4月24日,三星電子宣布,將在未來10年內(nèi)(至2030年)在包括代工服務在內(nèi)的其邏輯芯片(主要指CPU,、GPU等計算芯片)業(yè)務上投資133兆韓元 (約1158億美元 ),,以期超越臺積電,,成為全球第一大芯片代工廠,,并維持對英特爾的領先,坐穩(wěn)全球第一大半導體廠商的寶座,。
據(jù)介紹,,該筆投資將包含73兆韓元的國內(nèi)研發(fā),以及60兆韓元的生產(chǎn)基礎設施,,預計將為每年平均投資11兆韓元,。
韓國政府積極支持這項計劃,目標在發(fā)展國內(nèi)半導體產(chǎn)業(yè),,以減少國內(nèi)對存儲芯片業(yè)務的嚴重依賴,,并更好地抵御中國制造商崛起所帶來的市場挑戰(zhàn)。
根據(jù)全球研究公司Gartner的數(shù)據(jù),去年非存儲芯片市場的價值為3,,646億美元,,是整體芯片市場的65%,也是存儲芯片市場的兩倍多,。
另一方面,,根據(jù)市場研究公司TrendForce 的數(shù)據(jù)顯示,臺積電在2018 年上半年全球代工市場市占率為56.1%,。三星則以7.4% 排名第四,。
三星加大對邏輯芯片投資主要目的,,無外乎是跟臺積電在邏輯制程上競爭,,強化芯片代工業(yè)務(此前三星以拿下高通多款旗艦芯片的代工)。雖然三星也有自己的Exynos系列處理器,,但是主要還是應用在自家產(chǎn)品當中,,所帶來的貢獻也相對有限。并且三星的高端旗艦手機依然是難以擺脫對高通的依賴,,即使是有基于自家Exynos版本的旗艦機,,但出貨主力還是基于高通的芯片平臺。
邏輯芯片的市場現(xiàn)狀,,幾大巨頭競爭
邏輯芯片廠商雖然很多,,但是競爭主要還是集中在邏輯芯片代工領域,因為大多數(shù)的邏輯芯片廠商都是無晶圓的IC設計廠商,,比如高通,、蘋果、華為等等,,其芯片的生產(chǎn)主要還是由臺積電,、三星等代工廠來完成。而在芯片代工領域需要的技術及資金投入更為巨大,,門檻更高,,因此玩家也相對有限,但是競爭卻非常的慘烈,。
如果從技術領先性和業(yè)務規(guī)模來看,,目前這個領域的主要玩家有臺積電、英特爾,、三星,、聯(lián)電、格芯,、中芯國際等,。
不過隨著邏輯芯片工藝制程推進的越來越困難,有不少廠商開始退出了先進制程的研發(fā),比如去年聯(lián)電就宣布放棄12nm以下工藝的研發(fā),,格芯也放棄了7nm項目,,并且今年還接連出售了兩座晶圓代工廠。而目前英特爾的10nm工藝(相當于臺積電7nm)遲遲沒有量產(chǎn),,并且其芯片代工業(yè)務規(guī)模相對較?。ㄖ饕枪┳约沂褂茫,?梢哉f,,接下來的市場競爭將會集中在臺積電和三星之間。
從技術領先性上來,,臺積電一馬當先,,去年就量產(chǎn)了7nm工藝,今年4月其5nm制程就正式進入了試產(chǎn),。相比之下,,三星雖然在存儲芯片這類非邏輯芯片制造領域占據(jù)極大優(yōu)勢,但是在邏輯芯片代工業(yè)務上卻一直落后于臺積電,。
過去,,三星在存儲芯片業(yè)務上的投入一直很大。有分析師表示,,三星每年在數(shù)據(jù)存儲芯片上的支出高達10萬億韓元,,而數(shù)據(jù)存儲芯片也是三星的主要收入來源。
資料也顯示,,早在2011年,,三星存儲芯片營收規(guī)模大約為230億美元,而邏輯芯片銷售額僅100億美元,,還不及存儲業(yè)務的1/2,。
2012年,隨著市場對智能手機和平板電腦需求的增長,,移動設備處理器需求的增加,,三星開始加大對于邏輯芯片的投資。當年6月,,三星投資19億美元構建一條新的邏輯芯片生產(chǎn)線,,生產(chǎn)移動設備處理器。
不過最近幾年,,隨著大數(shù)據(jù)的爆發(fā),,市場對于存儲芯片需求的猛增,導致了半導體廠商紛紛加大了對于存儲芯片的投入,,邏輯芯片增長開始放緩,。
2017年IC insights就曾預測,,在主要的IC類別類別中,內(nèi)存芯片銷售預計在未來五年內(nèi)表現(xiàn)出最強勁的增長速度,。IC市場區(qū)分為四大產(chǎn)品類別:模擬IC,、邏輯芯片、內(nèi)存,、和微處理器,,其中邏輯芯片市場年均年增長僅為2.9%。
不過,,即便如此,,三星也仍在不斷加大對于Exynos芯片以及芯片代工業(yè)務的投入。持續(xù)性的大量的投入,,使得三星Exyons芯片性能快速提升,,并與高通縮小差距,同時在芯片制程技術上,,也與臺積電的差距越來越小,。
2017年,,三星為強化芯片代工業(yè)務,,把公司芯片代工業(yè)務剝離出來,成為為了一個獨立部門,,足見三星對于發(fā)展芯片代工業(yè)務之重視,。而三星在包括代工業(yè)務在內(nèi)的邏輯芯片上的發(fā)展也離不開韓國本土半導體人才的支持。
值得注意的是,,韓國先進科技學院有三分之二名教授教的內(nèi)容與邏輯芯片有關,。韓國先進科技學院電子工程部主席 Kim Joung-h(huán)o說:“這種改變不是一天兩天,也不是一年兩年發(fā)生的,?!?/p>
Kim Joung-h(huán)o說韓國政府和科技教育者很久以前就知道,開發(fā)邏輯芯片符合國家的長遠利益,,也符合三星等企業(yè)的長遠利益,。他說:“我們要在韓國開發(fā)高通、英特爾所擁有的技術,?!?/p>
此外,三星為了提高移動處理器的產(chǎn)量,,不斷將已有生產(chǎn)線轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嬓酒a(chǎn)線,。此次三星宣布至2030年將投資133兆韓元 (1157億美元 ),加強在System LSI和Foundry業(yè)務方面的競爭力,,也將進一步提升其邏輯芯片技術和產(chǎn)能,。
值得注意的是,,4月23日,韓國內(nèi)存大廠 SK 海力士也在考慮收購部分邏輯芯片制造商美格納(MagnaChip)的產(chǎn)能,,用于擴大其8英寸晶圓的生產(chǎn)線,。MagnaChip在韓國清州市的晶圓代工廠,而清州市剛好是 SK 海力士半導體生產(chǎn)的重要基地,,如果拿下 MagnaChip 的清洲廠,,可以強化SK海力士的8英寸晶圓廠產(chǎn)能,還可以就近產(chǎn)生群聚效應,。
與內(nèi)存龍頭三星相同,,SK海力士由于近來全球內(nèi)存市場需求放緩,開始加強發(fā)展手機核心處理器,、圖像傳感器和汽車芯片等邏輯芯片的市場,。因此,對于邏輯芯片的產(chǎn)能需求提升,。
由于圖像傳感器和汽車芯片等邏輯芯片產(chǎn)品的市場,,隨應用增加而供不應求,使得許多當前許多晶圓代工廠的 8 英寸廠產(chǎn)能位處于滿載的狀態(tài),。而為了應付市場的需求,,除了 SK 海力士期望自 MagnaChip 取得 8 英寸廠產(chǎn)能之外,日前晶圓代工龍頭臺積電也在時隔 15 年后,,在南科再開設 8 英寸晶圓廠,。
幾大晶圓代工廠誰能笑到最后?
隨著主流CMOS工藝在理論,,實踐和經(jīng)濟方面的限制,,降低IC成本(基于每個功能或每個性能)比以往任何時候都更具挑戰(zhàn)性和挑戰(zhàn)性。
下圖列出了各公司目前使用的幾種領先的高級邏輯制程技術:
英特爾 :其2018年末推出的第九代處理器,,仍然是在14nm 工藝的增強版本上制造的,,或者可能被認為是14nm 工藝。而其使用10nm工藝需要2019年底才能量產(chǎn),。
臺積電:臺積電去年已經(jīng)率先量產(chǎn)了7nm工藝,。臺積電相信7nm產(chǎn)品將成為28nm和16nm等長壽命節(jié)點。目前,,臺積電5納米工藝正在開發(fā)中,,預計將于2019年上半年進入風險生產(chǎn)階段,到2020年將開始量產(chǎn),。該工藝將使用EUV,,但它不會是臺積電利用EUV技術的第一個流程。今年臺積電的將會量產(chǎn)基于EUV技術的7nm改進版本,。N7 工藝僅在關鍵層(四層)上使用EUV,,而N5工藝將廣泛使用EUV(最多14層),。N7 計劃于2019年第二季度投入量產(chǎn)。
三星:在2018年初,,三星開始批量生產(chǎn)第二代10nm工藝,,稱為10LPP(低功率 )。在2018年晚些時候,,三星推出了第三代10nm工藝,,稱為10LPU(低功耗終極),提供了另一項性能提升,。三星采用10nm的三重圖案光刻技術,。與臺積電不同,三星認為其10納米工藝系列(包括8納米衍生產(chǎn)品)的生命周期很長,。
三星的7nm技術于2018年10月投入風險生產(chǎn),。該公司不再提供采用浸沒式光刻技術的7nm工藝,而是決定直接采用基于EUV的7nm工藝,。
格芯:格芯將其22nm FD-SOI工藝視為其市場,,并與其14nm FinFET技術相輔相成。該公司稱22FDX平臺的性能與FinFET非常接近,,但制造成本與28nm技術相同,。2018年8月,格芯宣布將停止7nm開發(fā),,因為該技術節(jié)點的生產(chǎn)成本增加,,并且因為有太少的代工客戶計劃使用下一代工藝,,因此對戰(zhàn)略進行了重大轉(zhuǎn)變,。因此,該公司轉(zhuǎn)向其研發(fā)工作,,以進一步增強其14nm和12nm FinFET工藝及其完全耗盡的SOI技術,。而目前,格芯為擺脫財務困境,,已經(jīng)出售了兩座晶圓代工廠,。
中芯國際:在芯片大牛梁孟松加盟之后,去年2季度,,中芯國際的14nm工藝就取得了重大突破,。今年2月份,中芯國際對外宣布,,今年上半年將會大規(guī)模量產(chǎn)14nm工藝,,良品率達到了95%,已經(jīng)非常成熟,。當然這與臺積電,、三星等廠商相比仍有很大差距,。
總結來看,正如前面所提及的,,目前芯片代工領域,,臺積電是老大,三星雖然在制程工藝上緊跟,,但是技術上仍有一定差距,,在代工業(yè)務規(guī)模上差距更是巨大。不過,,這也給了三星足夠的增長空間,。此次,三星的1158億美元投資計劃,,將有望幫助三星進一步縮小與臺積電的差距,,甚至是在10年內(nèi)反超。