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新挑战者中芯国际能否动摇台积电霸主地位?

作者: 时间:2016-12-28 来源:半导体行业观察 收藏
编者按:由于摩尔定律逼近极限,让过去仰赖在制程上甩脱对手一个世代、降低成本绑住订单,借以维持高毛利的作法将日益困难,因此未来朝向能管控成本的规模化,将成为未来晶圆代工厂竖立竞争力的方向。

  然而损害已经造成,投入好几年、几千亿的研发资金在一夕之间被同业超过,苹果A9的大部分订单更转到了三星,对所造成的损失高达好十几亿美元,原因即是三星的14纳米已超越的16纳米。此外张忠谋在2014年的法说会上,坦承16纳米技术被三星超前,使台积电一度股价大跌、投资评等遭降。

本文引用地址:https://www.eepw.com.cn/article/201612/342141.htm

  这个局势在iPhone 6s A9芯片忽然扭转,使的台积电在苹果A9处理器一战成名。同时采用三星及台积电制程的A9处理器在功耗上发生的显著的差异:台积电的芯片明显较三星地省电,适才爆发知名的iPhone 6s芯片门争议。这显示着三星虽然在制程上获得巨大的进步,但在良率及功耗的控制下仍输给台积电,使得苹果A9后续的追加订单全到了台积电手里;到了A10处理器,其代工订单由台积电全部吃下。三星虽然挖走了台积电的技术战将,但防漏电及提高良率的苦功则还是要仰赖基层生产时的Know-how,这也是台积电的得意绝活。

  为什么三星的14纳米会不如台积电的16纳米制程的另一个原因,在于FinFET(鳍式场效应电晶体)先进制程上的命名惯例被三星打破。当初台积电刚采用立体设计的FinFET工艺时,原本计画按照与Intel一致的测量方法、称为20纳米FinFET,因为该代制程的线宽与前一代传统半导体2D平面工艺20纳米的线宽差不多。但三星抢先命名为「14纳米」,为了不在宣传上吃亏,台积电改称为「16纳米」。事实上,三星与台积电皆可称为「20纳米FinFET」。

  台积电于2015年第4季末开始首批10纳米送样认证,当时仅苹果、联发科及海思等少数一线客户,高通并未参与。上个月14号(2016/11),高通正式宣布下世代处理器骁龙(Snapdragon)830将采用三星的10纳米制程技术,原因在于:一是骁龙810上的发热门事件即是采用台积电制程(虽然是高通自己的芯片设计问题);二是有韩国媒体传出, 高通以晶圆代工订单做为交换条件,要求2017年三星旗舰机Galaxy S8须采用骁龙830 芯片。但若台积电能在制程上再度取得优势,则可预期高通7纳米制程将重回台积电怀抱。

三、巨人的冲击,Intel


新挑战者中芯国际能否动摇台积电霸主地位?


  全球第一大半导体公司Intel近几年来,由于在个人电脑市场持续衰退、又在行动通讯市场表现不佳,势必要寻找其他成长动能,以intel的定位来说,本身x86平台已经有完善的垂直整合生态,然而ARM市场对intel可说是未开辟的市场,特别是ARM的授权模式让intel可以直接从代工服务切入,开辟新的营收动能。

  为了重整态势,4月时intel在公布2016年第一季财报后、宣布全球将裁员12000人,并宣布退出行动通讯系统芯片市场。此举放弃了Atom芯片(包括Sofia处理器和预计今年上市的Broxton处理器)而用于平板的Atom X5也将逐渐淡出市场,但市场上大多人忽略的是intel早在2014年时就入股展讯,间接持有20%的股权,为未来行动处理器业务铺路意味甚深。

  8月,Intel在年度开发者大会(Intel Developer Forum, IDF)宣布开始处理器架构供应商ARM的IP授权,并首度直接表态「英特尔专业晶圆代工正协助全球各地的客户」,未来将开始扩大抢食ARM架构的代工市场。

  Intel选择ARM Artisan平台,说明未来ARM架构的芯片厂都可以选择Intel的代工服务。据Intel的官方讯息指出: Intel专业晶圆代工(Intel Custom Foundry) 将作为提供代工服务的基地,并宣布第一批产品将用于LG和展讯上:LG将使用Intel的10纳米平台以制造自家的64-bit ARMv8 mobile SoCs;而原先就是Intel控股的展讯则采用intel的14纳米制程晶圆代工服务。

  值得一提的是,若展讯选择Intel 14纳米制程代工服务,则该芯片将可能吸引三星的手机订单──事实上三星在新兴市场、比如印度,早已推出好几款采用展讯芯片的低阶智慧型手机;未来14纳米制程芯片可能上到中阶手机采取。从一家身为IDM(Integrated Device Manufacturer, 整合元件制造)公司转型到先进制程晶圆代工,Intel的每一步都意欲在行动通讯市场上力挽狂澜。

  在制程技术上,Intel确实有世界顶尖的技术工艺。国际半导体评测机构Chipworks指出其14纳米制程将芯片的电晶体鳍片间距做得最为紧密,真正达到了14纳米,而非台积电与三星的宣称的16纳米/14纳米,事实上仅有Intel 20纳米的程度;Chipworks的测验结果也证实了其电晶体效能均领先其他竞争对手。

  但晶圆代工着重的不只是制程──产量、良率与背后的一连串支援服务,才是晶圆代工真正的关键价值链,对此张忠谋也指出英特尔并不是专业晶圆代工,只是把脚伸到池里试水温,并道:「相信英特尔会发现水是很冰冷的」。但亦可得知2017年晶圆代工产业的竞争将会更为激烈。

  2017年各家晶圆代工厂的决胜点将是7纳米先进制程。10纳米制程因物理局限,仅是针对降低功耗做改善,效能上难以突破。到了7纳米、才会是突破10纳米效能极限的先进制程,因此被各家厂商视为决胜点。目前市场上的三大阵营台积电、三星与格罗方德都已经积极投入资源研发该制程,至于结果会如何,只能静静等待市场结果了。

 四、遥遥落后的竞争者,格罗方德


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  格罗方德(GlobalFoundries)成立于2009年3月,是从美商超微(AMD)公司亏损连连后拆分出来的晶圆厂,加上阿布达比创投基金(ATIC)合资成立;AMD仅持有8.8%股份,余下大部分由ATIC持有。借助背后石油金主ATIC的资金优势, 四个月后收购了新加坡特许半导体,成为仅次于台积电和联电的世界第三大晶圆代工厂。

  毕竟是由AMD拆分出来的公司,格罗方德原先主要承接AMD处理器和绘图芯片的生产订单。然而2011年,AMD Bulldozer架构的微处理器由格罗方德代工32纳米制程时,因良率过低,造成原订2011年第1季出货的进度,一路延误到2011年第4季,使得后来AMD将部分订单转交给台积电。

  ATIC 作为金主,持续投入高额资本在先进制程的研发上;然而这条路走得始终不顺遂。台积电在2011年即量产28纳米制程,格罗方德却迟至2012下半年才正式量产。在14纳米FinFET工艺上,格罗方德于2014年获得三星的技术授权专利,但自主研发能力也因此遭人诟病。

  从2009年创立至今,格罗方德的营利始终是负数,2014年的净亏损高达15亿美元。连续的巨额亏损让石油金主也难以负担,2015年甚至传出阿布达比因油价腰斩手头紧、打算脱手格罗方德变现的传言。

  2014年10月,IBM请格罗方德收下其亏损的芯片制造工厂、以避免支付更高额的关闭工厂遣散费与后续争讼,并承诺在未来3年支付格罗方德现金15亿美元。近来传格罗方德将跳过10 纳米制程,直接跳级进军7 纳米制程,外界推测是藉由买下IBM 半导体事业,连同取得重要技术人才与专利。

  从格罗方德取得的三星14纳米制程技术、到IBM 7纳米制程技术,不像台积电自主研发、以自有资金建厂,联电与格罗方德的部分制程技术透过合作联盟或授权而来,在出问题时很难及时调整、或找到人来收烂摊子。成立以来一路走得跌跌撞撞的格罗方德,前景尚且一片茫茫。

  五、新兴竞争者——


新挑战者中芯国际能否动摇台积电霸主地位?


  成立于2000年, 2014年底获得中国政府300亿人民币产业基金支持。中芯试图挤入台积电,Intel这几家所把持的半导体市场,然后由于财力和制程技术的不足,技术落后台积电至少2代以上,使其始终难以承担大型的IC设计客户(如高通)的重要订单。

  为了缩短技术差距,中芯找上了高通寻求技术升级协助。高通该时方被中国官方反垄断调查、遭重罚9.75亿美元,为了向中国政府示好便答应了和中芯的合作。2015年,中芯与高通、华为成立合资企业,研发自有的14纳米制程技术,并提出2020年前在中芯厂房投入量产的目标。其中高通的投资金额达2.8 亿美元,签约时习近平还出席观礼。

  中芯目前已于2015下半年开始量产28纳米制程,这也是中芯的首款产品。该产线也不意外地拿到了高通骁龙410处理器的订单。

  关于晶圆代工战争的故事就到这边暂且告一个段落。看完了各家大厂间的竞合策略,你认为哪一家最有可能成为下一代的领导厂商呢?

  总结


新挑战者中芯国际能否动摇台积电霸主地位?


  由于摩尔定律逼近极限,让过去台积电能仰赖在制程上甩脱对手一个世代、降低成本绑住订单,借以维持高毛利的作法将日益困难。

  加上芯片越做越小、漏电流发生的可能越大,良率也势必跟着下跌;因此未来朝向能管控成本的规模化,以及因应少量客制化需求的生产管理Know-how,将成为未来晶圆代工厂竖立竞争力的方向。

  今年七月,台积电陆续出货整合型扇形封装(InFO)、跨足终端封装技术,即是台积电迈向规模化发展的其中一步。然而封装的人力需求比晶圆制造来得高,后续的自动化进程将会如何,尚待未来分解。


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关键词: 中芯国际 台积电

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