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晶圆代工厂技术差距持续拉大 正确定位成存活关键

  • 魏淑芳

目前整个晶圆代工业者大概可能分为三个梯队,一个是领导型先锋,主要就是针对最先进的制程技术进行发展,可以提供10nm、7nm甚至未来更先进制程的服务,目前这个梯队中仅有台积电、三星两家公司,要注意的是,三星虽然提供晶圆代工服务,但主要还是作为服务自家公司的IDM业者定位。

值得注意的是,虽然表面上三星晶圆代工业物已经分拆独立,但最大的客户还是自家,根据估计超过六成营收来自三星LSI,由于这方面的制造服务被计入营收,导致三星的营收规模激增,跃升全球排名第二。

台积电营收比重。资料来源:台积电

联电14nm宣布成功量产至今,创造的营收几乎等于零。资料来源:联电

第二梯队则是二线公司,可以提供14/16nm以下的主流制程服务,强调成本优势,但是在技术发展上遇到瓶颈,基本上已经放弃继续发展的可能,转而强调服务能力。这类型的公司包含了联电(UMC)、格罗方德(Global Foundries) 、中芯国际等。

第三梯队主要提供28nm以下的代工服务,这类型公司包含了力晶科技、世界先进、华虹半导体等等。虽然代工制造技术明显较前者落后,但是近来因为各种类比芯片、IoT芯片的需求,需要大量多样,且单价低的代工服务,这类公司也扮演著推动相关产业的角色。

顶尖制程  一线客户

目前台积电和三星都已经把未来制程技术的展望都放到3nm,对先进制程有需要的公司基本上也没有其它选择,只能在这两家投产。

目前追求顶尖制程的产品,主要集中在运算领域,包含PC、手机以及目前热门的AI相关方案,由于计算力需求庞大,需要透过更好的制程来增加芯片的规模,同时又期望能降低功耗,这种乍看之下违反物理定律的需求,基本上就是台积电和三星正在进行的工作。

以台积电为例,其主要客户包含了苹果、高通、联发科等手机芯片业者、以及AMD、Xilinx、NVIDIA等一线芯片大厂,这些芯片大厂往往也都互为竞争关系,为了发挥产品的最大竞争力,使用最先进制程已经是不得不为的作法。

目前7nm已经占台积电整体销售比重达21%,随著N7+以及N6等延伸制程开始提供服务,比重会明显增加。而16/12nm作为长期制程,也有23%的表现,但10nm由于多数设备都已经转做它用,客户需求也低,最新一季仅3%。

至于三星这边,目前其7nm制程仅有三星自家成功小规模量产,高通虽下单,但首波量产失败。

而8nm有高通投产中阶手机芯片,联发科、NVIDIA亦有在三星的1xnm制程制造相关产品,而苹果原先也是台积电和三星都会下单,但随著三星在制程竞争中落后,现在苹果仅在台积电下单,而其它一线芯片大厂也多半把针对主流市场或入门级别的产品在三星投产,一方面分散风险,另一方面也是要降低成本。

值得注意的是,一线晶圆代工厂商除了晶圆制造以外,也纷纷涉足芯片封装的是场,从传统2D,到新的3D晶圆级封装,期望透过这些新服务的引进,增加整体晶圆代工的竞争力,并提供更多元的设计与制造服务。

不过,三星近来因为韩国政府与日本政府在多种政治与经济议题上起冲突,导致日本政府决定对韩国在某些晶圆制造的关键原料输出进行管制,比如说高纯度的氟化氢、光阻剂以及氟聚醯亚胺,这使得三星未来在发展晶圆代工的路上蒙上了一层阴影,虽然韩国政府决定投入大笔经费研发替代来源,但缓不济急,这也让台积电未来的发展更显优势。

主流制程  主流客户

联电、格罗方德承接的主要也是二线产品的制造为主,类型与一线代工业者差不多,但是代工的产品类型集中在不需要最高效能,而是成本敏感度高的产品,比如说中低阶的运算芯片产品、MCU、控制器,或者是传感器,基本上客户也都有相当的规模。

联电虽然号称已经推出14nm制程,但由于良率迟迟无法突破,其营收占比一直都在个位数以下,2019年甚至完全没有创造营收,这也让业界怀疑当初宣布14nm量产是为了其它商业目的。

联电目前的客户虽然不少,但难以接到附加价值高的芯片代工订单,影响获利,事实上,其2019年第1季营收严重衰退,晶圆代工本业甚至出现16亿元的亏损,如果不是处理短期投资所得带来的业外收益,营收恐怕会更难看。

格罗方德过去是AMD的晶圆制造部门,后来切割出去卖给ATIC,但因为制程发展不顺,不仅拖累当初的最大客户AMD,客户基础也难以扩增,后来AMD彻底放弃格罗方德,转而在台积电投产,更让格罗方德的营收雪上加霜。

格罗方德拥有14nm代工技术,其技术成熟度和良率表现都远优于联电,但是格罗方德在管理方面一向有严重的问题,每年持续不断的巨额亏损,逼得ATIC想要抽手,而格罗方德也被迫裁员、卖厂求取生机。最近还以2.36亿美元的价格把新加坡的Fab 3E晶圆厂卖给世界先进。

格罗方德拥有优于联电的晶圆代工技术,营收规模也高于联电,但管理上的问题却使其竞争力高不了联电多少,相当可惜。

以营收规模而言,中芯也算是二线晶圆代工厂,与联电同样,在2018年宣称14nm制程已经研究完成,可以进入量产阶段,然而事实上,其14nm至今仍未创造任何营收。

其实中芯处境和格罗方德有部份类似之处,那就是技术研发一直都非常不顺利,而中芯过去还苦于与台积电之间的法律纠纷,严重影响其经营能力。

中芯能进入14nm制程,台积电老将梁孟松居功甚伟,而梁孟松同时也是推动三星14nm制程早于台积电成功量产的重要推手。不过中芯的内部管理问题比三星严重许多,即便14nm研发成功,想要真正量产恐怕还需要一段时间。

三线业者的逆袭

由于IoT、边缘运算等概念的兴起,各类传感器、控制器的需求也水涨船高,这带给过去处于边缘地位的三线晶圆代工厂很大的商业机会,尤其是以8寸晶圆代工为主的厂商,在业绩表现上都有不错的成绩,虽然同样受到景气影响,但2019上半年的营收就不像一线晶圆代工厂那般严重衰退。

这类以老旧设备,成熟制程为主要服务内容的晶圆代工厂,相关成本可以压到非常低,研发投入占比也不高,因此即便低价接单,仍能创造不小的获利空间。而这也确保了这些「落后」晶圆代工厂能得以持续存活。