半導體代工大鱷 以其質(zhì)和量優(yōu)勢席卷全球

??????? 半導體代工企業(yè)正以其壓倒性的生產(chǎn)能力開始一手包辦全球的LSI制造。憑借其在LSI生產(chǎn)上積累的經(jīng)驗和知識，其技術(shù)實力也躍升至世界前列。設(shè)備制造商該如何與羽翼漸豐的這些代工巨頭打交道呢？

“如果我們照現(xiàn)在這樣繼續(xù)與日本主要的大型半導體廠一道研發(fā)數(shù)碼相機等核心SoC的話，也許有一天會行不通的。”日本奧林帕斯公司的常務(wù)董事、數(shù)字技術(shù)開發(fā)本部長栗林正雄表達了他的危機感（圖1）。

其背景是日本半導體大廠有抑制自己的生產(chǎn)規(guī)模，轉(zhuǎn)向“輕晶圓廠”的跡象。主要是為了抑制隨制造技術(shù)的微細化而激增的設(shè)備投資及研發(fā)費用，從而改善收益。

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圖1 市場要變，主角也要變

電子設(shè)備市場已從此前以發(fā)達國家為主導轉(zhuǎn)向以新興市場國家和地區(qū)為主導。設(shè)備關(guān)鍵部件的供給者也隨之發(fā)生了更迭。將從垂直整合型的IDM手中奪取主角地位的，是水平分工的半導體代工廠商和無廠半導體制造商等。半導體代工廠商因接受全世界包括垂直整合型半導體廠商在內(nèi)的委托生產(chǎn)，得以大量吸收技術(shù)和經(jīng)驗，其結(jié)果，使其具有了全球頂級的技術(shù)實力。

迄今為止，日本的大半導體制造商一直是采用自行設(shè)計和制造的垂直整合型體制。這種企業(yè)稱之為IDM（Integrated Device Manufacturers）。近來，這種體制發(fā)生了動搖：富士通半導體將40nm工藝以后的LSI生產(chǎn)委托給了臺灣的臺積電（TSMC）。東芝的樹立了相同的方向，其社長佐佐木則夫表示，“IDM無法再持續(xù)。我們將堅定地推進輕晶圓化。” （圖2）

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圖2 制造能力上的競爭

圖中所示為2009年世界排名前四家的公司及臺積電的銷售額走勢。TSMC的銷售額依據(jù)該公司的公開數(shù)據(jù)，其它數(shù)據(jù)在1996年以前為IDC的數(shù)據(jù)，1997年至2009年是Gartner Japan的調(diào)查值。

對日本的半導體制造商而言，輕晶圓廠化確實有減少資本投資負擔的益處。但對設(shè)備制造商而言，則“充滿憂慮”（日本某數(shù)字消費設(shè)備廠商）。其最大的原因，是日本IDM自己無法再擁有最先進的半導體技術(shù)。

就電子設(shè)備而言，SoC可謂是掌握設(shè)備附加價值的最重要部件之一。正因為如此，才要利用最尖端的半導體技術(shù)，減小芯片面積、降低功耗（奧林帕斯的栗林）。設(shè)備的設(shè)計者，需要在預見數(shù)年后的半導體技術(shù)發(fā)展趨勢的前提下，進行設(shè)備開發(fā)。因此才與擁有最尖端半導體技術(shù)的廠商建立密切的合作關(guān)系，并指定 LSI的開發(fā)伙伴。

要求最尖端半導體技術(shù)的設(shè)備制造商，都對信任和依靠今后可能不再擁有先進技術(shù)的日本半導體廠商，抱有和前述奧林帕斯同樣的擔憂。

一手包辦SoC的生產(chǎn)

與奧林帕斯一樣抱有危機感的設(shè)備廠商不在少數(shù)。盡管沒有公開宣布，但許多電子界相關(guān)人士都知道日本某家庭游戲廠商最近將使用最尖端半導體技術(shù)的圖形LSI的生產(chǎn)委托給了一家臺灣大型代工企業(yè)。

游戲機用圖形LSI只是冰山的一角：最近，承接LSI委托生產(chǎn)的代工企業(yè)，正開始一手包辦全球的SoC生產(chǎn)（圖3）。這已經(jīng)在代工企業(yè)的業(yè)績報表上顯示出來。

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圖3 寡頭壟斷在推進

2009年代工的市場份額。以代工業(yè)界份額居首的臺積電為首的寡頭壟斷正在推進。

臺積電（TSMC）擁有幾乎一半的代工市場份額，最近的2010年第一季（1月到3月）的銷售額比去年同期上升了133.4％，達到了921.9億元新臺幣。這一增長率從整體電子業(yè)來看是極高的，而且象征著該公司杰出的增長勢頭。當季的營業(yè)利益率達到37.0％。

剛成立一年就成長為擁有約150個企業(yè)客戶、僅次于臺積電居第二位的，是美國的GLOBALFOUNDRIES公司。該公司是由美國的 Advanced Micro Devices（AMD）公司的制造部在2009年春天分立出來的企業(yè)。之后，于2010年1月，它與新加坡的大型代工廠特許半導體（Chartered Semiconductor Manufacturing Ltd）合并，獲得了市場份額和客戶群。該公司目前的市場份額大約是15％。

現(xiàn)在的市場份額雖只有幾個百分點，但在代工市場上地位在逐漸提高的是韓國的三星電子。該公司最近幾年強化了它SoC等的非存儲器業(yè)務(wù)。擊敗諸豪強連連接獲美國蘋果公司平板電腦iPad及iPhone手機用核心SoC訂單的事實，昭示了該公司包括代工業(yè)務(wù)的SoC業(yè)務(wù)實力的穩(wěn)步提高。

隨著代工企業(yè)的飛速步伐成長的，是專事封裝和測試等半導體后工序的代工廠商。后工序也開始了從IDM轉(zhuǎn)向輕晶圓化，最大的臺灣日月光集團接到的委托在大量增加。

臺積電（TSMC）的投資高峰

半導體代工企業(yè)展開了攻勢。他們一直留意著日本半導體廠商推進輕晶圓廠的動向，自2010年開始，果斷提出了為以前2～3倍額度的大規(guī)模設(shè)備投資計劃（圖4）。

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圖4 代工企業(yè)一齊踩下了加速投資的油門

2010年以后，TSMC（a）、GLOBALFOUNDRIES（b）和三星電子（c）等的設(shè)備投資額都激增。

臺積電（TSMC）2010年將實施創(chuàng)歷史記錄的48億美元以上的設(shè)備投資。這一金額作為邏輯LSI投資可與美國英特爾比肩，在半導體業(yè)界屬最高水準。臺積電（TSMC）的營收雖只有因特爾的大約1/3，但投資金額卻與英特爾相同。

臺積電（TSMC）有可能將2010年的投資金額提到更高。2010年4月，該公司宣布要在臺灣臺中建設(shè)28nm以下工藝的旗艦廠——Fab 15，“其將是瞄準20nm、14nm、10nm和7nm技術(shù)的戰(zhàn)略基地”。

為不被臺積電（TSMC）狂濤般的投資甩得太遠，競爭者也舍命追隨。例如，GLOBALFOUNDRIES就將2010年的設(shè)備上投資激增至27億美元，約為2009年的3.4倍。

三星電子也不甘落后。該公司在2010年5月17日宣布了2010年的設(shè)備投資計劃，將在包括代工的SoC生產(chǎn)上投資約2兆韓元（1600億日圓）。該公司表示，“我們是為了勝利才開展代工業(yè)務(wù)的?！?/p>

2009年夏風云突變

??????? 臺積電（TSMC）、GLOBALFOUND-RIES等公司進行雪崩式巨額投資的背景，是中國市場引領(lǐng)的世界性需求擴大?！?009年夏，設(shè)備廠商及ODM企業(yè)的部件訂購量突然激增”（日本某民間調(diào)查機構(gòu)）。[!--empirenews.page--]

實際上，壟斷全球筆記本電腦制造的臺灣仁寶電子和廣達電腦，2009年夏以后筆記本電腦的出貨量大幅增加（圖5）。仁寶2010年3月的出貨量比上年同期增加68％，達到420萬臺，而廣達上升52％，達410萬臺。

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圖5 2009年夏季前后筆記本電腦的出貨量激增

從事筆記本電腦的大型ODM廠商仁寶電子和廣達計算機的筆計本電腦的月出貨量走勢。

出貨量相差多個數(shù)量級的手機市場2010年似也會有切實的成長。綜合考慮手機制造商、部件制造商和調(diào)查機構(gòu)的設(shè)想，2010年全球市場將比上年增長10～22％，達到12.4億到13.8億臺。

全球平板電視的年出貨量“2010年度將比上年增長30%，達2.2億臺”（日本村田制作所），可謂漲聲一片。

而半導體、電子部件和材料制造商的供給體制卻沒有跟上（圖6）。受到雷曼兄弟事件的直接打擊，面臨公司存亡或退出業(yè)務(wù)危機的半導體和電子部件制造商不在少數(shù)。在這種情況下，無法進行足夠的設(shè)備投資。其結(jié)果自2009年夏天開始，當設(shè)備制造商的訂單大量增加時，供應和需求之間的差異就迅速擴展開來。

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圖6 部件不足

HDD（a）、電容器（b）及DRAM（c）等的供應不足自2009年夏季后急速凸顯出來。就半導體而言，不只是DRAM，邏輯LSI的生產(chǎn)能力不足也開始變得嚴重。

例如，DRAM及層積陶瓷電容器（MLCC）就嚴重缺貨。一家日本調(diào)查公司說，HDD的“玻璃基板、磁頭和馬達等都不足”。

實際上，包括SoC的邏輯LSI的生產(chǎn)也陷入了相同的境地。臺積電（TSMC）的消息人士透露：“我們所有的生產(chǎn)線都處在滿負荷狀態(tài)。而且不僅如此，2010年客戶詢價的訂單總量，超出我們最大產(chǎn)能的30％～40％?！?/p>

GLOBALFOUNDRIES也表示，情況與2009年中經(jīng)濟衰退時完全不同：“手機、筆記本電腦及平板電視上配備的邏輯LSI的訂貨特別旺盛。我們的0.35μm、0.18μm、0.13μm和65nm工藝生產(chǎn)線的運轉(zhuǎn)率極高?！?/p>

生產(chǎn)的重要性提高

供應不足對半導體和電子元件制造商而言，是擴大事業(yè)的絕好機會。抓住了這個機會出擊邏輯LSI生產(chǎn)的，是代工企業(yè)。

眼下這股以規(guī)模為賣點的代工企業(yè)逐步一手包辦邏輯LSI生產(chǎn)的潮流，并非是伴隨經(jīng)濟形勢變化而生的暫時性現(xiàn)象。今后，在半導體及電子設(shè)備業(yè)界，生產(chǎn)將變得越來越重要。

其背景是，LSI的主要市場將從以往的發(fā)達國家轉(zhuǎn)向新興市場國家。而新興市場國家的人口大大多于發(fā)達國家。因此，面向新興市場國家的電子設(shè)備的出貨量及所需要的LSI會激增。據(jù)一家日本調(diào)查機構(gòu)估計，全球2009年約3億臺的PC出貨量到2020年會上升到5～6億臺。而手機的全球出貨量2020年將達到20億臺。

從現(xiàn)在的部件供應不足情況可知，當數(shù)量飛速增加時，供給可能會成為瓶頸。在這種情況下，部件廠商及半導體廠商的生產(chǎn)能力，將會左右電子設(shè)備的發(fā)展趨勢。就是說，生產(chǎn)的重要性相對提高了。面對新興市場國家這樣的前所未有的巨大市場，要求打造生產(chǎn)能力有數(shù)量級之提高的巨大規(guī)模的“超級廠商”。

事實上，各代工企業(yè)坦承他們懷著促進新興市場國家的LSI市場形成的志向，將果斷進行大規(guī)模投資。一家日本調(diào)查公司在報告中表示，“在面向新興市場國家的LSI生產(chǎn)上扮演主要角色的將會是代工企業(yè)。今后數(shù)年間，他們很可能會實施巨額的設(shè)備投資，以擴大中長期的市場份額。

形成良性循環(huán)

掌握了量，也就可培育出技術(shù)。代工企業(yè)在制造技術(shù)的微細化等方面的技術(shù)實力已經(jīng)躍居世界的前列。

有了龐大的生產(chǎn)能力，就可接受各種領(lǐng)域的LSI生產(chǎn)委托。而采用最尖端LSI等的最初產(chǎn)品，常常會出現(xiàn)一些問題。如果能對這些問題盡早分析原因加以解決，就可搶得最尖端LSI等量產(chǎn)的先機。這樣便可接到更大的訂單，同時也能積累更多的新經(jīng)驗，從而形成良性循環(huán)。代工企業(yè)在此前已有的“量”一道，也在不斷獲得代表技術(shù)實力的“質(zhì)”。

在微細化上亦居前列

在微細化上打頭陣的是美國英特爾和IBM公司，而代工廠商緊追其后。迄今一直如此的情形似有變化跡象。比較英特爾和臺積電（TSMC）的邏輯LSI的微細化時間表可知，在90nm、65nm以及45nm～40nm工藝上英特爾均領(lǐng)先，而臺積電（TSMC）則約遲1年開始量產(chǎn)。

這種情況在32nm～28nm工藝上發(fā)生了變化。英特爾2009年第四季開始量產(chǎn)32nm微處理器，而臺積電（TSMC）2010年第二季則開始量產(chǎn) 28nm工藝的邏輯LSI。盡管英特爾還是領(lǐng)先，但差距已縮小到只有半年。并且相對于英特爾的32nm工藝，臺積電（TSMC）的28nm已領(lǐng)先了半代。

接下來的22nm～20nm工藝，臺積電（TSMC）已公布了領(lǐng)先于英特爾的詳細量產(chǎn)計劃。2010年4月，臺積電提出了將越過22nm，于2012 年第三季開始生產(chǎn)20nm工藝邏輯LSI的計劃。且這不只是單純的目標，同時還公布了20nm所使用的晶體管、工藝及曝光技術(shù)。

代工企業(yè)技術(shù)實力的提高并未止步于制造技術(shù)的微細化。如，索尼率先開發(fā)的的背面照光（BSI）型CMOS傳感器。影像元件業(yè)界普遍認為是“其他廠商一時難以追上”的技術(shù)。

然而事實上，委托臺積電（TSMC）生產(chǎn)的美國OmniVision Technologies公司，已經(jīng)繼索尼之后量產(chǎn)出貨。數(shù)碼相機業(yè)界的一位高階經(jīng)理表示：“關(guān)于BSI型CMOS傳感器的量產(chǎn)，臺積電（TSMC）的表現(xiàn)應令人刮目相看。這證明他們所具有的技術(shù)，已可與索尼利用其在IDM上的優(yōu)勢建立起來的硅加工技術(shù)量水平相當。這些BSI CMOS傳感器水平可供現(xiàn)今的小型相機使用?？紤]到臺積電（TSMC）的技術(shù)實力，不久的將來即可用于單反相機。”

要成為戰(zhàn)略伙伴

代工廠商在擁有龐大生產(chǎn)能力的同時，也在逐步取得最先進的技術(shù)。設(shè)備和半導體制造商該如何與代工廠商打交道呢？

可以明確地說，投資參股及建立一攬子合作關(guān)系，締結(jié)長期合約等成為戰(zhàn)略合作伙伴是雙方所需要的。截至目前，設(shè)備和半導體制造商一直視代工廠商為“可輕易更換的承包商”或“以自身生產(chǎn)為前提，當需求急增超過自身能力時的減壓閥”。這樣的看法應當拋棄。

在此基礎(chǔ)上，自己開發(fā)SoC的設(shè)備制造商、ASSP制造商以及FPGA制造商，首先需要在是委托多家代工廠商還是只委托一家特定的代工廠商之間作出選擇。選擇前者的，是從事手機用LSI等業(yè)務(wù)的美國Qualcomm公司和FPGA廠商美國Xilinx公司。[!--empirenews.page--]

委托多家代工有兩個好處：一個是容易確保價格主導權(quán)；另一個是在發(fā)生災害或事故時可保證供應不中斷。但因委托分散到多家，每家的LSI數(shù)量會減少可能會導致價格升高?？梢哉f，Qualcomm和Xilinx是因自信每個品種均可大量出貨，才選擇了此方法。

而FPGA制造商美國的Altera公司則用了委托特定的一家代工企業(yè)。該公司歷經(jīng)多年，和臺積電（TSMC）建立了密切的關(guān)系，而且“今后還要加強這種關(guān)系”（Altera）。這種方法的優(yōu)點是，易于增加委托數(shù)量提高量產(chǎn)效果。其存在的問題是，當遭遇災害及事故等時，可能會發(fā)生難以保證供應的情況。

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