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半导体制造之晶圆代工篇

李亚东 2019-07-18 2608 0

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剖析产业发展现状

为区域/园区工作者洞悉行业发展

在晶圆制造的产业链中,代工企业是现在晶圆制造的主要模式即Foundry模式。晶圆代工厂商不负责芯片设计,只负责芯片制造或封测,避免了与芯片设计企业在产品设计上的竞争,并且可以同时为多家芯片设计公司提供芯片,因此Foundry模式迅速发展成为半导体产业的主要模式。

摘要:在晶圆制造的产业链中,代工企业是现在晶圆制造的主要模式即Foundry模式。晶圆代工厂商不负责芯片设计,只负责芯片制造或封测,避免了与芯片设计企业在产品设计上的竞争,并且可以同时为多家芯片设计公司提供芯片,因此Foundry模式迅速发展成为半导体产业的主要模式。

上世纪60年代,早期的半导体公司都是IDM (全产业链)模式,像英特尔、三星等企业具备设计、制造、封测等整个生产流程,公司运营规模庞大、技术全面深厚。但随着技术升级成本越来越高、生产效率的要求提升,促使整个行业向着垂直分工模式发展。例如将轻资产的设计部分、重资产的制造部分、技术水平较低的封装检测等分离,这种垂直分工的模式大大提升了整个产业的运作效率,使得研发投入更加集中,加速了芯片技术发展且使得芯片行业的准入门槛降低。

芯片生产全流程分布

图1 芯片生产全流程分布

晶圆代工台积电一家独大,中国大陆仍在追赶

目前,全球晶圆代工的格局比较稳定,中国台湾的台积电独占全球晶圆代工市场的50%左右,全球无人能及。英特尔也是全球芯片制造商,但只是自产自销并不代工。TOP10厂商中国大陆后来居上占据两个,但中芯国际和华虹半导体合计份额也只有6.7%,与一线龙头相距甚远。

制造技术方面,台积电2018年已经量产7nm工艺,今年是量产第二代7nm工艺(N7+),而且会用上EUV光刻技术。已经研发的5nm工艺会在2020年第二季度量产,之后向着5nm plus(N5+)迈进。三星今年9月份将完成韩国华城的7nm EUV工艺生产线,2020年1月份量产,5nm FinFET工艺技术研发已完成,预计2021年量产。英特尔的10nm(对标台积电的7nm)制程量产时间上已经落后于台积电,正在研发的7nm工艺(对标台积电的5nm)还没有公布具体的量产时间。联电与格芯相继宣布暂时搁置7nm制程研发,全球芯片制造工艺竞争可谓相当激烈。5nm工艺无论在性能还是效能上相比于7nm都有优势,但业界认为5nm只是一个新的过度节点,3nm很可能是下一个完整节点。

中国大陆的两家公司目前量产的最先进工艺还是28nm的,两家都有14nm工艺量产的计划,中芯国际是2019年下半年量产,华虹是2020年量产,但制程工艺仍然要比台积电等公司落后两代以上,很难承担大型IC设计客户(如高通、华为)的重要订单。芯片制造工艺的竞争已经相当激烈,技术工艺升级越来越困难、研发投入越来越多,使得相继有企业退出竞争转而去深耕成熟工艺产品,这因此也给了国内企业追赶的时机。

表1 2019 第二季度全球TOP10晶圆代工营收市占率排名

2019 第二季度全球TOP10晶圆代工营收市占率排名

(资料来源:公开资料整理)

全球晶圆代工首现负成长,国内企业差异化布局寻求突破

根据拓墣产业研究院数据统计,2019二季度全球晶圆代工持续疲软,受全球贸易摩擦、市场需求不济、库存尚待消化等原因影响,二季度晶圆代工总产值同比下滑约8%,市占率排名前三的仍为台积电、三星、格芯,台积电受益于7nm先进制程的客户需求拉升,下滑幅度较小为4%,三星、格芯分为下滑9%和12%,前十厂商仅有华虹半导体受惠于Smart Card、IoT、Automotive的MCU和功率器件等市场需求份额较为稳定。晶圆代工短期受手机及虚拟货币增速放缓拖累,但长期需求仍然看好,未来晶圆代工增长的驱动力将逐渐由智能手机转向AI、5G、IoT、汽车等新应用市场。

国内市场方面,2017年上半年,中芯以20%的销售额位居第二,华虹6%位居第五。为避免与台积电正面竞争,国内企业在加速先进工艺研发的同时,也在进行产品的差异化战略布局。例如中芯国际在14nm制程研发之际,还推进成熟平台产品差异化布局,目前已经拥有CIS(图像传感器)、RF(射频)、电源管理芯片、MCU等,以求开发新产品、新渠道,进一步提高产能利用率。华虹半导体是国内少有的拥有代工IGBT技术的企业,公司深耕8寸硅片制程,主要生产电源管理、分立器件、智能卡、高压分立器件、射频、MCU、内嵌式存储等产品。2017上半年大陆晶圆代工企业销售份额分布2017上半年大陆晶圆代工企业出货份额分布


图2 2017上半年大陆晶圆代工企业销售份额与出货份额分布

(资料来源:公开资料整理)

结语

可以看出,晶圆代工属于资本密集型行业,全球晶圆代工市场竞争相当激烈,在这种烧钱模式下,已经有如格芯、联电等选手退出,国内企业想要在代工市场分一杯羹,除了加大先进工艺的研发投入外,还应尽量避免与行业巨头正面竞争,做好产品的差异化战略布局,并做好企业激励体制吸引海外高端人才。相信在国内芯片市场的巨大需求下,国产化替代趋势也将会越来越好。

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