角逐14纳米FinFET工艺 全球代工战火再起
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| 角逐14纳米FinFET工艺 全球代工战火再起 |
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作者：佚名 转贴自：中国电子报 点击数：259 更新时间：2015-1-16 文章录入：pecker
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全球代工的战火再起，由之前的28nm向16nm/14nmFinFET工艺延伸。28nm制程可以认为是半导体业的拐点。因为一直以来依尺寸缩小所推动产业进步至此发生巨大的变化，通常每两年前进一个工艺节点，减少制造成本约50%的节奏，到了28nm以下开始减缓，部分情况下成本反而会有所上升。反映到产业层面，企业向更小尺寸迈进的动力己不如从前。许多顶级的IDM大厂，从28nm开始执行轻资产策略（fablite），拥抱代工。这导致全球代工厂如日中天。
特别是日前三星继英特尔之后宣布14nm将量产，使得代工争夺战中16nm/14nm订单成为新的焦点。全球代工第一阵营中，原先有台积电、联电及格罗方德（Globalfoundries），现在IDM超级大厂三星及英特尔也加入代工行列，导致代工第一阵营中的争斗形势呈现复杂化。
苹果与高通订单成风向标
三星与格罗方德联盟可能提前进入14nm量产，高通与苹果的订单会成争夺焦点。
全球代工的客户70%来自fabless，而依目前的态势，其中高通与苹果两家大户的订单成为争夺焦点。反映出半导体业的推动力正由PC转向移动终端，包括手机及平板电脑等，整个产业供应链发生大的改变。
高通依靠向全球智能手机提供芯片及专利授权，2013年销售额己达248亿美元，其中1/3来自授权费用。据Ddaily2014年5月的数据，在全球移动处理器市场中，高通市占率分别为：2011年48.7%、2012年42.9%、2013年53.6%。苹果相应分别为14.4%、15.90%和15.70%。这是因为苹果仅在手机及平板电脑中采用自己设计的处理器芯片，Mac计算机中仍采用英特尔芯片。
高通在移动处理器行业拥有无可争议的霸主地位，虽然说目前已经有其他fabless厂商对于高通形成压力，但其优势依旧非常明显，各大品牌手机的旗舰机几乎都清一色地使用了高通芯片。目前高通的高端芯片骁龙805，64位8核，采用20nm工艺。
苹果手中也握有大订单，之前由三星代工，近期它自己设计的20nm制程A8芯片已部分移至台积电加工。显然台积电是想继续扩大战果，争取2015年它的16nm生产线上可为苹果的A9处理器代工。但是情况是错综复杂的，其中既有竞争关系，也有技术方面的问题。谁都清楚，2015年三星与格罗方德联盟可能提前进入14nm量产，相比台积电的16nm制程具有优势。连张忠谋也坦承这一步台积电可能会落后，所以把希望寄托在2016年的10nm制程决战上。但是，三星与格罗方德联盟有可能受到产能不足困绕，为未来竞争平添了变数。而目前台积电已经拥有20nm制程产能达7万片/月。不管如何，高通与苹果的订单会成为争夺焦点，但是苹果的原则是不把鸡蛋放在同一个篮子里。
代工战场谁能胜出？
台积电在代工中独霸的态势，尽管近期内无法动摇它，但是会受到侵蚀。
代工业的成长不可能一蹴而成，其中台积电的老大地位不可动摇。尤其是2009年张忠谋第二次执掌公司以来，采用令人胆寒的积极投资扩张策略，在2010年～2013年期间总投资达300多亿美元，使得先进制程技术不断推进，再次稳固了代工龙头地位，并取得十分喜人的结果。
2013年台积电总产能约月产130万片（8英寸计），其中28nm产能为月产13万片（12英寸计），全球市占率按销售额计达80%。而且它的28nm爬坡速度非常快，2011年第四季度它的28nm刚刚启步，季销售额才1.5亿美元，至2012年年底已经占年销售额170亿美元的24%，达40.8亿美元，2013年年底占近200亿美元销售额的37%，达到65亿美元。
以每月6万片晶圆的产能来计算，台积电20nm制程晶圆的平均价格估计在2014年第四季度达到每片6000美元，与28nm晶圆平均价格（约4500美元～5000美元）相较有很大的提升。而估计其16nm/14nm的FinFET晶圆的生产成本约为每片4000美元，加上毛利率约45%，销售价格则为每片7270美元。如果台积电对于20nm制程的预测准确，从整体上看它的20nm制程的市占率，将会在2014年第四季度时达到全球的95%。
由此可以看出台积电代工老大地位不可动摇的原因：一是成品率高达90%，对手们可能约70%；二是拥有向客户提供支持的约6300项IP专利，业界戏称如有个“图书馆”一样；三是产能迅速到位，如28nm的产能达月产13万片，是格罗方德的3倍。
台积电在代工中独霸的态势，尽管近期内无法动摇它，但是一定会受到侵蚀，也即它不太可能维持住48%以上的高毛利率。其中的争夺既有16nm/14nm也有28nm代工。28nm目前仍是主战场，因为这一块的全球市场规模约有80亿美元～100亿美元。三星与格罗方德联盟的优势在于提出了FD SOI的 28nm新工艺路线，对于要求更低功耗的芯片具有吸引力。另外，它们的代工价格一定会低于台积电。
至于联电与中芯国际的28nm，尽管它们都声称马上能准备好，但受限于产能，以及技术上的爬坡时间，想要获得大的突破，尚需时间。
另外，不可否认英特尔是个潜在对手。因为从工艺制程的技术水平以及研发投入上看，它肯定都是全球最领先的。但是，英特尔欲从IDM模式转向代工不是一件容易的事。一方面是把大量的产能转向代工，英特尔从思想上尚未下最后的决心，英特尔处理器的平均毛利率高达68%，代工厂毛利率可无法有那么高。另一方面，它缺乏代工所需配套的IP，这不是短期内就能准备就绪的。所以近期英特尔的高管透露了其意图，仅是通过代工来维持少数几个高利润率的客户。
产业格局前景难料
在16nm/14nm区段，台积电、三星、英特尔等各家，都不具备必胜把握。
与28nm代工产业不同，未来全球16nm/14nm及以下的代工格局前景难料。因为目前全球半导体业的现状是这样的：从技术上每两年前进一个工艺节点，理论值是2013年14nm及2015年10nm，可实际上英特尔的14nm量产推迟到了2014年第四季度，相比正常情况延长了两个季度。台积电更是灵巧，声言2014年是20nm量产及2015年才是16nm量产的时间点。三星电子推出先进代工制程14nm FinFET的应用处理器（AP）试制品，将先提供给高通、苹果、超微（AMD）等主要客户，但是目前它们的产能不足，三星才月产1万～1.5万片，格罗方德才3.5万片。两者加总才月产5万片。
更关键的是，目前10nm工艺制程都是处于研发阶段，包括英特尔、台积电及三星在内，离真正量产尚有距离，其中的变数还很多。最乐观的预测，10nm制程也要到2016年才能量产。另外，10nm制程之后，究竟如何往下走，尚不十分清楚，其中包括EUV何时准备好难以预言，10nm时193nm光刻工艺的成本与栅极材料的替代品的工艺等尚未完全就位。
按Gartner的观点，从近期来看，在1～2年内FinFET的量产，全球代工的产能需求不会超过月产5万片。而到2018年前也不会有大于月产25万片的市场需求。而这样的市场需求有两家大的代工厂已经足够，所以现在众多的一线代工厂纷纷进入FinFET工艺，未来一定会发现有人失声。
按Pacific Crest Securities的分析师的观点，从投资规模计，16nm/14nm FinFET技术投资1万片产能要12.7亿美元的投资，再增加2万片需25亿美元的投资。
还有一个不能言透的问题，技术方面谁能真正过关，即成品率能同步吗？据目前的态势，无论台积电的20nm量产还是英特尔的14nm量产，都出现了推迟的现象，都有成品率的问题存在其中。所以，未来究竟谁的技术真正过关还需观察。
客观地分析，英特尔占有一定优势。因为它从2011年的22nm节点就开始采用FinFET技术，至今已经是第二代了，经验相对多一些。否则也不可能发生原是台积电老客户的Altera，突然转向拥抱英特尔的14nm芯片代工的情况。还有，近期松下电子也下单给英特尔。足以证明其在技术方面可能高出一头。但是也不可否认，英特尔在代工方面尚有许多问题。所以在16nm/14nm这一区段，无论台积电、三星与格罗方德联盟，还是英特尔，哪家都不具备必胜的把握。
综上所述，未来全球16nm/14nm及以下的代工格局前景难料。 |
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