晶圓代工先進位程跑道 競速晶元塔尖的「燒錢遊戲」

來源：內容來自第一財經日報，謝謝。

在過去，半導體市場的重點一直圍繞著傳統的晶元微縮，在器件中加入更多功能，然後在每個工藝節點上縮小器件。然而到了最近幾年，晶元在每個節點處的微縮都變得更加昂貴和複雜。如今，只有少數人能夠負擔得起在先進節點上設計晶元的費用

在2018年上半年，台積電全球市場佔有率已經達到56%，也就是說，全球有一半以上的半導體、晶元都來自於台積電。

晶元行業對於數字的高度敏感，越來越成為晶圓代工廠商以及晶元廠商的「緊箍咒」。對於處於金字塔尖的巨頭們來說，不無例外。

近日供應鏈傳出消息，稱台積電巨頭台積電已經贏得了2019年蘋果A13晶元的獨家訂單，加上此前的高通、華為、英偉達等廠商的訂單，明年台積電在全球專業晶圓代工市場份額有望升至60%。而在2018年上半年，台積電全球市場佔有率已經達到56%，也就是說，全球有一半以上的半導體、晶元都來自於台積電。

對於先進位程的熱情投資來自於晶元市場的需求爆發。比如華為明年推出的麒麟990以及高通驍龍的855（8510）都需要更先進的製程來提高市場的競爭力。集邦拓墣產業研究院分析師姚嘉洋對第一記者表示，製程越先進，面積越小，性能提升的同時功耗也會降低，一般來說，10nm對16nm，功耗大約會下降20%到30%。數字越小則代表了越先進的技術水準。

但從分析機構提供的數據來看，無論是晶元廠商還是晶圓代工廠商，越往「金字塔」走，承擔的壓力就越大。國際半導體市場研究機構ICInsights最新的報告指出，預計2018年全球四大純晶圓代工廠中，除了台積電，GlobalFoundries、聯華電子和中芯國際每晶圓平均收入都在下降。

ICInsights預測，未來5年能有能力投入先進位程的晶圓代工廠，只有台積電、三星以及英特爾，激烈競爭之下，一定會讓定價壓力一路延燒到2022年為止。

選手「退賽」

在過去，半導體市場的重點一直圍繞著傳統的晶元微縮，在器件中加入更多功能，然後在每個工藝節點上縮小器件。

然而到了最近幾年，晶元在每個節點處的微縮都變得更加昂貴和複雜。如今，只有少數人能夠負擔得起在先進節點上設計晶元的費用。根據IBS的數據，僅IC設計成本就從28nm平面器件的5130萬美元躍升至7nm晶元的2.978億美元。

ICInsights表示，台積電能保持一枝獨秀的地位，主要原因就是其幾乎壟斷了最先進位程工藝節點的市場。

事實上，全球四大晶圓代工廠每片晶圓的平均營收在2014年已經觸頂，達到1149美元，之後一路緩跌至2017年。ICInsights指出，製程技術的先進與否，影響了每片晶圓營收的高低，0.5μ8英寸矽晶圓每片平均營收只有370美元，20nm以下12英寸晶圓每片平均營收卻達6050美元。若以平方英寸平均營收來看，0.5μ製程技術與20nm以下製程技術，前者的平均營收7.41美元，遠遠不如後者的53.86美元。

出於市場的壓力，部分晶圓代工巨頭開始選擇「停下腳步」，檢討不斷「燒錢」投入先進工藝後帶來的後果。

在今年8月，格芯（GLOBALFOUNDRIES，原名格羅方德）正式對外宣布擱置7nmFinFET項目，並調整相應研發團隊來支持強化的產品組合方案。在第一財經記者獲得的一份資料中，格芯表示，在裁減相關人員的同時，一大部分頂尖技術人員將被部署到14/12nmFinFET衍生產品和其他差異化產品的工作上。

「客戶對半導體的需求從未如此高漲，並要求我們在實現未來技術創新方面發揮越來越大的作用。」格芯首席執行官湯姆·嘉菲爾德（TomCaulfield）表示，「今天，絕大多數無晶圓廠客戶都希望從每一代技術中獲得更多價值，以充分利用設計每個技術節點所需的大量投資。從本質上講，這些節點正在向為多個應用領域提供服務的設計平台過渡，從而為每個節點提供更長的使用壽命。這一行業動態導致設計範圍到達摩爾定律外部界限的無晶圓廠客戶越來越少。我們正重組我們的資源來轉變業務重心，加倍投資整個產品組合中的差異化技術，有針對性地服務不斷增長的細分市場中的客戶。」

而在前不久，也有消息稱英特爾將會把旗下的技術和製造業務拆分為三個不同部門，這被外界理解為10nm工藝遲遲無法大規模量產所導致的結果。

不管怎樣，聯電與格芯先後退出先進位程軍備競賽，加上英特爾的10納米製程處理器量產出貨時程再度遞延到2019年底，均顯示先進位程的技術進展已面臨瓶頸。

金字塔尖的競爭

三星似乎是目前台積電在先進位程「數字遊戲」中的唯一對手。

在近幾年來，三星在先進位程工藝方面一再取得對台積電的領先優勢，14/16nmFinFET、10nm工藝均先於台積電投產，而在台積電分析師會議舉行的同一天，三星宣布使用極紫外光刻技術（EUV）的7nmLPP工藝開始生產，叫板意味十足。

對於三星的動作，台積電高調反擊表示，手上已有100個7nm的流片客戶，應用在AI領域的高速運算晶元占多數，更重要的是，2019年第二代採用EUV技術的7nm將貢獻10億美元營收。

其中一位客戶就是華為，有消息稱海思麒麟990目前正用台積電7nmPlusEUV的工藝設計，預計在2019年一季度正式流片，而一次流片就至少花費3000萬美元，但華為並沒有對此作出回復。

而在高通的4G/5G峰會上，華為也是被提及最多的競爭對手。而為了「反制」對手，高通也在加快晶元模組的出貨節奏。現場的一名高通工作人員對記者表示，目前高通正在把AI的能力，覆蓋到更多的晶元組合中，包括驍龍675的AI性能提升了50%。

過去，三星電子與高通的合作可謂緊密，但由於三星7nm工藝遲遲未上，分析師稱高通最新的頂級移動晶元驍龍8150有可能轉由台積電代工，不過，在三星第二代採用EUV工藝的7nm晶元量產後，又迎來了變數。

「純晶圓代工廠每片晶圓的平均收入在很大程度上取決於工藝技術的最小特徵尺寸。」ICinsights最新的統計顯示，2018年，0.5μm/200mm每片晶圓的平均營收（370美元）和小於20nm/300mm每片晶圓創造的營收（6050美元）之間的差異超過16倍。

正是因為台積電小於45nm的工藝產品占其營收的大多數，這就使得該公司每片晶圓的營收在2013年到2018年之間保持2%的年平均複合增長率。但GlobalFoundries、UMC和中芯國際在這個周期內的年平均複合增長率則下滑了2%。而這也是三星為什麼在瘋狂投資先進位程的原因。

但對於大多數這一領域的遊戲玩家來說，並不是說成熟的製程市場沒有機會。

「減輕前沿技術領域的投資負擔將使格芯能夠對物聯網、IoT、5G行業和汽車等快速增長市場中對大多數晶元設計人員真正重要的技術進行更有針對性的投資，」Gartner研發副總裁SamuelWang表示，「雖然最先進技術往往會佔據大多數的熱搜頭條位置，但鮮少有客戶能夠承擔為實現7nm及更高精度所需的成本和代價。14nm及以上技術將在未來許多年繼續成為晶元代工業務的重要需求及驅動因素。這些領域將有極大的創新空間，可以助力下一輪科技發展狂潮。」

姚嘉洋認為，更多的代工廠商應該重點關注為高增長市場中的客戶提供真正差異化的產品，比如自動駕駛、物聯網和全球過渡至5G等新領域的強勁需求。

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