)。
臺(tái)積電在今年6月份宣布，到2025年前將成熟與特殊制程產(chǎn)能提升50%，該計(jì)劃包括將在臺(tái)灣、日本和大陸建設(shè)新芯片廠獲擴(kuò)大產(chǎn)能。相對(duì)而言，臺(tái)積電成熟制程的擴(kuò)充更專注于特殊制程（特殊制程是替客戶量身打造的客制化制程），逐步提高特殊制程在成熟制程的應(yīng)用占比，進(jìn)而支持客戶群增長所需。臺(tái)積電的重點(diǎn)是在28nm能力的晶圓廠，28nm作為臺(tái)積電經(jīng)典的Pre-FinFET制造工藝可行的最后一代，也被稱為生產(chǎn)簡單、低成本芯片的“甜蜜點(diǎn)”。臺(tái)積電也希望還在使用舊節(jié)點(diǎn)的客戶能夠過渡遷移到28nm工藝。
三星這幾年一直在和臺(tái)積電你爭我趕，三星欲回代工龍頭的雄心路人皆知，所以三星也在搶攻成熟制程，以削弱臺(tái)積在晶圓代工市場(chǎng)的獨(dú)霸地位。三星的晶圓代工事業(yè)鎖定的CMOS圖像傳感器所需成熟制程產(chǎn)能，進(jìn)而確保新客戶提高獲利能力。三星在CIS市占率排名第二，無論是生產(chǎn)還是實(shí)力都很雄厚，向市場(chǎng)開發(fā)一部分代工業(yè)務(wù)，也是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。據(jù)BusinessKorea報(bào)導(dǎo)，三星晶圓代工部門計(jì)劃在2024年前讓成熟/特殊制程節(jié)點(diǎn)新增10條產(chǎn)線，計(jì)劃在2027年將成熟制程和特殊制程的產(chǎn)量提高2.3倍(和2018年水平相比)。成熟制程是指10納米、14納米、28納米、65納米、180納米等傳統(tǒng)制程芯片。另外，三星將增設(shè)17納米產(chǎn)線生產(chǎn)高檔影像傳感器，與現(xiàn)行的28納米制程并行。
另外一個(gè)重要的成熟制程代工參賽者就是英特爾，英特爾的IDM2.0戰(zhàn)略實(shí)施之后，代工業(yè)務(wù)就是其很重要的一項(xiàng)變革。今年2月份，英特爾宣布將以54億美元收購以色列公司高塔半導(dǎo)體（Tower）。英特爾在2022年第三季度財(cái)報(bào)中，透露他們已經(jīng)簽訂了全球TOP10半導(dǎo)體設(shè)計(jì)廠商中的7家。據(jù)eeNews Europe網(wǎng)站嘗試分析“七大客戶”成分，認(rèn)為包含高通、博通、Marvell和Cirrus Logic，以及已確定的英偉達(dá)、聯(lián)發(fā)科、瑞昱。前不久，英特爾還與聯(lián)發(fā)科達(dá)成了合作，英特爾宣布將為聯(lián)發(fā)科數(shù)字電視及成熟制程的WiFi芯片代工，英特爾代工的工藝是Intel 16，本質(zhì)上是Intel的22nm工藝的改進(jìn)版。所以目前英特爾代工的工藝重點(diǎn)也是成熟節(jié)點(diǎn)。
他們發(fā)力成熟制程的原因主要有這么幾點(diǎn)：一是除了CPU、GPU和移動(dòng)SoC這樣以先進(jìn)制程節(jié)點(diǎn)為主的芯片之外，其他大量的的芯片很多是使用成熟制程；另一個(gè)現(xiàn)在智能手機(jī)、智能家電和電腦中使用的數(shù)十種芯片和傳感器，這些零件使用的是相對(duì)先進(jìn)些的成熟制程，而且使用數(shù)量和復(fù)雜性還在提升；再者，當(dāng)前車用電子的芯片含量正在不斷增長，幾年后，每部汽車中的芯片數(shù)量將增長到1,500個(gè)以上，汽車電子需求中80%是成熟制程，這也是一線晶圓代工廠們回攻成熟制程很重要的一個(gè)原因。
還有一個(gè)特殊的原因，大陸許多高階AI芯片以及計(jì)算芯片使用不了先進(jìn)工藝，于是開始思索更改設(shè)計(jì)，通過使用多顆成熟制程芯片取代單一高階進(jìn)程的芯片，保證出貨。此舉也變相的使成熟制程芯片同步倍數(shù)增加。
蠶食二線晶圓廠“蛋糕”
但是如一線晶圓廠對(duì)成熟制程大刀闊斧的擴(kuò)張，勢(shì)必對(duì)格芯、聯(lián)電、中芯國際以及其他二線晶圓廠造成一定的威脅，而且一線晶圓廠有先進(jìn)工藝的優(yōu)勢(shì)，假如再出一些捆綁優(yōu)惠政策，將進(jìn)一步?jīng)_擊二線晶圓廠。英特爾的代工業(yè)務(wù)已經(jīng)走上了正軌，如上文所述，英特爾代工業(yè)務(wù)搶食的客戶多是一些成熟制程的業(yè)務(wù)。三星晶圓代工部門副社長指出，三星的晶圓代工客戶從2019年來已增加至2倍以上，且預(yù)估2027年將擴(kuò)增至5倍。成熟產(chǎn)能正在被一線晶圓廠一點(diǎn)點(diǎn)蠶食。
二線晶圓廠在成熟制程的押注可不小。
據(jù)悉，聯(lián)電今年的資本支出達(dá)到23億美元，這是其放棄先進(jìn)制程研發(fā)以來最高的記錄。聯(lián)電的主要投資集中在22/28nm的制程節(jié)點(diǎn)。聯(lián)電也攜手大客戶簽下長約，擴(kuò)充在臺(tái)南科學(xué)園區(qū)的12英寸廠Fab12A的P5及P6廠區(qū)產(chǎn)能。
中芯國際這兩年也一直在擴(kuò)產(chǎn)，2021年8月26日，中芯國際宣布擬投資75億美元，在天津建設(shè)12英寸晶圓代工生產(chǎn)線項(xiàng)目，規(guī)劃建設(shè)產(chǎn)能為10萬片/月，可提供28納米至180納米不同技術(shù)節(jié)點(diǎn)的晶圓代工與技術(shù)服務(wù)。
華虹正在啟動(dòng)回A上市，擬募資180億元分別投入到華虹制造(無錫)項(xiàng)目、8英寸廠優(yōu)化升級(jí)項(xiàng)目、特色工藝技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)項(xiàng)目和補(bǔ)充流動(dòng)資金。
據(jù)全球光刻機(jī)設(shè)備巨頭ASML的說法，盡管當(dāng)前的宏觀經(jīng)濟(jì)環(huán)境造成了不確定性，但ASML看到，幾乎所有客戶都在搶成熟制程設(shè)備。根據(jù)VLSI的數(shù)據(jù)，自2021年開始，成熟制程晶圓廠設(shè)備的支出翻番，此后更是以較快的速度增長。產(chǎn)能上開足馬力，接下來就是搶市場(chǎng)、搶客戶的時(shí)候。
就拿車用芯片代工這一市場(chǎng)來說，幾乎讓所有晶圓廠紛紛紅了眼。臺(tái)積電拿下了70%的車規(guī)MCU。三星正在躍躍欲試欲規(guī)劃汽車芯片新工廠。聯(lián)電深耕多年的成熟制程也在發(fā)威，今年以來在車用芯片領(lǐng)域大布局，聯(lián)電已經(jīng)拿下多項(xiàng)國際大廠指標(biāo)認(rèn)證，包括英飛凌、恩智浦、德州儀器、Microchip等。格芯于2021年9月宣布投資60億美元擴(kuò)產(chǎn)將汽車芯片產(chǎn)量翻倍。華虹攜手斯達(dá)半導(dǎo)的車規(guī)級(jí)IGBT芯片暨12英寸IGBT已于去年6月實(shí)現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)。
在第三代半導(dǎo)體這個(gè)市場(chǎng)，也是晶圓廠追捧的一個(gè)熱門領(lǐng)域。雖然第三代半導(dǎo)體的產(chǎn)值很小，即使再過5年也可能不超過整個(gè)半導(dǎo)體市值的1%，但是新材料衍生的商機(jī)，將是硅達(dá)不到的，所以晶圓廠本著提升競爭力的角度也是不可不爭的。
臺(tái)積電自是不必說，臺(tái)積電在2014年就開始在6英寸晶圓廠制造GaN組件。聯(lián)電主要是通過轉(zhuǎn)投資聯(lián)穎切入，聯(lián)電初期也是在發(fā)展GaN技術(shù)。世界先進(jìn)從2018年就開始朝量產(chǎn)GaN芯片的目標(biāo)努力，世界先進(jìn)于今年11月22日宣布，公司的 8 英寸 0.35 μm 650 V GaN-on-QST 加工技術(shù)平臺(tái)已完成系統(tǒng)的客戶端驗(yàn)證和可靠性首批產(chǎn)品，正式進(jìn)入量產(chǎn)階段。格芯在今年11月拿了美國3000萬美元的聯(lián)邦資金后，正在推動(dòng)下一代代硅基氮化鎵(GaN)的開發(fā)和生產(chǎn)。
寫在最后
從汽車用MCU到家電用電源管理芯片，成熟制程芯片無所不在。資本指出是衡量未來增長的一個(gè)很好的指標(biāo)，這表明公司愿意花錢來增加市場(chǎng)份額和增加銷量。但在成熟制程的這場(chǎng)大戰(zhàn)中，晶圓代工廠商們，前途未卜，有產(chǎn)能過剩的隱憂，有越來越多競爭對(duì)手的加入。
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