工艺向20nm过渡
在高端代工市场,三星、格罗方德甚至英特尔的竞争会更加激烈,一定会蚕食台积电的市场占有率,并迫使高端代工硅片的价格下降,这对于市场的影响是十分正面的。
近期各种传言迭起,有传言说苹果欲购买芯片制造厂,花70亿美元自行建厂;也有说已与台积电签3年合约,从2014年起台积电为其供货20nm、16nm及10nm芯片;也有传苹果正与英特尔、格罗方德商谈代工事宜等。最为惊人的是,据2013年7月15日韩国经济日报报道,苹果和三星正式签署了一份关于未来iOS设备A系列芯片的合作协议,协议中特别指出A9芯片将采用14nm工艺,并于2015年开始生产。可见苹果的大订单牵动各家代工厂的心。
苹果去三星化是长远的既定方针,但并非那么简单,因为当初苹果起家时选择三星作为代工,已经考虑到今天的后果。应该看到三星在承诺代工苹果芯片时,视为其逻辑芯片崛起的重要一步,为此三星作了周密的部署,包括开发与建立相应的许多IP产业链。加上三星的优势是全方位的,包括显示器、NAND闪存、电池等,所以苹果也不敢贸然决断。因此分析最终的可能结果有三点:一是去三星化方针确立;二是自己建厂的可能性小,但要保证产能供应;三是多渠道供货,避免将鸡蛋放在一个篮子中。
目前全球代工的主流技术已达28nm,台积电声言至2012年年底时它的28nm产能将翻三倍,达6.8万片。据设备商透露,台积电将以20nm制程及16nm FinFET为苹果生产A7、A8及A9三代处理器,其中20nm和16nm制程均比预定时间提前一个季度。在南科14厂的20nm已经试产,单月投片量已达6500片;另外竹科12厂的16nm FinFET也准备提前试产,初期投片量为1200片。
台积电预估,到今年的第四季度,南科厂20nm单月出货量将跃升逾1万片,明年第一季度扩增至3万至4万片。同时原打算采用CoWoS封测技术的,也应苹果要求,全部改为堆叠式封装PoP,所以从前段芯片设计、制造到后段封测提供“一条龙”服务,证明台积电已具备如同三星一样为苹果代工的所有技术能力。
另外2013年7月FPGA大厂Xilinx赛灵思已开始在台积电流片业界首款20nm的可编程逻辑元件PLD,以及业界首款20nm全编程All Programmable器件。业界指出,赛灵思宣布进入20nm世代,代表台积电20nm已提前一季进入投片阶段。
台积电董事长张忠谋在此前表示,预计2013年整体半导体产业成长率约3%,而台积电营收成长率可优于整体大环境达15%~20%,2013年营收将超过200亿美元。
综上所述,全球代工市场还将在移动市场的推动下继续增大,维持2~3年。而工艺技术已经向20nm过渡,但至少要到2013年年底才能产生销售额。其中台积电一家独大的局面近期无法改变,它的市场占有率达50%左右。但是在未来的代工市场尤其是高端代工市场,包括三星、格罗方德甚至英特尔的竞争会更加激烈,一定会蚕食台积电的市场占有率,并迫使高端代工硅片的价格下降,这对于市场的影响是十分正面的。
成本是关键
未来芯片的价格将成为杀手,即便在技术可行的情况下,由于成本或者经济的不可行性也会影响到技术的适用性,因此在应用市场主导下半导体产业面临模式的调整。
在半导体业中摩尔定律是“圣典”,它总是激励产业义无反顾地不断进步。谷歌CEO埃里克·施密特曾指出,如果反过来看摩尔定律,一个半导体公司如果在今天和18个月前卖掉同样多的、同样的产品,其营业额就要降低一半,因此摩尔定律实际上对于所有的半导体公司来讲都是一种鞭策与激励,必须不断进步,否则花了同样的劳动,却只得到以前一半的收入。因此尽管摩尔定律本身仅是一种猜想,每过18个月的时间工艺尺寸依70%的比例缩小,至此定律的步伐从未失灵,在2013年时应该进入14nm时代。但是业界相信14nm可能是个坎,之后的10nm、7nm或者5nm会越来越艰难,摩尔定律离开寿终正寝的日子已不会太久。而决定定律的命运是芯片的成本。
Mentor的CEO黄仁勋已提出在22nm/20nm时芯片的成本不可能比28nm低,反而会上升。所以产业界将面临成本可能上升的压力。
由IBS提供的数据显示,比较32nm/28nm与22nm/20nm时各项费用,包括建厂费用、工艺研发费用、产品设计费用及掩模费用以及要达到财务平衡所需的出货量:在32nm/28nm时,建厂费用为30亿美元,工艺研发费用为12亿美元,设计一个产品要5000万-9000万美元,相应的一组掩模费用为200万-300万美元。为实现财务平衡需要出货量达到3000万~4000万片。而在22nm/20nm时各项费用对应分别为40亿~70亿美元、21亿-30亿美元、1.2亿~1.5亿美元及500万-800万美元,同样为了实现财务平衡需要出货量达6000万-10000万片,所以未来市场能接受的产品已不可能太多。
由于从22nm/20nm开始光刻技术大多要采用两次图形曝光技术,导致光刻的成本大幅上升及工艺循环周期延长。光刻设备在前道工艺设备中的投资比重由不到10%增加到25%,甚至有可能高达硅片成本的50%。
所以未来芯片的价格将成为杀手,即便在技术可行的情况下,由于成本或者经济的不可行性也会影响到技术的适用性,因此在应用市场主导下半导体产业面临模式的调整。
硅片成本永远是个祕密,以下是美国IBS公司于2012年6月提供的例子供业界参考:半导体业在成本下降推动下进步,但是工艺制程到达28nm后发现很多公司的步伐开始减缓,因为每个管芯的成本相比上一个节点40nm时会高出许多。28nm时成品率下降的主要原因是漏电流大幅增加,导致器件参数失效。28nm工艺的成品率提升至少要12个月以上,因而对于平面型28nm的工艺未来的DFM设计的可制造性是场挑战。每次工艺技术前进一个台阶,该项技术在量产之后的管芯成本必须相比上一代要低,否则会失去产业进步的动力。
总体上半导体业仍是围绕着成本、器件架构、光刻、3D封装及450mm五大方向进步。由于产业的推动力已由传统的PC转向移动产品市场,智能手机与平板电脑等产业必然发生重新洗牌。在代工业与fabless业继续占先的情形下,需要寻找新的产业运营模式。
微观点
@iSuppli顾文军:这两年是设计公司抢产能;我预估从2015年开始,制造厂家会抢设备。“我做制造做不过你,但可以把设备买走,让你无法扩充产能。”希望政府以及业界尽快意识到这个关键点。未来的竞争肯定是产业链和稀缺资源的竞争。
@老杳:苹果轮流与晶圆厂发生关系,从三星、台积电、格罗方德到联电,说明了苹果急于摆脱三星的心情,也说明了真要摆脱的难度。现在晶圆代工基本上台积电、三星、英特尔三分天下,格罗方德和联电尚处于追赶的地位,可以看出苹果要保持技术领先除非与英特尔合作,三星、台积电都不保险。
@KINAMKIM:移动市场高成长的时代就要过去了,台积电现在这么快的扩产,估计产能利用率很快就要成问题。(莫大康)
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