隨著5nm/7nm集成電路工藝需求的激增,每塊晶圓的收入也在攀升。盡管開發(fā)成本很高,但更小的節(jié)點可以為每個晶圓帶來更大的收益。
集成電路的成功和普及很大程度上取決于集成電路制造商能否繼續(xù)提供性價比更高的性能和功能。隨著主流CMOS工藝達(dá)到其理論、實踐和經(jīng)濟(jì)極限,降低集成電路(按功能或按性能)成本不可避免地與不斷增長的技術(shù)和晶圓廠制造學(xué)科聯(lián)系在一起。
IC Insights的2021年版《 McClean報告》(于2021年1月發(fā)布)中提供的數(shù)據(jù)指出,許多無晶圓廠的IC公司都在爭先恐后地要求使用7nm和5nm工藝節(jié)點制造他們的前沿器件,包括高性能微處理器、低功耗應(yīng)用處理器和其他先進(jìn)邏輯器件。圖1所示為目前邏輯和代工供應(yīng)商的一些迭代產(chǎn)品。
特別是在晶圓代工領(lǐng)域,采用領(lǐng)先工藝制造具有明顯優(yōu)勢。2020年,臺積電是唯一一家同時使用7nm和5nm工藝節(jié)點制造IC的純代工企業(yè)。并非巧合的是,由于許多頂級的無晶圓廠IC供應(yīng)商——16家2020年收入超過10億美元的無晶圓廠IC公司——都計劃使用這些最先進(jìn)的工藝生產(chǎn)最新設(shè)計,其每塊晶圓的總營收在2020年顯著增加。
四家純代工企業(yè)中有三家在2020年享有較高的每片晶圓營收(GlobalFoundries去年每片晶圓營收下滑1%)。臺積電為1634美元,這個價格比GlobalFoundries高出66%,是聯(lián)電和中芯國際每晶圓收入的兩倍多。
預(yù)計到2021年,臺積電的資本支出將達(dá)到250億美元,該公司將擴(kuò)大這些節(jié)點的可用產(chǎn)能,并在今年開始風(fēng)險生產(chǎn)3nm芯片,預(yù)計2022年開始量產(chǎn)。
除了代工和邏輯IC制造外,三星、美光、SK Hynix和Kioxia / WD等存儲器供應(yīng)商都在使用先進(jìn)的工藝來制造其DRAM和閃存組件。無論設(shè)備類型如何,IC行業(yè)都已經(jīng)發(fā)展到只有極少數(shù)的公司可以開發(fā)前沿工藝技術(shù)并制造前沿IC的地步。不斷增長的設(shè)計和制造挑戰(zhàn)以及成本已經(jīng)將集成電路領(lǐng)域劃分為有與無。隨著頂級生產(chǎn)商所持份額的增加,各個IC產(chǎn)品領(lǐng)域的市場份額構(gòu)成已成為“重中之重”,留給剩余競爭者的空間很小。