半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的競爭正在發(fā)生變化,,趨勢正在從整合元件制造(IDM,Integrated Device Manufacture),、半導(dǎo)體設(shè)計(jì)(Fabless)轉(zhuǎn)移到委托代工(Foundry),。
芯片代工大廠業(yè)績齊創(chuàng)新高科技產(chǎn)業(yè)調(diào)查機(jī)構(gòu)洛圖科技(RUNTO)數(shù)據(jù)顯示,臺積電(TSMC)在全球芯片代工市場占據(jù)超過50%的市場份額,,尤其在高端芯片代工領(lǐng)域,幾乎壟斷了整個市場,。三星電子排在其后,,而中國大陸芯片制造商中芯國際(SMIC)的市場占有率則不到5%。
臺積電(TSMC)7月份銷售額達(dá)1059億臺幣,,同比去年上升25%,。這還是克服了因“COVID-19”疫情而導(dǎo)致的手機(jī)市場萎靡不振、美國制裁導(dǎo)致華為數(shù)量減少等因素最終的結(jié)果,。TSMC 2020年1-7月的月平均銷售額為1039億臺幣,,遠(yuǎn)超過2019年的892億臺幣,今年有望再創(chuàng)新高,。
三星電子芯片代工事業(yè)也取得了良好業(yè)績,。第二季度業(yè)績發(fā)布會數(shù)據(jù)顯示,盡管COVID-19帶來的不確定性和手機(jī)需求萎縮,,但仍然實(shí)現(xiàn)了季度及半年最高銷售額,。
中國最大的芯片制造商中芯國際(SMIC)第二季度銷售額達(dá)9.3850億美元,同比去年上升18.7%,,為季度最高值,。
以上均得益于高附加值產(chǎn)品的增加和尖端工藝的開發(fā)。隨著5G,、人工智能,、高性能計(jì)算(HPC)等領(lǐng)域的發(fā)展,高端生產(chǎn)技術(shù)成為剛需,,但能夠應(yīng)對的企業(yè)只有少數(shù),。
存在技術(shù)工藝差距的同時,,建廠擴(kuò)產(chǎn)不減速中芯國際(SMIC)的最先進(jìn)工藝是14nm。盡管其正在不斷進(jìn)行改善工藝和下一代技術(shù)開發(fā),,但受美國介入,,關(guān)鍵設(shè)備ASML的極紫外線(EUV)光刻機(jī)很難保障供給。7月31日,,SMIC與北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)管理委員會簽署《合作框架協(xié)議》,,雙方將成立合資企業(yè),中芯國際出資擬占比 51%,。首期計(jì)劃投資76億美元,、注冊資本金擬為50億美元,用于生產(chǎn)28nm及以上集成電路項(xiàng)目,。該項(xiàng)目將分兩期建設(shè),,項(xiàng)目首期計(jì)劃最終達(dá)成每月約10萬片的12英寸晶圓產(chǎn)能,二期項(xiàng)目將根據(jù)客戶及市場需求適時啟動,。
而臺積電(TSMC)工藝能力已達(dá)到5nm,。整體銷售額結(jié)構(gòu)中,7nm工藝占30%以上,。臺積電(TSMC)已決定在美國亞利桑那州建設(shè)5nm工藝的Fab,,并計(jì)劃增加3nm生產(chǎn)線,以此來鞏固與蘋果公司的關(guān)系,,臺灣臺南市也將規(guī)劃建廠,。
臺積電(TSMC)芯片工藝布局
信息來源:洛圖科技(RUNTO)整理
除TSMC外,唯一擁有7nm生產(chǎn)技術(shù)的三星電子在去年宣布將投資133萬億韓元擴(kuò)大產(chǎn)能,。三星電子也已經(jīng)開始批量生產(chǎn)5nm產(chǎn)品,,并發(fā)布了4nm、3nm,、2nm等計(jì)劃,。今年5月,三星電子決定在以存儲器為主的平澤工廠建設(shè)代工生產(chǎn)線,。另外,,還有可能擴(kuò)建美國奧斯汀工廠。
洛圖科技(RUNTO)認(rèn)為,,芯片代工市場將持續(xù)增長,,尤其在高端產(chǎn)品領(lǐng)域。但不同水準(zhǔn)的工廠并不能保證全部享受這一波紅利,。
GAA接棒FinFET,,給摩爾定律續(xù)命
臺積電(TSMC)和三星電子從7nm工藝開始就建立了兩強(qiáng)格局,但競爭不止于此,三星電子和TSMC宣布將分別從3nm和2nm開始引入環(huán)繞式柵極技術(shù)(gate-all-around,,簡稱 GAA),。GAA是FinFET技術(shù)的演進(jìn),可以有效抑制短溝道效應(yīng),。
FinFET工藝全稱Fin Field-Effect Transistor,,中文名叫鰭式場效應(yīng)晶體管,其晶體管的形狀與魚鰭相似,。依托FinEFT技術(shù),,芯片工藝已經(jīng)發(fā)展到了7nm、5nm甚至是3nm,,開始遇到了瓶頸,。FinFET本身的尺寸已經(jīng)縮小至極限,無論是鰭片距離,、短溝道效應(yīng),、還是漏電和材料都已觸及極限,這使得晶體管制造變得難度加大,,甚至物理結(jié)構(gòu)都無法完成,。
Planar和FinFET晶體管結(jié)構(gòu)示意圖
來源:洛圖科技(RUNTO)整理
一般公認(rèn),F(xiàn)inFET的極限就是3nm,,之后要用GAA邏輯去量產(chǎn)2nm,。
三星電子在技術(shù)方面處于領(lǐng)先地位,引入GAA后,,芯片面積減少35%以上,耗電量減少50%,,處理速度提高30%,。7月初,在韓國京畿道高陽市舉行的“納米韓國”活動中,,三星公開了GAA工藝的3nm芯片,,預(yù)計(jì)到2022年量產(chǎn)。繼GAA之后,,還公開了有望接棒GAA技術(shù)的MBC(Multi Bridge Channel)工藝,。
洛圖科技(RUNTO)分析師認(rèn)為,在芯片代工市場,,TSMC和三星電子不滿足現(xiàn)狀,,不僅是在納米尺寸上,同時在GAA技術(shù)上掀起了雙線競爭,。其他代工廠將面臨更大的技術(shù)代差和壓力,。
華為可能重組半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)
華為是三星電子、英特爾、TSMC等的主要客戶,。美國的“華為制裁”效果正在顯現(xiàn),。美國商務(wù)部今年5月向華為公布了出口限制修訂案,該制度從同月15日開始實(shí)施,,寬限120天,,即于今年9月正式施行,之后,,利用美國軟件和技術(shù)出口產(chǎn)品時必須得到官方正式許可,。
“華為制裁”有可能對代工市場進(jìn)行重組。TSMC與美國關(guān)系密切,,TSMC的創(chuàng)始人兼前總裁張忠謀曾在美國德州儀器公司(TI)工作20年,,TSMC的主要客戶是高通、蘋果等美國公司,。TSMC從華為騰出的產(chǎn)能自然而然地流向蘋果,、高通等公司。蘋果,,高通在芯片設(shè)計(jì)上和三星電子存在競爭關(guān)系,。
8月7日,華為表示其領(lǐng)先的麒麟系列芯片將在9月15日后無法再制造,。但是,,得益于前期向臺積電的下單備貨,華為預(yù)計(jì)將在9月推出華為高端旗艦MATE 40系列產(chǎn)品,,該系列產(chǎn)品搭載的華為海思麒麟9000系列高端芯片組將成為絕唱,。
華為海思受到?jīng)_擊的同時,臺灣半導(dǎo)體設(shè)計(jì)企業(yè)MTK則從中受益,。雖然MTK的性能不如高通,、三星電子等,但正在快速提升,。如果再加上華為,,就能形成規(guī)模效應(yīng),其與同樣是臺灣企業(yè)的TSMC的交易不存在問題,。未經(jīng)證實(shí)的消息顯示,,華為已經(jīng)向聯(lián)發(fā)科采購超過1.2億顆的芯片, 其中,,既有4G也有5G,,可用來替代華為海思芯片組。以此判斷,,MTK今年第三季度的銷售額與去年同期相比有望增長20%以上,。
人才成為核心資源被搶奪8月4日,,中國國務(wù)院發(fā)布了“半導(dǎo)體發(fā)展政策”,其中重要一條是將致力于培養(yǎng)產(chǎn)業(yè)人才,。7月31日,,中國國務(wù)院學(xué)位委員會已投票通過集成電路專業(yè)將作為一級學(xué)科,并從電子科學(xué)與技術(shù)一級學(xué)科中獨(dú)立出來,。洛圖科技(RUNTO)認(rèn)為,,半導(dǎo)體是一個門檻高見效慢的行業(yè),長期以來,,半導(dǎo)體始終是二級學(xué)科,,大大約束了資源投入和人才發(fā)展,相關(guān)人才紛紛流失,,進(jìn)而造成半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的被動,,直至被美國“卡脖子”。
據(jù)日媒報(bào)道,,泉芯集成電路制造(濟(jì)南)(QXIC)和武漢弘芯半導(dǎo)體(HSMC)這兩家半導(dǎo)體廠商近期各自挖來50多位前臺積電員工,,包括工程和主管層級來協(xié)助發(fā)展14nm和12nm工藝,薪酬待遇最好的翻至兩倍到兩倍半,。
由此可見,,全球半導(dǎo)體行業(yè)已經(jīng)掀起了政策、技術(shù),、產(chǎn)能,、資金、人才全方位的競爭大幕,。