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角逐14納米FinFET工藝 全球代工戰(zhàn)火再起

2015-01-14
關(guān)鍵詞: 14nm FinFET 代工

    全球代工的戰(zhàn)火再起,由之前的28nm向16nm/14nmFinFET工藝延伸。28nm制程可以認為是半導體業(yè)的拐點。因為一直以來依 尺寸縮小所推動產(chǎn)業(yè)進步至此發(fā)生巨大的變化,通常每兩年前進一個工藝節(jié)點,減少制造成本約50%的節(jié)奏,到了28nm以下開始減緩,部分情況下成本反而會 有所上升。反映到產(chǎn)業(yè)層面,企業(yè)向更小尺寸邁進的動力己不如從前。許多頂級的IDM大廠,從28nm開始執(zhí)行輕資產(chǎn)策略(fablite),擁抱代工。這 導致全球代工廠如日中天。

    特別是日前三星繼英特爾之后宣布14nm將量產(chǎn),使得代工爭奪戰(zhàn)中16nm/14nm訂單成為新的焦點。全球代工第一陣營中,原先有臺積 電、聯(lián)電及格羅方德(Globalfoundries),現(xiàn)在IDM超級大廠三星及英特爾也加入代工行列,導致代工第一陣營中的爭斗形勢呈現(xiàn)復雜化。

    蘋果與高通訂單成風向標

    三星與格羅方德聯(lián)盟可能提前進入14nm量產(chǎn),高通與蘋果的訂單會成爭奪焦點。

    全球代工的客戶70%來自fabless,而依目前的態(tài)勢,其中高通與蘋果兩家大戶的訂單成為爭奪焦點。反映出半導體業(yè)的推動力正由PC轉(zhuǎn)向移動終端,包括手機及平板電腦等,整個產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈發(fā)生大的改變。

    高通依靠向全球智能手機提供芯片及專利授權(quán),2013年銷售額己達248億美元,其中1/3來自授權(quán)費用。據(jù)Ddaily2014年5月的 數(shù)據(jù),在全球移動處理器市場中,高通市占率分別為:2011年48.7%、2012年42.9%、2013年53.6%。蘋果相應(yīng)分別為14.4%、 15.90%和15.70%。這是因為蘋果僅在手機及平板電腦中采用自己設(shè)計的處理器芯片,Mac計算機中仍采用英特爾芯片。

    高通在移動處理器行業(yè)擁有無可爭議的霸主地位,雖然說目前已經(jīng)有其他fabless廠商對于高通形成壓力,但其優(yōu)勢依舊非常明顯,各大品牌手機的旗艦機幾乎都清一色地使用了高通芯片。目前高通的高端芯片驍龍805,64位8核,采用20nm工藝。

    蘋果手中也握有大訂單,之前由三星代工,近期它自己設(shè)計的20nm制程A8芯片已部分移至臺積電加工。顯然臺積電是想繼續(xù)擴大戰(zhàn)果,爭取 2015年它的16nm生產(chǎn)線上可為蘋果的A9處理器代工。但是情況是錯綜復雜的,其中既有競爭關(guān)系,也有技術(shù)方面的問題。誰都清楚,2015年三星與格 羅方德聯(lián)盟可能提前進入14nm量產(chǎn),相比臺積電的16nm制程具有優(yōu)勢。連張忠謀也坦承這一步臺積電可能會落后,所以把希望寄托在2016年的10nm 制程決戰(zhàn)上。但是,三星與格羅方德聯(lián)盟有可能受到產(chǎn)能不足困繞,為未來競爭平添了變數(shù)。而目前臺積電已經(jīng)擁有20nm制程產(chǎn)能達7萬片/月。不管如何,高 通與蘋果的訂單會成為爭奪焦點,但是蘋果的原則是不把雞蛋放在同一個籃子里。

    代工戰(zhàn)場誰能勝出?

    臺積電在代工中獨霸的態(tài)勢,盡管近期內(nèi)無法動搖它,但是會受到侵蝕。

    代工業(yè)的成長不可能一蹴而成,其中臺積電的老大地位不可動搖。尤其是2009年張忠謀第二次執(zhí)掌公司以來,采用令人膽寒的積極投資擴張策 略,在2010年~2013年期間總投資達300多億美元,使得先進制程技術(shù)不斷推進,再次穩(wěn)固了代工龍頭地位,并取得十分喜人的結(jié)果。

    2013年臺積電總產(chǎn)能約月產(chǎn)130萬片(8英寸計),其中28nm產(chǎn)能為月產(chǎn)13萬片(12英寸計),全球市占率按銷售額計達80%。而 且它的28nm爬坡速度非??欤?011年第四季度它的28nm剛剛啟步,季銷售額才1.5億美元,至2012年年底已經(jīng)占年銷售額170億美元的 24%,達40.8億美元,2013年年底占近200億美元銷售額的37%,達到65億美元。

    以每月6萬片晶圓的產(chǎn)能來計算,臺積電20nm制程晶圓的平均價格估計在2014年第四季度達到每片6000美元,與28nm晶圓平均價格 (約4500美元~5000美元)相較有很大的提升。而估計其16nm/14nm的FinFET晶圓的生產(chǎn)成本約為每片4000美元,加上毛利率約 45%,銷售價格則為每片7270美元。如果臺積電對于20nm制程的預(yù)測準確,從整體上看它的20nm制程的市占率,將會在2014年第四季度時達到全 球的95%。

    由此可以看出臺積電代工老大地位不可動搖的原因:一是成品率高達90%,對手們可能約70%;二是擁有向客戶提供支持的約6300項IP專利,業(yè)界戲稱如有個“圖書館”一樣;三是產(chǎn)能迅速到位,如28nm的產(chǎn)能達月產(chǎn)13萬片,是格羅方德的3倍。

    臺積電在代工中獨霸的態(tài)勢,盡管近期內(nèi)無法動搖它,但是一定會受到侵蝕,也即它不太可能維持住48%以上的高毛利率。其中的爭奪既有 16nm/14nm也有28nm代工。28nm目前仍是主戰(zhàn)場,因為這一塊的全球市場規(guī)模約有80億美元~100億美元。三星與格羅方德聯(lián)盟的優(yōu)勢在于提 出了FD SOI的 28nm新工藝路線,對于要求更低功耗的芯片具有吸引力。另外,它們的代工價格一定會低于臺積電。

    至于聯(lián)電與中芯國際的28nm,盡管它們都聲稱馬上能準備好,但受限于產(chǎn)能,以及技術(shù)上的爬坡時間,想要獲得大的突破,尚需時間。

    另外,不可否認英特爾是個潛在對手。因為從工藝制程的技術(shù)水平以及研發(fā)投入上看,它肯定都是全球最領(lǐng)先的。但是,英特爾欲從IDM模式轉(zhuǎn)向 代工不是一件容易的事。一方面是把大量的產(chǎn)能轉(zhuǎn)向代工,英特爾從思想上尚未下最后的決心,英特爾處理器的平均毛利率高達68%,代工廠毛利率可無法有那么 高。另一方面,它缺乏代工所需配套的IP,這不是短期內(nèi)就能準備就緒的。所以近期英特爾的高管透露了其意圖,僅是通過代工來維持少數(shù)幾個高利潤率的客戶。

    產(chǎn)業(yè)格局前景難料

    在16nm/14nm區(qū)段,臺積電、三星、英特爾等各家,都不具備必勝把握。

    與28nm代工產(chǎn)業(yè)不同,未來全球16nm/14nm及以下的代工格局前景難料。因為目前全球半導體業(yè)的現(xiàn)狀是這樣的:從技術(shù)上每兩年前進 一個工藝節(jié)點,理論值是2013年14nm及2015年10nm,可實際上英特爾的14nm量產(chǎn)推遲到了2014年第四季度,相比正常情況延長了兩個季 度。臺積電更是靈巧,聲言2014年是20nm量產(chǎn)及2015年才是16nm量產(chǎn)的時間點。三星電子推出先進代工制程14nm FinFET的應(yīng)用處理器(AP)試制品,將先提供給高通、蘋果、超微(AMD)等主要客戶,但是目前它們的產(chǎn)能不足,三星才月產(chǎn)1萬~1.5萬片,格羅 方德才3.5萬片。兩者加總才月產(chǎn)5萬片。

    更關(guān)鍵的是,目前10nm工藝制程都是處于研發(fā)階段,包括英特爾、臺積電及三星在內(nèi),離真正量產(chǎn)尚有距離,其中的變數(shù)還很多。最樂觀的預(yù) 測,10nm制程也要到2016年才能量產(chǎn)。另外,10nm制程之后,究竟如何往下走,尚不十分清楚,其中包括EUV何時準備好難以預(yù)言,10nm時 193nm光刻工藝的成本與柵極材料的替代品的工藝等尚未完全就位。

    按Gartner的觀點,從近期來看,在1~2年內(nèi)FinFET的量產(chǎn),全球代工的產(chǎn)能需求不會超過月產(chǎn)5萬片。而到2018年前也不會有 大于月產(chǎn)25萬片的市場需求。而這樣的市場需求有兩家大的代工廠已經(jīng)足夠,所以現(xiàn)在眾多的一線代工廠紛紛進入FinFET工藝,未來一定會發(fā)現(xiàn)有人失聲。

    按Pacific Crest Securities的分析師的觀點,從投資規(guī)模計,16nm/14nm FinFET技術(shù)投資1萬片產(chǎn)能要12.7億美元的投資,再增加2萬片需25億美元的投資。

    還有一個不能言透的問題,技術(shù)方面誰能真正過關(guān),即成品率能同步嗎?據(jù)目前的態(tài)勢,無論臺積電的20nm量產(chǎn)還是英特爾的14nm量產(chǎn),都出現(xiàn)了推遲的現(xiàn)象,都有成品率的問題存在其中。所以,未來究竟誰的技術(shù)真正過關(guān)還需觀察。

    客觀地分析,英特爾占有一定優(yōu)勢。因為它從2011年的22nm節(jié)點就開始采用FinFET技術(shù),至今已經(jīng)是第二代了,經(jīng)驗相對多一些。否 則也不可能發(fā)生原是臺積電老客戶的Altera,突然轉(zhuǎn)向擁抱英特爾的14nm芯片代工的情況。還有,近期松下電子也下單給英特爾。足以證明其在技術(shù)方面 可能高出一頭。但是也不可否認,英特爾在代工方面尚有許多問題。所以在16nm/14nm這一區(qū)段,無論臺積電、三星與格羅方德聯(lián)盟,還是英特爾,哪家都 不具備必勝的把握。

    綜上所述,未來全球16nm/14nm及以下的代工格局前景難料。

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