二线晶圆厂的角逐,追逐先进制程的赤子心

3C制造
半导体行业观察
杜芹DQ
2019-11-23 · 14:03
[ 亿欧导读 ] 联电、格芯和中芯国际这些厂商事实上成为了二线的晶圆代工厂。然而,晶圆厂格局一直在产生新的变化。
半导体硅片,晶圆代工,先进制造,工艺,竞争 图片来自“123RF”

【编者按】晶圆厂格局一直在产生新的变化。三星与台积电两家游戏,让联电、格芯和中芯国际这些厂商事实上成为了二线的晶圆代工厂。这几家二线晶圆厂的共同点都是在成熟制程上发力,相对于先进制程的竞争,在二线的竞争更加惨烈,不但有看得见的“敌人”,还要提防潜在的“敌人”后来者居上。


随着工艺节点的推进,因为技术难度的增加,投入成本的大幅增加,先进制程现已经成为三星和台积电两家的游戏。这两家也占据了大部分份额,根据拓墣产业研究院发布的今年第三季度全球晶圆代工厂商的排名预期中可以看出,仅台积电一家就占据了一半的市场份额,三星今年也是发生了大跃升。

那就让联电、格芯和中芯国际这些厂商事实上成为了二线的晶圆代工厂。

2019第三季全球十大晶圆代工厂营收排名

这几家二线晶圆厂的共同点都是在成熟制程上发力,相对于先进制程的竞争,在二线的竞争更加惨烈,不但有看得见的“敌人”,还要提防潜在的“敌人”后来者居上。不同点是中芯国际作为中国晶圆厂的担当,他们有一颗成为一线晶圆厂的心。

下面我们来看一下这些二线晶圆厂的最新动向。

二线晶圆厂们都在做什么?

联电工艺策略大转型

联电近两年已经不再追逐12纳米以下先进制程,此举也宣告联电营运策略大转型,并主攻以车用5G、IoT为主。2017年7 月,联电共同总经理王石曾表示,在先进制程战争中,联电的客户群缩小,但先进制程每个节点的演进,其产能投资成本愈来愈高,所以很容易发生当联电赶上最新制程时,这项新制程已过了价格最高的黄金时期,因此联电大胆将重点放在成熟制程。

10月1日,联电取得日本12吋晶圆厂三重富士通半导体所有股权,也使得联电10月营收达145.87亿元,月增34.7%,较去年同期增15.98%,并创下历史最高营收记录。顺利并购后让联电在12纳米以上制程的全球市占率有望突破10%。

除此之外,联电近期还传出接下三星大单的好消息。业界传出,联电已获得三星LSI的28纳米5G智能手机影像讯号处理器(ISP)大单,明年开始进入量产,加上三星手机OLED面板采用的28纳米或40纳米OLED面板驱动IC订单到位,第一季产能利用率可望达到满载水准。

而在此之前,联电就是韩国AnaPass以及Magnachip的代工厂商,分别为这两家企业代工面板方面的芯片,前者为28纳米OLED面板驱动IC,后者则有40纳米OLED面板驱动IC以及80纳米TDDI,值得一提的是,这两家企业都是三星的OLED面板的主要芯片供应商。这也意味着联电打入了三星的供应链。

三星将ISP订单交给联电,还是有自己的考量的,在代工市场可谓是群雄涿鹿,尤其是对于三星和台积电来说,俨然成了生死对头!两家对先进制程的追逐战激战正酣,鉴于联电已经放弃先进制程的追逐,所以三星与联电是没有先进工艺的竞争的。

展望4季度,联电看好来自通讯及电脑市场的5G手机射频晶片、有机发光二极体(OLED)和固态硬碟电源管理晶片等客户在第4季的需求。联电预期,第4季晶圆出货量将增加10%,产品平均售价将持平表现。法人推估,联电后续11月及12月营收可能略降至135亿元左右水准。

淡季不淡,种种迹象表明,联电自2017年启动的强化成熟工艺市场、实现差异化转型策略正在取得进展。

格芯差异化竞争

曾经在晶圆代工界排名第二的格芯,坐拥全球 11 座晶圆厂。但格芯近年的IC之路是艰难的,连卖4座大厂,出售光掩模业务,格芯真的是在“断臂求生”。在先进制程方面,自Tom Caulfield接任格芯首席执行官后,便在公司战略上做出了大的调整。2018年8月,格芯宣布放弃搁置7纳米FinFET项目,放弃追赶最尖端的先进工艺演进步伐,转而将发展重点放在差异化产品解决方案的市场之上。

有业内人士分析,格芯持续多年亏损一个重要原因来自于先进制程的研发投入。此前半导体行业专家莫大康指出,随着半导体产业分化加剧,很多企业的发展将会偏向于选择更加务实的方式。

虽然放弃了7纳米的项目,但是不代表格芯将在新技术上无所作为。今年8月,格芯就采用12nmFinFET工艺,成功流片了基于ARM架构的高性能3D封装芯片。随着运算的复杂化,近年来,3D封装成为半导体巨头的发展重点,英特尔、台积电和三星在3D封装上也是下了不少功夫。格芯此番入局3D封装,这就意味着格芯将与英特尔、台积电等公司一道竞争异构计算时代的技术主动权。

正如格芯在宣布暂时退出7nm竞争之时所表达的:目前公司正在重塑其技术组合,重点关注为高增长市场中的客户提供真正的差异化产品。为此,格芯一是将相应地优化开发资源,让14/12 纳米FinFET平台为这些客户所用,提供包括射频、嵌入式存储器和低功耗等一系列创新IP及功能;二是继续侧重于FDX™平台、领先的射频产品(包括 RF SOI 和高性能锗硅)和模拟/混合信号,以满足越来越多低功耗、实时连接、车载设计需求的其他技术。

据半导体行业观察之前的报道讲到,在射频方面,格芯也有全球领先的技术。他们率先推出的,包括高性能以及功率放大技术在内的锗硅技术受到市场一致好评。现在市场上流行的RF- SOI 技术也是格芯首创的。

另外,格芯差异化服务的另外一个支柱就是模拟混合信号AMS这一块。格芯全球销售和业务发展的高级副总裁Mike Cadigan表示,公司在这块主要关注几个方面:高压CMOS、嵌入式闪存、BCD以及BCD Lite。这也将会是他们未来发展的一个重要动力来源。

为了更好的提供这些差异化服务,10月10日,格芯已从保加利亚索非亚的Smartcom Bulgaria AD收购了PDK(工艺设计套件)工程团队。PDK是IC设计与制造客户芯片产品的晶圆厂之间的关键接口。新收购的团队将增强格芯的规模和能力,同时增强其专用应用程序解决方案的竞争力,进一步定位公司的增长和价值创造。

中芯国际连年扩产

中芯国际这几年发展势头正旺,产能连年吃紧,在11月21日的ICCAD年会上,中芯国际全球销售与市场资深副总裁彭进讲到,中芯国际从8英寸到12英寸,从180nm到280nm的产能都十分紧张,这主要是因为过去几年持续的客户合作,中美贸易问题也使得中国开始构建本地产业链,这另一方面对中芯国际也带来了正面影响。

中芯国际的晶圆厂主要分布在北京、上海、天津和深圳这4个城市,其中,北京以12吋线为主,上海和深圳各有一座8吋厂,上海的月产能约为112K,深圳的月产能约为52K。而天津才是该公司8吋厂的主阵地,有一个老厂和一个新厂,老厂的月产能约为58K,新厂则有望成为世界单体规模最大的8吋晶圆产线。

除此之外,中芯国际的产能还在持续扩产,明年8英寸月产能将扩产2.5万片,12英寸扩充3万片,以此来应对全世界对中芯国际的产能需求。

不止扩产,中芯还建立了另外一个工厂。2018年3月1日,中芯国际、绍兴市政府、盛洋集团共同出资设立了中芯集成电路制造(绍兴)有限公司,这也是也是中芯国际在上海以外,第一座专门聚焦于特色工艺集成电路制造的晶圆厂。

作为浙江省第一条8英寸晶圆代工生产线,中芯国际绍兴8英寸生产线项目正在有序进行。11月16日,在中国(绍兴)第二届集成电路产业峰会上,中芯国际宣布,中芯绍兴项目顺利通线投片。

中芯绍兴项目聚焦微机电和功率器件集成电路领域,定位于面向传感、传输、功率的应用,提供特色半导体芯片到系统集成模块的代工服务,这将与中芯国际实现产业链上的差异化互补和协同发展,形成一个综合性的特色工艺基地。

二线晶圆厂的竞争只多不少

从制程工艺节点演变角度来看,28nm及以上可以看做是相对成熟的制程,凭借高性价成熟制程比依然拥有较大的市场规模,存量上基本保持不变或轻微下降,但是由于28nm及更先进制程的市场规模逐渐扩大,成熟制程的市场占比会不断下降,但是成熟制程的玩家却越来越多,竞争只会越来越激烈。

根据科技新报的报道,联电与台湾地区知识产权大厂智原科技于18日宣布,推出基于联电22纳米超低功耗(ULP)与22纳米超低漏电(ULL)制程的基础元件IP解决方案。此前。格芯也在22nm上积极布局,他们曾表示22FDX制程技术是其最重要的技术平台之一,格芯还在2018年7月表示,其22FDX技术在全球获利了超过20亿美元的营收,并在超过50项客户设计中得到采用。

事实上在联电与格芯两家晶圆代工大厂放弃先进制程的研发之后,成熟制程的发展就成为这两家厂商的竞争重点。从上面22nm的布局也可以看出,两家“你追我赶”的大戏不断上演。

除同品阶的晶圆厂商角力之外,次一级乃至IDM厂商都在入局成熟制程,所以成熟制程的赛道会越来越挤。据新电子此前的报道,成熟制程投资门槛较低,也意味着产能的供需平衡更容易被撬动。浴火重生的力晶不仅已在晶圆代工领域站稳脚跟,近日更宣布将斥资新台币2,780亿元在铜锣兴建两座12吋晶圆厂,主攻的就是驱动IC、电源IC这类使用成熟制程的产品。再加上28nm也在华虹宏力的射程范围之内。在IDM业者的动向方面,全球类比芯片龙头德州仪器(TI)近期也宣布将在美国投资32亿美元,兴建新的12吋厂。

追逐先进制程的赤子心

除了英特尔、三星和台积电在积极的追逐10nm、7nm、5nm甚至更先进的进程,联电和格芯又放缓了脚步,这对于中国本土的晶圆厂而言,是个不错的发展机遇。中芯国际这些年在工艺的突破频频告捷,国产芯片崛起可期。

从中芯国际Q3财报中得出,在工艺上,中芯国际的收入占比分别是150/180nm (35.8%)、55/65nm (29.3%)、40/45nm (18.5%)、110/130nm (6.6%)、250/350nm (4.2%)、28nm (4.3%)、90nm (1.3%),占大头的依然是成熟的150/180nm、55/65nm工艺,最先进的28nm工艺占比只有4.3%,不过相比上季度的2.8%已经开始增长。

在技术方面,中芯国际联合首席执行官,赵海军博士和梁孟松博士评论说:经过两年的积累,我们不仅进一步缩短先进技术的差距,也同时全面拓展新的成熟工艺技术平台,有信心随着5G终端应用发展的浪潮步入新的发展阶段。

除此之外,中芯国际的FinFET技术研发不断向前推进:第一代FinFET(14nm)已成功量产,四季度将贡献有意义的营收;第二代FinFET(改进型的12nm工艺)研发稳步推进,客户导入进展顺利。

前段时间“EUV禁运”的事件引得业界广泛关注,但ASML与中芯国际已经双双否认。但从这个留言我们除了看到EUV光刻机的重要性,也可以看到国人对本土晶圆厂的先进工艺的关注。如果7nm工艺研制成功,作为国产芯片制造的领头羊,这对国内有很重要的意义,同时也将领先于联电、格芯,缩小与三星和台积电的差距。

按照中芯国际所说的进展,中芯国际与国际最先进水平也就一两代的差距。目前,中芯国际已经成功掌握 FinFET 技术,只要掌握了 EUV 技术,就可以与台积电站在同一起跑线上,因为 7nm 以下都是运用的 EUV 技术,中芯国际将在未来 5 年之内有望成为中国内地下一个“台积电”。

届时的晶圆厂格局又会产生新的变化。

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