3D工艺终将改变半导体格局

是时候该去好好为摩尔定律唱安魂曲了，一个延绵了半个世纪的定律如果你硬要把它继续牵强附会到3D半导体工艺的时代，要么是Intel希望继续用这根棍子驱赶半导体产业前进以证明自己的高贵血统和王者地位，要么就是半导体业者都不愿意做那个高调的掘墓人来掩埋指挥了整个产业50年的一句话，从而让众多信奉摩尔定律的半导体从业信徒如丧失信仰般不知所措。

其实，即使Intel自己，似乎也不再如前几年那样热衷继续炒作摩尔定律这个概念，而更愿意将3D和2D时代做一个清晰的分割。毕竟，如果说摩尔定律只是虚妄的预言，并最终恰好正确了半个世纪终成神话，那么3D的FINFET工艺则切切实实的将Intel的半导体霸主地位展现无疑，更可怕的是，这将是再次改变半导体整个产业格局的前奏。

Altera牵手Intel，是3D革命变奏曲的第一个音节，作为最早选择代工厂进行深度合作的大厂之一，Altera能够再次率先迈向3D制造，无疑是一种勇敢的赌博，当然其中也许还有一些对竞争对手和昔日密切伙伴之间合作的醋意在心头。在这里，我们不妨大胆的去面对一个问题，3D工艺究竟能带给半导体芯片的改变是什么？

碍于成本考量，很多半导体芯片的工艺演进越来越慢，但是停滞不等于停止，而是缓慢的前行，也许用不了多久很多半导体企业就会在成本和低价的血战中好奇如果采用3D工艺会不会给自己的产品带来革命性的性能与集成的优势，从而让自己的产品逃离红海，重新找回当年高利润的美好年代。而不容置疑的是，前几个吃螃蟹者在承担一定风险之后，注定会迎来一个短暂的幸福时光，随后也许就是蜂拥而起之后的再次红海降临。

决定半导体产品成败的因素不外乎有三个，成本，性能与功耗，当然生态系统什么的则是另一个范畴。而提升性能和降低功耗最直接的就是切入新的工艺。从这个角度来说，没有理由停止对先进工艺的追求，更何况现在是3D技术，天知道多了一个栅的IC究竟比之前的平面工艺性能强大了多少？按照现在的信息，到2014年底，除了Intel之外，TSMC，GF（global foundries）以及三星四家可能都会推出FINFET 3D工艺，半导体制程也将全面迈入14nm这一代（TSMC是16nm）。如果说2015年碍于各种成本的原因，只有FPGA和AP两个产品会跟随CPU一起演进到FINFET，但是，到了2016年，甚至2017年，14nm这代工艺因为采用的厂商越来越多，工艺越来越成熟，无论制造还是芯片设计的成本都会下降很多，也许会有一些成熟的其他产品如通信芯片或某些用量很大的SoC希望走到3D制造工艺里寻求差异化。

所谓群聚效应，就是用的人越多，成本越低，成本越低，用的人就会更多，如此循环，直到很多产品都进入其中。就好像现在很多MCU这样低利润产品也会愿意切入65nm甚至45nm工艺一样，制造和设计成本可以接受之后自然会向前演进一个工艺，以求更高性能更低功耗。同样的理由是，如果真的3D工艺证明了自己确实强大了很多，只要成本降到一个合理的地步，那么就有足够多的厂商会愿意走进3D制造的世界，带给自己的用户3D工艺的IC产品，最重要，只要让厂商感觉到新工艺带来的性能和功耗方面的竞争力很快就会让利润超越付出的成本。

即使到现在，也没有看出来到底3D工艺在哪些地方改变了半导体产业的格局，因为说了这么多我们唯独没有深入谈论的一个话题是，究竟谁可以提供FINFET工艺。随着IBM联盟可能不会重金投入对FINFET工艺更深入的研发，那么对很多代工厂而言，他们自己想开发出FINFET工艺就变得越来越困难，这就意味着，能不能将FINFET工艺导入自己的Fab，就成为未来代工厂非常重要的行业门槛，而3D工艺首先的作用就是继续拉大代工厂之间的规模差异。

也许，很多人以为半导体是个高科技的创意行业，靠的是聪明才智。的确，半导体靠的是高科技，世界最精密的自动化工艺生产线没有高技术支持是做不出来的，但是半导体的实质还是砸钱的游戏，而那些IC设计到了现在这个精细分工年代早就成为了一种脑力活动，或者说变成了一种在PC上的高技术含量的拼接游戏，完全不需要跟制造和工艺这些东西打交道就能生产出自己的东西。而现在半导体真正的核心技术还是制造，看看半导体公司的研发投入，你觉得Intel年年上百亿的研发投入都会去研究处理器架构了么？砸出来的工艺优势，才是实打实不可取代的核心竞争力，不是被挖走一两个首席设计师，打几次专利官司就能搞定的东西，这切切实实考验的是经验与财力的双重积累。这就是为什么TSMC在28nm频繁跳票的基础上，还是引来高通，富士通、赛灵思等多家半导体巨头从竞争对手主动转投而来，而原有客户敢怒不敢言的底气所在。虽然IDM模式早就证明了不再是未来的潮流，但是未来半导体的核心不是fabless，而是foundry+fabless，这其中，foundry和fabless的话语权各半，而不会只是一方服务另一方的角色定位了。

分析到这里，也许可以揭开真正改变发生的源头了，那就是代工厂的两极分化，一边是能够导入FINFET工艺的Intel，TSMC，Sumsong和GF，一边是有导入可能但未必能成功的UMC，SMIC等，当然还有更多压根没想过要触及这么高工艺的代工厂们。我们知道，有了工艺上的优势之后，强者会更强，为了迈向先进工艺，fabless比如会让半导体代工的单子会越来越多的集中在几个大厂身上，这一点，我想Intel在决定14nm产线布局的时候就已经先知般预见到了这一点，他们决定从14nm开始正式切入代工市场，因为FINFET的门槛让代工这个行业不会再是微利了，虽然比不上gross margin 60%以上的CPU，但是也足够让Intel赚回大部分工艺投资了。除了高额的工艺投资，2016年前后，还有一个重要的趋势，450mm晶圆可能投产，这样，大厂的产能更足，吸引客户的能力更强，半导体的总产量每年也就增加5%左右，留给小厂的生存空间会更小。

当年，Intel拖垮AMD的正是高额的制造费用，现在这个情景会在制造行业频繁上演。最近，据说GF赢得了MTK的28nm订单，据说，broadcom也加大28nm的投入，据说Qualcomm迟迟没有宣布和UMC的合作计划，原因是什么，因为UMC的28nm不理想，连同是联字辈的MTK都选择了新的GF继续自己的未来，这就说明在越来越高的工艺研发之路上，UMC可能无力再去前行，工艺迟迟上不去不是最可怕的，最可怕的是合作伙伴不停转投竞争对手，壮大对手的同时给自己本就捉襟见肘的财务雪上加霜。当年TSMC跨过28nm用了两年，他们撑的下来，但是昔日世界第二的UMC面对内外交困的局面，是否能有资本再挺进20nm甚至FINFET，似乎已经有了明确的答案。

好，真正震撼的假设来了。UMC如果无法继续开发工艺，未来怎么走，这么多中小代工厂在订单越来越困难之后，怎么谋划未来。有条路可走，模拟代工！模拟半导体现在的高利润就是因为各家都是自己生产为主，工艺8寸为主，材料相对比工艺更重要，而这个市场新进入的企业也很多。虽然现在也有很多模拟代工厂，但是数量不多，资本不够雄厚，科技实力不强。而这些传统数字代工厂如果将未来投入其中，科技实力更强，服务经验丰富，还有大量的数字ip，若再加上IBM等科技企业可以提供各种材料的授权，如果这些代工厂未来转型，这将是一笔不小的产能提供。这必然会让整个模拟半导体市场带来翻天覆地的变化，从而让模拟代工也形成一个非常完整的产业链分工节点，从而快速降低模拟半导体的进入门槛，进而拉低所有模拟半导体的利润率。而这一切，我感觉在2016年以后，就可以一点点上演。若是模拟半导体利润降低一半，那么整个半导体就将是一个全新的模样，那个时候，会发生什么，谁都不知道！

靠着出色的产品规划和财务运作，在6寸晶圆厂和相关材料的基础上，linear2011年登顶NASDAQ最会赚钱的公司，但是，如果真的3D工艺+450mm晶圆拉开了半导体代工厂之间的差距，那么模拟代工将是下一个半导体发展最可能突破的领域，那个时候，模拟厂商们，你们的好日子是否还会继续，模拟半导体的准入门槛届时也许会降到和数字一样低，半导体将迎来全新的竞争格局！