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全球主要二线晶圆代工厂锁定特殊工艺突围

  • 陈婉洁

GlobalFoundries技术蓝图,资料来源:GlobalFoundries,2020/9

虽有新冠病毒疫情与中美贸易战等不利因素干扰,台积电依然凭借其领先微缩制程与IC封装技术,加上充足且持续扩充的产能,先后拿下苹果(Appale)、高通(Qualcomm)、博通(Broadcom)、辉达(Nvidia),甚至英特尔(Intel)等世界级大厂代工订单,股价更在2020年7月28日创下新台币466元历史高点,也让台积电成为2020年全球半导体产业最闪亮的一颗星。

然而,除台积电外,包括联电(UMC)、GlobalFoundries、中芯国际(SMIC)等二线晶圆代工厂亦正在这艰困时期中想方设法、另寻生机。

推出差异化平台寻求商机

虽然台积电已于2020年上半将5纳米制程导入量,并将次世代3纳米,甚至2纳米制程规划入其技术蓝图,但包括联电、GlobalFoundries等晶圆代工厂早在2018年即相继宣布不对10纳米及其以下先进制程投入研发,意即14纳米制程成为这2家厂商最先进制程,晶圆代工技术差距与台积电持续拉大。

若进一步观察制程别占营收比重,联电14纳米制程虽早在2017年第2季对营收产生贡献,甚至在2018年第3季占营收比重达5%,但在不具成本竞争效益情况下,近6季联电来自14纳米制程占营收比重皆为0%,显示联电具获利能力最先进制程为28纳米。

面对微缩制程落后困境,联电除将28纳米制程进行优化,推出22纳米制程外,并为将特殊制程推进至28/22纳米制程,推出28HPC+、22ULP、22ULL等平台。

长久以来,GlobalFoundries晶圆代工制程技术采取Bulk与FD-SOI制程同步推进策略。其中,Bulk制程发展上,GlobalFoundries发展至采FinFET晶体管结构的14纳米制程,并推出12纳米FinFET优化制程,更以12FF为基础,针对云端与AI终端市场需求,发展出12LP、12LP+等差异化平台。

在FD-SOI制程发展上,GlobalFoundries发展至22纳米的22FDX,主要锁定ultra low power、GPS、蓝牙、Wi-Fi、NB-IoT等产品,GlobalFoundries也已朝12纳米制程投入研发。

有别于联电与GlobalFoundries,中国大陆主要晶圆厂商在政府全力金援下,微缩制程技术仍依循摩尔定律向前推进。

其中,中芯国际已于2019年第4季将14纳米制程导入量产,至2020年第1季仅占中芯国际营收比重1.3%。次世代N+1制程(推估为8纳米制程),中芯国际于2020年第2季法说会中宣称,已进入客户认证与导入阶段,将有机会于2021年导入量产。

华虹宏力(HH Grace)在位于无锡12寸晶圆新厂(7号厂)投产后,制程技术亦由90纳米升级至65/55纳米制程。上海华力(HLMC)28纳米PolySiON与HKMG制程分别于2019年上半与下半先后导入量产,次世代14纳米FinFet制程原本宣称2020年导入量产,目前观察量产进度将会延期。

锁定特殊工艺投入研发

全球主要二线晶圆代工厂为透过改善产品组合以提升获利能力,亦针对自家擅长技术与潜在客户商机,锁定不同特殊工艺制程投入研发。

联电针对显示器驱动IC推出全系列eHV工艺平台,其中,包括28纳米制程OLED与TFT-LCD驱动IC,及80纳米至40纳米制程AMOLED驱动IC,该平台亦已获得韩系大厂代工订单。

此外,联电亦看好5G与次世代eNVM发展,以55纳米RFSOI制程为5G低噪音放大器系统单芯片(System on Chip;SoC)代工。次世代嵌入式存储器方面,联电则分别推出22 ULL MRAM与22ULL RRAM,至于eFlash则由原本28纳米制程升级至22HPC+平台。

GlobalFoundries则是锁定BCD与eNVM代工市场,将制程以予升级,其中,BCD代工制程中2015年0.13微米升级至2019年55纳米,预估2021年将进一步升级至28纳米制程,eNVM则将由55纳米制程升级至28纳米制程。

至于中芯国际,则将以28HKC+平台,锁定AI、Smart TV、汽车电子等终端市场。

全球主要晶圆代工厂持续扩充产能

除制程优化与技术平台差异化等二大策略外,全球主要二线晶圆代工厂除GlobalFoundries因财务状况不佳外,全数投入产能扩充行列。联电于2018年6月底宣布收购日本三重富士通(Mie Fujitsu Semiconductor)12寸晶圆厂,并于2019年第4季开始对联电营收产生贡献,除让联电来自日本营收出现大幅成长外,该厂亦将成为联电发展汽车电子重要基石。

实际上,联电自2019年下半以来,亦先后扩充位于新加坡Fab12-i与位于厦门Fab12-X等12寸晶圆厂产能,主要针对OLED Drive IC、AMOLED,与mmWave等特殊制程产品,扩充90纳米至22纳米制程产能。

世界先进(VIS)于2019年收购GlobalFoundries位于新加坡8寸晶圆厂,并于2019年12月31日完成交割后,该厂也于2020年开始为世界先进营收产生贡献。

中芯国际在来自中国大陆政府资金大力支持下,位于北京中芯北方12寸晶圆厂新増产能自2019年下半逐季开出,月产能由7.4万片约当8寸晶圆扩充至2020年第2季11.25万片约当8寸晶圆满载产能,位于上海中芯南方12寸晶圆厂则于2019年下半完工并开始投入量产,2020年第2达季月产能1.35万片约当8寸晶圆。

除此之外,中芯国际位于天津8寸晶圆厂月产能亦由2018年第2季5万片8寸晶圆逐步扩充,至2020年第2季该厂月产能已达7.3万片8寸晶圆。华虹宏力位于无锡新建12寸晶圆厂7号厂于2020年第1季开始对营收产生贡献,月产能达1万片12寸晶圆,预估至2020年底该厂月产能将扩充至2万片12寸晶圆。

同属于华虹集团的上海华力位于剑桥新区12寸晶圆厂(6号厂)自2018年下半投产以来,产能逐季扩充,预估至2020年底月产能将达3万片12寸晶圆,该厂亦为上海华力28纳米至14纳米制程生产基地。



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