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【IC设计】莫大康:台积电提升代工的价值

来源:求是缘半导体联盟    原作者:莫大康    

台积电拟在竹南科学园区周边、面积14.3公顷的土地,作为台积电的先进封测厂建厂用地,目前已开始进行建厂的环评作业,预估半年内完成相关程序,并预计投资700亿新台币,约合23亿美元,在2020年完成投产,届时将增加2500个以上的工作机会。

业界好奇台积电怎么也要建先进封测厂。

台积电提早布局先进封装技术

早于2012年3月全球FPGA大厂,美商Altera公司与TSMC合作开发,采用TSMC的 CoWoS生产技术共同开发全球首颗能够整合多个芯片的三维集成电路(异质集成Heterogeneous 3DIC)测试芯片,此项创新技术可将模拟、逻辑及内存等各种不同芯片堆栈于单一芯片上,可协助半导体产业超越摩尔定律的发展规范,而TSMC的CoWoS整合生产技术能够提供开发3DIC技术的一套完整的解决方案,包括从前端晶圆制造一直到后端封装测试的整合服务。

从CoWOS开始,到InFO,再到带有具备倍缩光罩(reticle)两倍尺寸的硅中介层选项的CoWOS,拥有与DRAM更匹配的背向RDL间距的InFO-oS技术,加上今年新问世的WOW和规划的SoICs技术,台积电正在凭借其封装技术,吸引更多的客户。而它们也加紧在封测方面进行扩张。

台积电开发封装技术,不是单打独斗,而是积极的扩大合作,如它与另一家EDA公司,Mentor Graphics 于2017年4月宣布,TSMC 扩展与 Mentor Graphics 的合作,将 Xpedition? Enterprise 平台与 Calibre? 平台相结合,在多种芯片和逻辑与DRAM的 集成应用中为 TSMC 的 InFO(集成扇出)封装技术提供设计和验证。Mentor 专门开发了全新的 Xpedition 功能为 InFO 提供支持,确保 IC 封装设计人员按照 TSMC 规格完成设计任务。

在超越摩尔定律方面台积电勇往直前

球代工的态势己不如从前,原因是占客户70%的fabless增长趋缓,一个大的趋势是顶级大客户如苹果、华为、脸书、等纷纷自己开发芯片设计,另一个因素是智能手机增长缓慢,而新的市场订单,包括如自动驾驶,物联网,AI等尚在培育之中,短期內不太可能会呈爆炸式的增长,而且它们的订单并非釆用最先进工艺制程,而且分散。因此预测全球代工销售额的增长可能在高个位数。

然而台积电是两手抓,一个方面在最先进工艺制程方面,努力争先,大肆扩张投资,如它的全球第一家5纳米生产线计划在南科园区共分为3期,第1期厂房预计2019年风险试产,2020年正式量产。第2期厂房则将于将于2018年第3季动工,也将于2020年量产。它的第3期厂房的正式量产日期将落在2021年。

台积电估计,5纳米的3期厂房完成后,2022年时晶园18厂在满载的情况下,年产能可超过12英寸晶园100万片 ,总投资金额将达新台币7000亿元,约230亿美元。

台积电的7纳米制程已于2018年第二季度实现量产、第四季度火力全开。据台积电的最新消息,高通今、明两年的7纳米LTE芯片代工订单已由台积电拿下,明年下半年试产的5G芯片则选择三星7纳米的极紫外光(EUV)制程生产。更关键的是,台积电已经垄断了7纳米的全球代工市场,收获了近100%的订单,包括如高通骁龙855、苹果A12,华为麒麟980等重磅大单,彻底击败了三星。

而另一方面,台积电也积极在超越摩尔定律方面提早于2012年开始布局,如它的CoWoS,Info等,在异质集成方面能力突出,抢得苹果A11及A12的订单,让三星试图在扩大代工方面的梦想黯然失色。

为何台积电总能在先进制程上屡战屡胜呢?首先也是最重要的一点,台积电从来不会试图跳跃式发展,一步一步来,慢不代表错,快不代表对。其次不像其他竞争者,与台积电无利益冲突的客户群(苹果、赛灵思、英伟达、博通/华高、瑞萨、谷歌、海思、联发科、AMD等)数量庞大,不断地追求先进制程,投入研发,改善设计规则,与台积电共同改善制程良率、降低成本,来加快量产速度。也就是说,台积电不是一个人在战斗,台积电背后有着全球所有最顶尖的IC设计公司在支持。而且台积电有超过50%的产能,已经完全折旧、做成熟制程;另外即便是采用新的机器设备,因设备的使用寿命约十五年以上,这样可提供足够的现金流,来大量投资初期获利较差的最先进工艺制程。

台积电的强大让它的对手们几乎窒息。从目前的态势观察全球三足鼎立,英特尔、三星及台积电已无异议,而且台积电的上升态势更为明显。

台积电始终强调,它作代工,不会与客户争抢订单,所以它把代工的服务由芯片制造延伸至封装是无可非议,是价值链的提升,由此表明中国台湾地区在全球封装的头号地位会更加稳固。

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