摩爾定律的創(chuàng)造者戈登?摩爾本人曾說過: 他相信,，在摩爾定律遇到技術障礙之前,，我們會先遇到經(jīng)濟障礙,。幾十年來,，半導體行業(yè)一直遵循著摩爾的技術微縮定律與建立經(jīng)濟門檻的節(jié)奏,，一步一步地往前進步,。
在 20 世紀 50 年代和 60 年代芯片工廠出現(xiàn)的初期，幾乎每個硅谷芯片制造商都在工廠里設計與生產(chǎn)自己的芯片 (IDM),。 IDM 芯片廠商雖然都能藉由更大的產(chǎn)量來創(chuàng)造更多的收入,，但是為建設新工廠而積累的資本，與新產(chǎn)品銷售的風險卻變得巨大起來,。
會費百億美元的芯片廠俱樂部變得越來越小
Globalfoundries (格芯) 這家全球第二大的芯片代工廠,，于 2018 年 8 月底宣布,，將不再投資于 7 納米 (nm) 制造工廠。格芯的退出,，成為繼聯(lián)電去年 7月初宣布,，不參與先進技術競賽的另ㄧ家代工大廠。半導體的技術競賽代價極為昂貴,，現(xiàn)在建造一個最先進且全新的的芯片制造廠,，需要花費 100 億 美元甚至 150 億美元，將來這樣的芯片廠造價會更高達 200 - 250 億美元,，而世界上只有極少數(shù)的國家與幾家公司能夠積累這樣的專業(yè)人才,、知識、資金和產(chǎn)業(yè)鏈,。
格芯稱這一決定是出于經(jīng)濟方面的考慮,，而非 7LP 面臨的任何技術障礙。放棄先進技術爭奪戰(zhàn)的邏輯非常簡單: 停止把大量預算投入可能永遠無法獲得回報的研發(fā)和設備,，轉而投資客戶可能仍會使用多年的現(xiàn)有技術,。今年年底之后，格芯也將停止與位于紐約奧爾巴尼的 IBM 芯片研究部門 (SUNY Polytechnic Institute) 的合作,，并將與 IBM 和 AMD 重新商談供應協(xié)議,。
這一決定，也讓擁有 10nm 以下的先進芯片技術工廠降到只剩三家,。早在一年以前,，聯(lián)電退出芯技競賽時的聲明猶言在耳: 聯(lián)電會選擇自己的戰(zhàn)場，要在特定技術做到最領先,、最極致,，做出競爭力及提高獲利率。短短的一年后,，格芯也做出了類似的決定,。
據(jù)研究公司 IC Insight 的資料，2017 年臺積電在芯片代工的市占率 55.9%,，格芯位居第二,，市占率 9.4%，聯(lián)電位居第三,，三星排名第四,。然而以今年上半年的資料來看，臺積電的市占率仍高達 56.1%,，格芯雖仍位居第二,，但市占率卻降到 9%，與排名第三的聯(lián)電市占率 8.9% 幾乎沒有差別,。
臺積電統(tǒng)治 7nm,，三星 7nm 只接了自己的單,，而英特爾的芯片代工業(yè)務已經(jīng)陷入兩難的境地
臺積電和三星這幾年在技術上是你追我趕，至少在半導體工藝的數(shù)字上已經(jīng)逐漸甩開英特爾,。臺積電在 7nm 代工幾乎拿下了所有國際大客戶的訂單,，比如蘋果 iPhone A12 處理器，華為,、高通,、博通、Xilinx,、AMD,、NVIDIA 等。使得代工廠排名第二和第三的格芯與聯(lián)電因接不到高階訂單,，只好相繼暫停先進工藝開發(fā)的窘境,。在 7nm 節(jié)點上，臺積電已經(jīng)占據(jù)了優(yōu)勢地位,。
更進一步的,，臺積電還投資了 250 億美元，開發(fā)下一代 5nm 工藝,，往后還有 3nm 工藝,，計劃在 2022 年底量產(chǎn)。
從存儲器賺到盆滿缽滿的三星,，更是全力以赴沖刺 EUV量產(chǎn) 7nm 工藝與 InFO封裝技術,，意圖在 2019 年奪回蘋果的訂單。
目前,，三星 7nm 工藝的訂單有很大部分是靠著三星自家產(chǎn)品,，這其中包括手機、家電及消費性電子產(chǎn)品等需求所堆砌出來的,。此外還有高通的驍龍 5G 芯片,，畢竟三星也是高通高端方案的最大客戶。高通愿意在三星的代工廠下單,，有部分也是害怕三星手機產(chǎn)品全面采用自有的 Exynos 方案,，如果不配合，掉單也是很有可能的事情,。
除了技術方面的競爭外,，三星也因良率偏低的問題，其收費方式不以單片芯片計價,，而是以良品芯片作為計價標準，讓客戶比較不用擔心因良率低而需付出額外的成本,。但即便如此,，韓國以外的芯片設計客戶多半還是半信半疑,，不敢輕易下單。
三星抓不到國際大客戶的最大原因是難以取得客戶的信任,。三星過去的經(jīng)營風格,，一直以來都是為取得關鍵技術而不擇手段而聞名，與其合作的廠商幾乎都面臨產(chǎn)品或技術被 “參考” 的的命運,，即便是蘋果也難以幸免,。
英特爾曾在芯技競賽中居於領先地位，10nm 工藝一拖再拖,，除了自家的處理器業(yè)務外,，代工客戶數(shù)量一直沒有增加，甚至將面臨無客戶的尷尬局面,。至于英特爾的代工業(yè)務是否分家,，已經(jīng)陷入了兩難的境地。這對一向自傲于全球半導體霸主,，且技術至少領先競爭對手 3 年的英特爾而言,，顯然是極不尋常的瓶頸關卡。
英特爾的制造策略長久以來一直是以快速地采用最新的工藝技術,，大量的資本投入,，堆高競爭門檻。最終逼得對手 AMD 分家,，成立格芯芯片代工制造廠,。分析英特爾的營收大部分，也來自于先進制程節(jié)點的貢獻,。至于舊有的生產(chǎn)設施,，要不進行更新，要不就是關廠收攤,。
相較而言,，純代工廠所追求的是另一套截然不同的優(yōu)化策略。盡管臺積電也年年支出高額資本在開發(fā)先進工藝技術上,，但從臺積電的技術工藝營收占比來分析,，就可以知道臺積電最先進的 10nm，或 7nm 工藝在所有的營收進帳中,，只有部分的占比,。
芯技爭霸 預見中芯國際的成長與限制
以往的迷思，稍具規(guī)模的 IC 設計公司除了主要的芯片代工廠外,，一定會尋找第二供應商,，以降低區(qū)域或壟斷的風險。但是以現(xiàn)今的實際狀況來看,，7nm 芯片幾乎就是高階 CPU,、GPU 與 FPGA 等,，才玩得起的技術。而擁有這些芯片設計能力的大廠,，即使非不得已,，也不愿意選擇 IDM 分家的代工廠來生產(chǎn)他們的產(chǎn)品。畢竟產(chǎn)品或技術被 "參考" 的結果,，將造成這些 IC 設計大廠長期的競爭風險,。臺積電經(jīng)曾歷過無預警斷電或跳電、地震與機臺病毒等,，不可控因素或人為疏失所造成的重大損失,。然而，IC 設計大廠們對臺積電的黏著度還是非常的高,。主要是所有設計大廠的競爭產(chǎn)品都在臺積電,，發(fā)生風險的機率相同，再加上價格的透明性,，并不會造成壟斷抬價或上市時程上的差異所帶來的競爭劣勢,。
想想看，全球現(xiàn)在僅存的高端芯片供應商就只臺積電一家,，但卻也沒聽說 IC 設計大廠排隊要去三星投片,，建立第二供應商的急迫性與傳聞。由此可以大膽猜測,，除非三星的工藝技術超前臺積電一代,，否則短期內(nèi)其市占率很難有大幅攀升的機會。臺積電也因為已囊括所有設計大廠最先進的產(chǎn)品,，最進 AMD 7nm 的轉單,，將再度推升臺積電的市占，而對格芯來說卻是失去了營收的助力,。
要窺看未來芯片代工市場的變化,，就要先掌握近年來 IC 設計產(chǎn)業(yè)的成長動態(tài)。全球前十大 IC 設計公司集中在美國,、臺灣,、新加坡和中國。歐洲 IC 設計公司方面,，2017 年只占了全球市場市占率的 2%,，而在日本或南韓等地，IC 設計企業(yè)并不流行,。
中國的 IC 設計廠商家數(shù)成長快速,，而且敢于采用最先進的芯片制造工藝生產(chǎn)自家的產(chǎn)品，在全球 IC 設計市場中扮演重要的角色。自 2010 年以來,，IC 設計市場成長比例,，大部分都是來自中國廠商的貢獻。中國的 IC 設計從 2010 年市場占有率為 5%,，到了 2017 年已經(jīng)成長到了 11%。
近期中興通訊事件以及中美貿(mào)易戰(zhàn)的爆發(fā),，中國為積極擺脫半導體晶片需仰賴進口,，進一步改由國產(chǎn)芯片取代的情況下，急需先進的技術來解決長期的 "缺芯" 問題,。
值此風口浪尖之際,，中芯國際的 14nm 技術開發(fā)在梁孟松帶領下傳出了好消息。
不同于格芯與聯(lián)電退出 14nm 以下的芯技競賽,，中芯國際的 14nm FinFET 工藝技術已接近研發(fā)完成,，進入客戶導入階段。而且更加大舉投資在下一代 7nm 的研發(fā),，自荷商艾司摩爾 (ASML) 買來中國首臺極紫外線光刻機的消息曝光之后,，過去阻礙中國半導體發(fā)展的關鍵的設備取得的枷鎖，似乎正逐漸地被打開,。與此同時,，聯(lián)同兩大政府產(chǎn)業(yè)基金共同投資 102.4 億美元，以加快 14nm 及以下先進制程的研發(fā)與量產(chǎn)計畫,，擴建天津廠使最終達到每月量產(chǎn) 3.5 萬片的目標,。
中國這幾年積極布局與投資在 5G 通訊、人工智能與物聯(lián)網(wǎng)的硬件,、韌件與軟件的應用產(chǎn)品開發(fā)與布建,。期望藉由全球 5G 通訊大規(guī)模啟用后，能快速提升國產(chǎn)半導體芯片的產(chǎn)品多元性,、技術性,、高值性與進口替代。中芯國際也是是中國所依靠的牽頭企業(yè),，帶領國產(chǎn)半導體材料商,、設備商與設計公司，邁向全產(chǎn)業(yè)鏈自主生產(chǎn)目標,。倘若 14nm FinFET 正式進入量產(chǎn)與加速擴大 28nm 產(chǎn)能,，中國市場上交由海外代工的部分產(chǎn)品將會被引導而轉回由中芯國際代工，其市占率的提升將不能小覷,。
中芯未來能否超 (三) 星追聯(lián) (電) 趕格 (芯),，取決于未來貿(mào)易戰(zhàn)的規(guī)模與美國的國防授權法案的落實速度。尤其值得注意的是，美國參眾兩院高票通過的國防授權法案,，不只確立了中,、美成為戰(zhàn)略對手的現(xiàn)實外，也表明了美國國內(nèi)政治菁英動員及集結的完成,。從中興案,、嚴審外資對美國企業(yè)并購與投資、調(diào)漲國際郵資,，與 ASML 被要求不得聘雇中國人等幾個端倪,，可以看出美國已逐步出手干預自由市場的運作機制，與先進技術的輸出限制,。由此推測,，美國 IC 設計企業(yè)對于高端芯片的代工選擇，將不只是價格與地緣的經(jīng)濟因素考量,，而會改以政治考量為優(yōu)先,。
這是中芯未來成長可能的限制，也是中國其他代工廠潛在的成長限制,。
在 2022 年 3nm 芯技爭霸到來前,，臺積電的霸主地位應該是不會被動搖的。三星,、格芯與聯(lián)電則因角逐共同的 5G,、AI 與 IOT 等新興應用市場需求外，反而有被中國廠商抽單的隱憂,，三家廠商的市占率總和,，約略是持平或微幅下滑的方向發(fā)展。中芯國際則具有坐五望四搶二三的勢頭,，前提是美國的保護主義,，與貿(mào)易壁壘的極限施壓，仍在可控的范圍內(nèi),。且需要中國政府協(xié)助廠商,，突圍關稅壁壘及擴大新興市場。