挑戰晶圓代工霸主(III)─台積電 VS Intel、格羅方德、中芯

作者:Lynn   |   2016 / 12 / 16

文章來源:股感知識庫   |   圖片來源:Jayroz


前篇引導:半導體知識專題(二):挑戰晶圓代工霸主(2)—台積電VS三星

挑戰晶圓代工霸主(3)-Intel, 格羅方德, 中芯-04

全球第一大半導體公司Intel近幾年來,由於在個人電腦市場持續衰退、又在行動通訊市場表現不佳,勢必要尋找其他成長動能,以intel的定位來說,本身x86平台已經有完善的垂直整合生態,然而ARM市場對intel可說是未開闢的市場,特別是ARM的授權模式讓intel可以直接從代工服務切入,開闢新的營收動能。

為了重整態勢,4月時intel在公布2016年第一季財報後、宣佈全球將裁員12000人,並宣佈退出行動通訊系統晶片市場。此舉放棄了Atom晶片(包括 Sofia 處理器和預計今年上市的 Broxton 處理器)而用於平板的Atom X5也將逐漸淡出市場,但市場上大多人忽略的是intel早在2014年時就入股展訊,間接持有20%的股權,為未來行動處理器業務鋪路意味甚深

8月,Intel在年度開發者大會(Intel Developer Forum, IDF)宣布開始處理器架構供應商ARM的IP授權,並首度直接表態「英特爾專業晶圓代工正協助全球各地的客戶」,未來將開始擴大搶食ARM架構的代工市場。

Intel選擇ARM Artisan平台,說明未來ARM架構的晶片廠都可以選擇Intel的代工服務。據Intel的官方訊息指出: Intel專業晶圓代工(Intel Custom Foundry) 將作為提供代工服務的基地,並宣布第一批產品將用於LG和展訊上:LG將使用Intel的10奈米平台以製造自家的64-bit ARMv8 mobile SoCs;而原先就是Intel控股的展訊則採用intel的14奈米製程晶圓代工服務。

值得一提的是,若展訊選擇Intel 14奈米製程代工服務,則該晶片將可能吸引三星的手機訂單──事實上三星在新興市場、比如印度,早已推出好幾款採用展訊晶片的低階智慧型手機;未來14奈米製程晶片可能上到中階手機採取。從一家身為IDM(Integrated Device Manufacturer, 整合元件製造)公司轉型到先進製程晶圓代工,Intel的每一步都意欲在行動通訊市場上力挽狂瀾。

在製程技術上,Intel確實有世界頂尖的技術工藝。國際半導體評測機構Chipworks指出其14奈米製程將晶片的電晶體鰭片間距做得最為緊密,真正達到了14奈米,而非台積電與三星的宣稱的16奈米/14奈米,事實上僅有Intel 20奈米的程度;Chipworks的測驗結果也證實了其電晶體效能均領先其他競爭對手。

但晶圓代工著重的不只是製程──產量、良率與背後的一連串支援服務,才是晶圓代工真正的關鍵價值鏈,對此張忠謀也指出英特爾並不是專業晶圓代工,只是把腳伸到池裡試水溫,並道:「相信英特爾會發現水是很冰冷的」。但亦可得知2017年晶圓代工產業的競爭將會更為激烈。

2017年各家晶圓代工廠的決勝點將是7奈米先進製程。10奈米製程因物理侷限,僅是針對降低功耗做改善,效能上難以突破。到了7奈米、才會是突破10奈米效能極限的先進製程,因此被各家廠商視為決勝點。目前市場上的三大陣營台積電、三星與格羅方德都已經積極投入資源研發該製程,至於結果會如何,只能靜靜等待市場結果了。

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格羅方德(GlobalFoundries)成立於2009年3月,是從美商超微(AMD)公司虧損連連後拆分出來的晶圓廠,加上阿布達比創投基金(ATIC)合資成立;AMD僅持有8.8%股份,餘下大部分由ATIC持有。借助背後石油金主ATIC的資金優勢, 四個月後收購了新加坡特許半導體,成為僅次於台積電和聯電的世界第三大晶圓代工廠。

畢竟是由AMD拆分出來的公司,格羅方德原先主要承接AMD處理器和繪圖晶片的生產訂單。然而2011年,AMD Bulldozer架構的微處理器由格羅方德代工32奈米製程時,因良率過低,造成原訂2011年第1季出貨的進度,一路延誤到2011年第4季,使得後來AMD將部分訂單轉交給台積電。

ATIC作為金主,持續投入高額資本在先進製程的研發上;然而這條路走得始終不順遂。台積電在2011年即量產28奈米製程,格羅方德卻遲至2012下半年才正式量產。在14奈米 FinFET工藝上,格羅方德於2014年獲得三星的技術授權專利,但自主研發能力也因此遭人詬病。

從2009年創立至今,格羅方德的營利始終是負數,2014年的淨虧損高達15億美元。連續的巨額虧損讓石油金主也難以負擔,2015年甚至傳出阿布達比因油價腰斬手頭緊、打算脫手格羅方德變現的傳言。

2014年10月,IBM請格羅方德收下其虧損的晶片製造工廠、以避免支付更高額的關閉工廠遣散費與後續爭訟,並承諾在未來3年支付格羅方德現金15億美元。近來傳格羅方德將跳過10 奈米製程,直接跳級進軍7 奈米製程,外界推測是藉由買下 IBM 半導體事業,連同取得重要技術人才與專利。

從格羅方德取得的三星14奈米製程技術、到IBM 7奈米製程技術,不像台積電自主研發、以自有資金建廠,聯電與格羅方德的部分製程技術透過合作聯盟或授權而來,在出問題時很難及時調整、或找到人來收爛攤子。成立以來一路走得跌跌撞撞的格羅方德,前景尚且一片茫茫。

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中芯國際成立於2000年, 2014年底獲得中國政府300億人民幣產業基金支持。中芯試圖擠入台積電,Intel這幾家所把持的半導體市場,然後由於財力和製程技術的不足,技術落後台積電至少2代以上,使其始終難以承擔大型的IC設計客戶(如高通)的重要訂單。

為了縮短技術差距,中芯找上了高通尋求技術升級協助。高通該時方被中國官方反壟斷調查、遭重罰9.75億美元,為了向中國政府示好便答應了和中芯的合作。2015年,中芯與高通、華為成立合資企業,研發自有的14奈米製程技術,並提出2020年前在中芯廠房投入量產的目標。其中高通的投資金額達 2.8 億美元,簽約時習近平還出席觀禮。

中芯目前已於2015下半年開始量產28奈米製程,這也是中芯的首款產品。該產線也不意外地拿到了高通驍龍410處理器的訂單。

關於晶圓代工戰爭的故事就到這邊暫且告一個段落。看完了各家大廠間的競合策略,你認為哪一家最有可能成為下一代的領導廠商呢?

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由於摩爾定律逼近極限,讓過去台積電能仰賴在製程上甩脫對手一個世代、降低成本綁住訂單,藉以維持高毛利的作法將日益困難。

加上晶片越做越小、漏電流發生的可能越大,良率也勢必跟著下跌;因此未來朝向能管控成本的規模化,以及因應少量客製化需求的生產管理Know-how,將成為未來晶圓代工廠豎立競爭力的方向。

今年七月,台積電陸續出貨整合型扇形封裝(InFO)、跨足終端封裝技術,即是台積電邁向規模化發展的其中一步。然而封裝的人力需求比晶圓製造來得高,後續的自動化進程將會如何,尚待未來分解。

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