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【制造/封测】半导体代工:“由热变烫” 格局存变

来源:中国电子报    原作者:陈炳欣    

近期,由于英特尔7纳米工艺受阻或将委托台积电代工等消息层出不穷,半导体领域的晶圆代工(Foundry)模式逐渐受到追捧。晶圆代工龙头台积电的股价一路飘高,成为最高市值的半导体公司。那么,今年半导体代工市场如何?是否会替代垂直整合(IDM)模式成为发展的主流?

IDM与Foundry各有优势

近期,晶圆代工业热点频出,先是中芯国际在科创板上市创造6500亿元超高市值,后是台积电亦因有望获得英特尔7纳米订单,引发资本市场关注。这使得晶圆代工这个以往并不为大众熟知的产业形态,被带到了众人的眼前。

其实,不仅是中芯和台积电,近来联电(UMC)、华虹半导体等晶圆代工企业的表现也非常抢眼。由于电源管理、显示驱动和触控芯片、MCU等订单的涌入,联电订单满载,第二季度净利润达到66.8亿元新台币,大幅高于市场预估的42.6亿元新台币。华虹半导体第二季度营收和毛利率也超过预期,在IGBT、MCU和CIS等多项产品市场需求的推动下,营收达到2.254亿美元,环比实现两位数增长,达11%。在这样的大背景影响下,有媒体甚至提出,晶圆代工将替代IDM成为半导体产业发展的主流。

资料显示,晶圆代工是半导体产业中的一种营运模式,指专门进行半导体晶圆制造生产,接受其他IC设计公司的委托制造,而自己不从事设计的业态。根据半导体专家莫大康的介绍,随着芯片制造工艺的微缩、晶圆尺寸增大,晶圆厂建设费用越来越高昂,建设一间晶圆厂动辄投资上百亿美元,这不是一般中小型半导体公司所能够负担得起的。通过与代工厂合作,IC设计公司就不必负担高额的工艺研发费用与兴建费用。晶圆代工厂也可专注于制造,产能可售予多个IC设计用户,降低市场波动、产能供需失衡的风险。2019年中国大陆IC设计公司达到1780家。如此大量的IC设计公司,其中多为中小企业,它们的诞生得益于代工业的发展,同时也使得晶圆产能需求增加,有利于晶圆代工厂的发展。

尽管晶圆代工模式满足了市场的部分需求,但还谈不到将取代IDM模式。“以品牌巩固与技术掌握为前提,IDM仍是主流。然而,未来半导体市场的产品与应用将趋向多元化发展,在技术符合需求的情况下,Foundry提供的制造服务可针对客户对产品与产能的要求进行调整。此外,由于生产线产品组合多元,在制造成本管控方面,Foundry较IDM更具弹性空间。”TrendForce集邦咨询分析师徐韶甫指出。

此外,Foundry更加适合逻辑芯片的生产,以公版IP(如ARM、Synopsys等)做架构的芯片设计公司大多会选择代工。另外,那些对芯片性能演进需求较高的芯片,需要代工厂提供持续进步的工艺节点制作技术为支撑,也比较倾向于采用Foundry模式。但是仍有许多芯片制造以IDM为主体,如模拟IC、图像传感器(CIS)、存储器芯片等。从这一点来看,IDM并不会趋于弱势。

之所以晶圆代工业近期热得发烫,一方面是全球几大晶圆代工厂商的产能利用率普遍较高,这与疫情冲击之下部分IDM公司业绩下滑形成了对比。另一方面,几家主要的晶圆代工企业热点频传,引发了资本市场的关注,最终将晶圆代工推上了社会焦点。“IDM与Foundry各有优劣势,要根据产品组合与业者策略来评价,而不应一概而论,简单断言哪个会成为主流。”徐韶甫表示。

两大热点市场值得期待

从今年整体市场表现来看,晶圆代工基本处于平稳状态,并不具备大爆发的前景。根据拓墣产业研究院的报告,2020年第一季度晶圆代工厂的订单未出现大幅度缩减,第二季度有所恢复,但下半年市场仍存在一定的变量,所以很难称整个晶圆代工市场已经恢复,具有了长期增长的需求支撑。

不过,目前晶圆代工市场存在着两个热点。首先是7纳米、5纳米等最先进工艺的需求。尽管海思从台积电的客户名单中退出,但是有指出,台积电依靠苹果、高通、AMD、Nvidia、联发科、英特尔等大客户,能填补海思遗留的空缺,5纳米产能满载不是问题。以业内人士曾盟斌指出,苹果对5纳米的工艺需求确实变强,除了原本的A14、A14 X应用处理器与MacBook所用的芯片组,苹果服务器CPU也将于2021年第一季度投片,评估苹果来年首季可获得台积电4万~4.5万片的5纳米工艺产能,虽不到市场传闻的6万~7万片那么夸张,然而总体看来,iPhone前景相对稳健,加上非iPhone业务,台积电未来整体业绩还会有更多惊喜。

此外,8英寸的特色工艺需求再次回升,成为晶圆代工的另一个热点。去年年底,8英寸市场需求有所减缓。但是今年第二季度以来,在5G、物联网、智能汽车需求的推动下,模拟IC、IGBT、CIS等需求再次提高。与数字IC追求先进工艺不同,多数模拟IC需要采用特殊工艺,工艺节点大多是属于微米(μm)等级。因此,一般的模拟IC和功率半导体多采用8英寸厂生产。

2018年年底,台积电宣布了一项令人意外的投资,在台南科学园区兴建一座新的8英寸晶圆厂。这是他们自2003年在上海建8英寸厂之后,再次投建新的8英寸晶圆产能。其理由也相当清楚,就是特殊工艺需求强烈,需要增加新的产线。

SEMI在报告中也指出,预期到2022年间,8英寸晶圆厂产量将增加70万片,增加幅度为14%,其中MEMS和传感器元件相关的产能约增加25%,功率元件和晶圆代工产能预估将分别提高23%和18%。

或呈一极两强竞争局面

全球晶圆代工产业在区域竞争格局方面也存在一定变量。目前晶圆代工的重心已经转移到亚洲特别是中国台湾地区。根据集邦咨询的报告,台积电占据全球晶圆代工市场51.5%的份额,几乎呈一家独大的局面。

不过目前美国也正在努力加强其半导体制造业。莫大康指出,美国在半导体领域的优势己不如从前。相反韩国的存储器、中国台湾地区的代工业在先进工艺制程中开始领先,这让美国有了压力。美国半导体工业协会(SIA)正在积极推动美国政府增加对制造业的支持。

据报道,美国政府希望为半导体制造商提供约250亿美元的援助,刺激美国半导体制造工厂的建设。而第三大晶圆代工企业格罗方德或将因此而受益。

同时,徐韶甫也指出,韩国在代工方面技术比美国高。目前,三星电子正在积极推进其逻辑芯片的制造能力。2019年,三星电子宣布计划未来十年在芯片产业将投资1160亿美元。据报道,三星电子已获得了思科系统公司和Google制造的订单。

此外,三星还从特斯拉获得了订单,定购用于自动驾驶汽车的芯片,并且还负责生产Facebook正在准备的下一代AR芯片。目前,三星电子在晶圆代工市场占据18.8%的份额,居第二位。因此,短期内中国台湾地区在代工市场领先的地位难于撼动,但是也会出现几个重点地区,呈现出一极两强的竞争局面。

此外,中国大陆也在积极推动晶圆代工的发展。SIA资料显示,2019年,全球新建的6座12英寸晶圆厂有4座是在中国大陆。徐韶甫认为,中国代工业发展前景在内需市场方面十分有优势,但在技术方面仍需加强,提供的产品规格也需拓展至高阶产品线。

封面图片来源:拍信网