代工之争,燃烧在芯战后方的狼烟

芯片
五矩研究社
柯基
2019-09-18 · 20:25
[ 亿欧导读 ] 在全球战情复杂的芯片战场之中,对于入局稍晚一步的新生晶圆代工企业来说又意味着什么?
芯片,半导体,芯片,半导体 图片来自“Unsplash”

9月11日凌晨,在一年一度的苹果秋季发布会上,除了公布全新iphone之外,还有苹果全新的A系列芯片——A13仿生芯片。

在介绍芯片环节中,让网友们感到惊讶的是今年苹果也玩起PPT与友商芯片性能进行了对比,其中除了有骁龙855和骁龙845之外,华为P30 Pro使用的麒麟980也赫然在列。

虽然这在苹果发布会上很少见,但这种与友商芯片对比的形式,已然成为了新品手机发布会上说明自己手机好坏最硬核的证明,所以在手机发布会的现场上,其实也是芯片品牌厂商PK的战场。

在芯片厂商尽情地在前场激情厮杀的同时,后方芯片制造也隐藏着更加激烈的战场,在这场没有硝烟的争夺中,发生过太多尔虞我诈,而且有时候如果竞争过于激烈还容易发生擦枪走火殃及前方战场的惨案。

而在全球战情复杂的芯片战场之中,对于入局稍晚一步的新生晶圆代工企业来说又意味着什么?

点沙成金,分工而制 

还记得1946年2月14日,世界上第一台电子计算机ENIAC在美国问世,它是一个由17468个电子管、6万个电阻器、1万个电容器和6千个开关组成,重达30吨,占地160平方米的庞然大物,但如果将其和现在的计算机相比,计算能力还不如今天的便携计算器。

73年后,现在的计算机已经薄到可以随身携带,而且运算能力也大大加强,这一切全都仰赖着半导体的发现和电子电路的发展。

世界上首次发现半导体的人是英国电子学之父法拉第,从那以后,这种处于绝缘体到导体之间且拥有可控导电性的材料便开始应用在电子器件上,尤其在二次世界大战期间,因战事对雷达和无线电技术的大量需求,英美军方开始加大投入研究半导体器件。

然而最初被人们所认识的半导体大多为金属硫化物或氧化物,这些并不是制造电子器件的最佳材料,加上慢慢人们开始意识到用电子管制造的机器不仅体积庞大,而且造价也十分昂贵,1947年12月,贝尔实验室的肖克利、布拉顿、巴顿用锗制造出了第一个晶体管。

相较于真空三极管,由晶体管构成的计算机更小、更省电,同时运算速度也大幅度的提高,但到此为止电路还是由分立元件构成,直到德州仪器的杰克基尔比无意中生成的一个想法。

1958年,他在锗半导体芯片上添加了三极管等多个元件,并将元件之间用细金属连线连接,从而形成了世界上一块集成电路,此后不久,仙童半导体的诺伊斯也在第二年研制出了另一种基于硅平面工艺的集成电路。

集成电路彻底改变了电子产品的样貌,不过自然界锗含量非常有限,相反硅在地球上的存量倒是十分丰富,地上随处可见的沙子主要成分就是二氧化硅,再者二氧化硅在常温常压下有着非常好的强度和耐腐蚀性,所以集成电路的原材料便从锗换成了硅。

此后仙童半导体因发明者的身份迎来了短暂辉煌,到仙童半导体没落后,涌现出如英特尔、AMD等多家半导体公司均坐落在美国西海岸的一条狭长地带,久而久之这个地方的名字也就成为了世界各地半导体工业聚集区的代名词,它就是硅谷。

如果说硅谷见证了世界半导体的高速发展,那么英特尔的创始人戈登·摩尔则预言了晶体管的发展速度,即“当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数目,约每隔18-24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍”。

1568791848678298.jpg

摩尔定律下近年来微处理器晶体管个数发展(维基百科)

的确在摩尔定律的预测之下,集成电路上的晶体管数量从上世纪六十年代的不到10个,增加到八十年代10万个、九十年代增加到1000万个、再到现在高达数亿至103亿个,因此摩尔定律也成为了后续半导体公司互相追赶的标杆。

而早期半导体公司多是从IC设计、制造、封装、测试到销售都一手包办的整合元件制造商(简称IDM), 但越往后由于半导体晶片的设计和制作越来越复杂、花费越来越高,单独的一家半导体公司往往难以负担从上游到下游的高额研发与制作费用。

于是从1980年代末期开始,半导体产业逐渐走向专业分工的模式,分成专门负责设计的上游公司和负责封装与制造生产的下游企业,然而促成这种分化的开始则是源于台积电的成立。

1987年,当张忠谋准备创立台积电的时候,世界上的半导体产业已由英特尔和德州仪器为代表的IDM大厂把持着,张忠谋心里清楚,迎面对抗这些大厂无疑是以卵击石,故而他决定另辟蹊径,将台积电打造成一家专门的晶圆代工公司。

此后台积电便最先在晶圆制造的产业链中开辟出了一条只负责芯片制造或封测的独特代工模式,即人们常说的Foundry模式,而且台积电的成功也让这种新兴的Foundry模式迅速发展,成为半导体产业的主要模式。

不久在台积电的周围出现了多方势力前来“抢肉吃”,可对最早占据高地的台积电来说局势早已成“易守难攻”之势,这么多年台积电一直稳居晶圆代工龙头的宝座,而且连后几名的排名也鲜有变化。

不过即使表面再毫无波澜,只要不是一滩死水,水面之下也会有暗潮涌动,晶圆代工也是一样。

高处不胜寒,还不如主动出击 

张忠谋做了第一个敢吃螃蟹的人,随着新的模式逐渐被市场所接受,开始苦尽甘来的时候,却引来了台湾省另一家半导体公司——联华电子的战火。

联电是一家拥有多年历史的IDM公司,为对抗台积电,1995年不惜放弃自有品牌,转型为纯专业晶圆代工厂,与美国、加拿大等地的11家IC设计公司合资成立联诚、 联瑞、联嘉晶圆代工公司。

两年后,晶圆厂开始投入试产并取得喜人的产出,就在联电逐渐看到打败台积电的希望,摩拳擦掌地放出“联电在两年内一定干掉台积电”豪情壮语的两天后,一场无情的大火摧毁了联电旗下的联瑞厂房。

这场大火不仅毁掉了价值百亿厂房,还葬送了原本预计盈利20亿元的订单,一时之间,联电从英姿勃发变为债台高筑,错失半导体发展高峰期不说,还造成了大量订单客户流失。

联电的遭遇只能归因于“流年不利”,而不是败倒在和台积电正面技术比拼之下,所以在联电心中不免留有一丝遗憾,而另一边台积电依靠稳扎稳打依然坐稳老大的位置,同时台积电心里也清楚如果一直处于高位不免总要担心会有人爬上来将自己推下来,最好的办法还是自己足够强大。

当半导体元件越来越小,不仅晶圆本身需要进步,中间负责连接的金属导线也需要更新,当时解决导线落后问题的解决方法主要有两种,一种是直接换材料,用电阻更低的铜代替铝,另一种则是选用Low-K Dielectric (低介电质绝缘) 作为介电层材料。

恰好2000年,来自美国的专利“富人”IBM就带着铜制程和Low-K材料的0.13微米新技术同时找到了台积电和联电兜售,面对现成的新技术,联电欣然接受,而台积电则是选择自己研发。

可让联电万万没想到IBM的技术只限于实验室,在现实制造上良率过低,达不到量产。反观台积电2003年自主研发的0.13微米制程技术得到了客户的好评,从营业额又一次大大拉远了联电追赶的距离。

眼看着台湾省已经再无和台积电比拟的对手存在,台积电便放眼国际,用主动出击的策略开始挑战IDM大厂,首先迎战的就是亚洲战区的三星。

当时三星不仅自己设计生产处理器,自给自足自己的电子产品,还手握苹果手机处理器订单,可以说是要风得风要雨得雨,不过伴随着后期三星手机与苹果手机出现摩擦,台积电马上看准三星和苹果打官司关系出现裂痕的时机,2014年开始打进了苹果A系列处理器供应链之中。

被台积电抢走苹果这块蛋糕之后,在2015年,二者之间的局势又一次出现了逆转,而这次是在制程上。

1568791894111499.jpg

图源:西南证券

之前在20nm制程上台积电是领先于三星的,然而不久前还在苦恼20nm制程的良率问题的三星却摇身一变,跳过16nm直接推出14nm制程,从落后到领先仅用了不到半年的时间。

三星的外挂式增长让外界开始将原因归咎于从台积电离职后归入三星门下的梁孟松身上,梁孟松曾在台积电立下比比战功,2009年离开台积电后,被三星挖角,也是在三星任职期间,三星的制程技术得到了飞速发展,2011年底台积电正式以泄露行业机密为由起诉梁孟松。

当然一个公司的进步不能全都归结在一个人身上,只不过一切都太过于巧合,结束官司后,梁孟松也从三星出来,于2017年10月正式加入中芯国际,然而历史总是如此地相似,在梁孟松加入之前,台积电也曾用相同的手段对待过中芯国际这个新兴的半导体公司。

中芯国际与台积电的联系始于中芯国际的创始人——张汝京。

在创办中芯国际之前,张汝京曾在台湾省创立了一家名为世大的半导体公司,这是继台积电、联华电子之后,台湾的第三家晶圆代工厂商,后来随着世大越做越大,开始威胁到台积电在台湾的地位,所以张忠谋便出面和张汝京讨论收购世大的计划。

2000年台积电收购世大半导体,同年8月24日,中芯国际正式在上海建厂打桩,之后仅用13个月的时间,中芯国际就拥有了一座八英寸晶圆代工厂,这个速度堪称业界奇迹。

而中芯国际高速发展的同时却引来了台积电的频繁诉讼骚扰。

原因是张汝京在创立中芯国际的时候,初创团队大多数是原来台积电的老员工,2003年8月,在中芯国际即将在香港上市的关键时刻,台积电看准时机,在美国加州以离职员工涉嫌泄露商业机密为由起诉中芯国际,此后台积电用相同的手法多次骚扰中芯国际。

面对台积电无休无止的官司,二者的矛盾终于在2009年9月彻底爆发,距上一次纠纷和解仅隔1年零7个月,台积电第四次对中芯国际提起诉讼并取得了胜诉,而在双方就赔偿细则签下和解协议的几个小时后,张汝京用自退的方式结束了这场与台积电的羁绊。

虽然中芯国际为此付出了惨痛的代价,但并没有阻挡中芯国际的飞速发展,如今它已稳居全球前十大纯晶圆厂排名中前五之位。

而对于战役的胜利者台积电来说,征程还远远没有结束,反而此时的战局已呈现金字塔之势,越接近塔尖的位置承受的压力就越大,而且稍有不慎还会连累到前方上游企业身上。

牵一发而动全身

制造芯片的每一个环节都无比关键,环环相扣,只要一环掉队,往往就会产生牵一发而动全身的多米诺效应,晶圆代工虽没有设计厂商那般光环万丈,却是整体中最基础也是最关键的一环,就像水电煤气一样,平时很容易被人忽略,但如果哪天出了问题就会影响正常生活。

最近一家榜上有名的代工厂与台积电的官司就波及到了上游企业,只不过这次官司的原告不再是台积电,而是来自美国的格芯。

格芯是2009年3月从AMD公司拆分出来的晶圆厂,虽说是根正苗红,但在代工业务上走得却相当坎坷,例如当台积电在2011年量产28纳米制程的时候,格芯足足晚了一年多才正式量产,所以创立至今,格芯的营利始终是负数,尤其2014这一年净亏损竟高达15亿美元。

其实导致亏损大部分原因是出在格芯自己身上,因为格芯的14纳米FinFET工艺是来自三星授权,而7纳米制程技术也全靠2014年买下的IBM半导体事业获取的,没有自主研发能力让格芯在这个用技术说话的行业举步维艰。

而且在摩尔定律之下,要想在制程上不掉队,就要投入高额的研发经费,这恰恰是格芯拿不出来的,终于2018年8月27日,格芯再也挺不住,宣布搁置7奈米以下制程技术,然而就在一周前,联电也宣布不再投资12纳米以下的先进工艺。

格芯的体量已无单挑台积电的实力,但这几年边敲侧击格芯也没有坐以待毙。

2017年格芯曾向欧盟执行机构欧洲委员会指控台积电操控市场,2018年又向中国主管部门对台积电提起反垄断调查,加上今年8月26日发生的格芯在美国及德国法院控告台积电及其客户侵犯公司16项专利技术。

格芯一次次骚扰台积电是希望借此动摇台积电客户向台积电施压并影响其决策,为自己博取一丝利益,只不过这次格芯的炮火不仅指向台积电,还包括苹果、博通、高通、英伟达、思科、谷歌、联想在内的多家高科技企业。

格芯在提起法律诉讼的同时,还申请了法院禁制令,以阻止台积电使用侵权技术生产的产品被进口至美国和德国,所以一旦台积电和格芯之间的官司破裂,格芯的做法将直接威胁到台积电的客户们。

1568791933363186.jpg

代工厂商竞争“误伤”案例不只格芯和台积电这一次,当初三星为和台积电抢回苹果芯片的时候,曾在制程上穷追不舍,终于在2015年推出的iPhone 6s上和台积电一起为苹果A9处理器代工。

只不过三星在追赶台积电的过程中未免过于急躁,导致台湾省发行的iPhone 6s中,由三星14nm代工的手机在效能和电池续航力上都不及台积电16nm代工的版本,从而引发了苹果芯片门事故。

都说鹬蚌相争渔翁得利,可在当年的这场三星和台积电竞争中,苹果首次采用的双代工模式非但没占得便宜,反而遭到用户大规模退货,此后苹果手机处理器便长期由台积电代工。

可以说,芯片制造到销售,只要是芯片产业链上的公司其实都是“一根绳上的蚂蚱”,然而当全球化将他们的命运紧密地联系在一起的时候,起步较晚的新生晶圆代工们又将如何自保甚至是逆袭?

新生大陆:机遇与挑战

根据拓墣产业研究院公布的最新报告显示,2019年第二季晶圆代工业者排名前五与去年相同,台积电以49.2%市场份额稳居第一,与第二名三星拉开一定的差距,反而第三至第五名份额相差不大。

由此可见,未来晶圆代工厂之间最激烈的战火将在第一二名之间发生,不过在摩尔定律的重压之下,虽然台积电和三星还在制程上穷追猛打,但从近几年开始,摩尔定律即将失效的言论便开始层出不穷。

今年一月份,英伟达CEO黄仁勋在CES 2019展会上,就这样预测了摩尔定律即将结束的未来:“摩尔定律过去是每5年增长10倍,每10年增长100倍。而如今,摩尔定律每年只能增长几个百分点,每10年可能只有2倍。因此,摩尔定律结束了。”

在视频网站上,名为DataGraph的账号也上传了一段关于50年间摩尔定律vs.CPU/GPU发展进程的视频。

不到5分钟的视频中,将1965年提出摩尔定律开始一直演示到2019年,而越到最后,后期产品的更新速度越来越跟不上摩尔定律的速度,直到屏幕上显示出2025年摩尔定律即将结束的结论。

不论摩尔定律未来是否会失效,半导体发展至今,台积电和三星也还是不断在突破极限,反而近年来,摩尔定律失效现象带来的芯片制造厂商进步放慢,对新生的半导体企业来说未必不是一件利好信息。

要知道排名三四的格芯和联电都已在制程上止步,此时正好是第五名的中芯国际赶超前面两座大山的时机。

所以较之与格芯和联电制程停步,三星台积电制程暂缓,现在新生的“中芯”面临是挑战更是实现逆袭的机遇。

本文已标注来源和出处,版权归原作者所有,如有侵权,请联系我们。

各工作岗位将被AI取代的概率

选择岗位,查看结果

制图员和摄影师

87.9%

参与评论

最新文章

1、 若贵平台是网站或者APP,在进行单篇原创文章转载时,需在文章标题或者导语下方,注明文章来源以及作者名称;若寻求5篇及以上的长期内容合作,需与亿欧公司内容运营部门取得联系,并签订转载合作协议。

【若贵司平台转载亿欧公司原创文章已经超过5篇,请及时与我们联系补签转载合作协议,计算时间以2019年2月10日之后为准】

2、 若贵平台是微信公众号,在进行单篇原创文章转载时,请联系亿欧公司内容运营人员进行单篇文章的白名单开通,同样需要注明文章来源及作者名称;若寻求2篇及以上的长期内容合作,需与亿欧公司内容运营部门取得联系,并签订转载合作协议。可将公司全称(简称)、公司网址、微信公众号、微信或者电话等信息发送至hezuo@iyiou.com,会有工作人员与您取得联系。

关闭

快来扫描二维码,参与话题讨论吧!

快捷登录 密码登录
获取验证码

新用户登录后自动创建账号

登录表示你已阅读并同意《亿欧用户协议》

快捷登录 密码登录

账号为用户名/邮箱的用户 选择人工找回

关联已有账户

新用户或忘记密码请选择,快捷绑定

账号为用户名/邮箱的用户 选择人工找回

快速注册

获取验证码

创建关联新账户

发送验证码

找回密码

获取验证码
账号为用户名 / 邮箱的用户 选择人工找回

未完成注册的用户需设置密码

如果你遇到下面的问题

我在注册/找回密码的过程中无法收到手机短信消

我先前用E-mail注册过亿欧网但是现在没有办法通过它登录,我想找回账号

其他问题导致我无法成功的登录/注册

请发送邮箱到service@iyiou.com,说明自己在登录过程中遇到的问题,工作人员将会第一时间为您提供帮助

账号密码登录

乐乐呵呵@微信昵称

该亿欧账号尚未关联亿欧网账户

关联已有账户

曾经使用手机注册过亿欧网账户的用户

创建并关联新账户

曾用微信登录亿欧网但没有用手机注册过亿欧的用户

没有注册过亿欧网的新用户

先前使用邮箱注册亿欧网的老用户,请点击这里进入特别通道
意见反馈
意见反馈
亿欧公众号 亿欧公众号
小程序-亿欧plus 小程序-亿欧plus
返回顶部