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14納米FinFET工藝戲諸侯 代工戰場三強風云再起

2015-01-23

    全球代工的戰火再起,由之前的28nm向16nm/14nmFinFET工藝延伸。28nm工藝可以認為是半導體業的拐點。因為一直以來依尺寸縮小 所推動產業進步至此發生巨大的變化,通常每兩年前進一個工藝節點,減少制造成本約50%的節奏,到了28nm以下開始減緩,部分情況下成本反而會有所上 升。反映到產業層面,企業向更小尺寸邁進的動力己不如從前。許多頂級的IDM大廠,從28nm開始執行輕資產策略(fablite),擁抱代工。這導致全 球代工廠如日中天。

  特別是日前三星繼英特爾之后宣布14nm將量產,使得代工爭奪戰中16nm/14nm訂單成為新的焦點。全球代工第 一陣營中,原先有臺積電、聯電及格羅方德(Globalfoundries),現在IDM超級大廠三星及英特爾也加入代工行列,導致代工第一陣營中的爭斗 形勢呈現復雜化。

  蘋果與高通訂單成風向標

  三星與格羅方德聯盟可能提前進入14nm量產,高通與蘋果的訂單會成爭奪焦點。

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  全球代工的客戶70%來自fabless,而依目前的態勢,其中高通與蘋果兩家大戶的訂單成為爭奪焦點。反映出半導體業的推動力正由PC轉向移動終端,包括手機及平板電腦等,整個產業供應鏈發生大的改變。

   高通依靠向全球智能手機提供芯片及專利授權,2013年銷售額己達248億美元,其中1/3來自授權費用。據Ddaily2014年5月的數據,在全球 移動處理器市場中,高通市占率分別為:2011年48.7%、2012年42.9%、2013年53.6%。蘋果相應分別為14.4%、15.90%和 15.70%。這是因為蘋果僅在手機及平板電腦中采用自己設計的處理器芯片,Mac計算機中仍采用英特爾芯片。

  高通在移動處理器行業擁有無可爭議的霸主地位,雖然說目前已經有其他fabless廠商對于高通形成壓力,但其優勢依舊非常明顯,各大品牌手機的旗艦機幾乎都清一色地使用了高通芯片。目前高通的高端芯片驍龍805,64位8核,采用20nm工藝。

   蘋果手中也握有大訂單,之前由三星代工,近期它自己設計的20nm工藝A8芯片已部分移至臺積電加工。顯然臺積電是想繼續擴大戰果,爭取2015年它的 16nm生產線上可為蘋果的A9處理器代工。但是情況是錯綜復雜的,其中既有競爭關系,也有技術方面的問題。誰都清楚,2015年三星與格羅方德聯盟可能 提前進入14nm量產,相比臺積電的16nm工藝具有優勢。連張忠謀也坦承這一步臺積電可能會落后,所以把希望寄托在2016年的10nm工藝決戰上。但 是,三星與格羅方德聯盟有可能受到產能不足困繞,為未來競爭平添了變數。而目前臺積電已經擁有20nm工藝產能達7萬片/月。不管如何,高通與蘋果的訂單 會成為爭奪焦點,但是蘋果的原則是不把雞蛋放在同一個籃子里。

  代工戰場誰能勝出?

  臺積電在代工中獨霸的態勢,盡管近期內無法動搖它,但是會受到侵蝕。

   代工業的成長不可能一蹴而成,其中臺積電的老大地位不可動搖。尤其是2009年張忠謀第二次執掌公司以來,采用令人膽寒的積極投資擴張策略,在2010 年~2013年期間總投資達300多億美元,使得先進工藝技術不斷推進,再次穩固了代工龍頭地位,并取得十分喜人的結果。

14納米FinFET工藝戲諸侯 代工戰場三強風云再起

   2013年臺積電總產能約月產130萬片(8英寸計),其中28nm產能為月產13萬片(12英寸計),全球市占率按銷售額計達80%。而且它的 28nm爬坡速度非常快,2011年第四季度它的28nm剛剛啟步,季銷售額才1.5億美元,至2012年年底已經占年銷售額170億美元的24%,達 40.8億美元,2013年年底占近200億美元銷售額的37%,達到65億美元。

  以每月6萬片晶圓的產能來計算,臺積電20nm工藝 晶圓的平均價格估計在2014年第四季度達到每片6000美元,與28nm晶圓平均價格(約4500美元~5000美元)相較有很大的提升。而估計其 16nm/14nm的FinFET晶圓的生產成本約為每片4000美元,加上毛利率約45%,銷售價格則為每片7270美元。如果臺積電對于20nm工藝 的預測準確,從整體上看它的20nm工藝的市占率,將會在2014年第四季度時達到全球的95%。

由此可以看出臺積電代工老大地位不可動搖的原因:一是成品率高達90%,對手們可能約70%;二是擁有向客戶提供支持的約6300項IP專利,業界戲稱如有個“圖書館”一樣;三是產能迅速到位,如28nm的產能達月產13萬片,是格羅方德的3倍。

   臺積電在代工中獨霸的態勢,盡管近期內無法動搖它,但是一定會受到侵蝕,也即它不太可能維持住48%以上的高毛利率。其中的爭奪既有16nm/14nm 也有28nm代工。28nm目前仍是主戰場,因為這一塊的全球市場規模約有80億美元~100億美元。三星與格羅方德聯盟的優勢在于提出了FD SOI的 28nm新工藝路線,對于要求更低功耗的芯片具有吸引力。另外,它們的代工價格一定會低于臺積電。

  至于聯電與中芯國際的28nm,盡管它們都聲稱馬上能準備好,但受限于產能,以及技術上的爬坡時間,想要獲得大的突破,尚需時間。

   另外,不可否認英特爾是個潛在對手。因為從工藝工藝的技術水平以及研發投入上看,它肯定都是全球最領先的。但是,英特爾欲從IDM模式轉向代工不是一件 容易的事。一方面是把大量的產能轉向代工,英特爾從思想上尚未下最后的決心,英特爾處理器的平均毛利率高達68%,代工廠毛利率可無法有那么高。另一方 面,它缺乏代工所需配套的IP,這不是短期內就能準備就緒的。所以近期英特爾的高管透露了其意圖,僅是通過代工來維持少數幾個高利潤率的客戶。

  產業格局前景難料

  在16nm/14nm區段,臺積電、三星、英特爾等各家,都不具備必勝把握。

   與28nm代工產業不同,未來全球16nm/14nm及以下的代工格局前景難料。因為目前全球半導體業的現狀是這樣的:從技術上每兩年前進一個工藝節 點,理論值是2013年14nm及2015年10nm,可實際上英特爾的14nm量產推遲到了2014年第四季度,相比正常情況延長了兩個季度。臺積電更 是靈巧,聲言2014年是20nm量產及2015年才是16nm量產的時間點。三星電子推出先進代工工藝14nm FinFET的應用處理器(AP)試制品,將先提供給高通、蘋果、超微(AMD)等主要客戶,但是目前它們的產能不足,三星才月產1萬~1.5萬片,格羅 方德才3.5萬片。兩者加總才月產5萬片。

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   更關鍵的是,目前10nm工藝工藝都是處于研發階段,包括英特爾、臺積電及三星在內,離真正量產尚有距離,其中的變數還很多。最樂觀的預測,10nm工 藝也要到2016年才能量產。另外,10nm工藝之后,究竟如何往下走,尚不十分清楚,其中包括EUV何時準備好難以預言,10nm時193nm光刻工藝 的成本與柵極材料的替代品的工藝等尚未完全就位。

  按Gartner的觀點,從近期來看,在1~2年內FinFET的量產,全球代工的產 能需求不會超過月產5萬片。而到2018年前也不會有大于月產25萬片的市場需求。而這樣的市場需求有兩家大的代工廠已經足夠,所以現在眾多的一線代工廠 紛紛進入FinFET工藝,未來一定會發現有人失聲。

  按Pacific Crest Securities的分析師的觀點,從投資規模計,16nm/14nm FinFET技術投資1萬片產能要12.7億美元的投資,再增加2萬片需25億美元的投資。

  還有一個不能言透的問題,技術方面誰能真正過關,即成品率能同步嗎?據目前的態勢,無論臺積電的20nm量產還是英特爾的14nm量產,都出現了推遲的現象,都有成品率的問題存在其中。所以,未來究竟誰的技術真正過關還需觀察。

   客觀地分析,英特爾占有一定優勢。因為它從2011年的22nm節點就開始采用FinFET技術,至今已經是第二代了,經驗相對多一些。否則也不可能發 生原是臺積電老客戶的Altera,突然轉向擁抱英特爾的14nm芯片代工的情況。還有,近期松下電子也下單給英特爾。足以證明其在技術方面可能高出一 頭。但是也不可否認,英特爾在代工方面尚有許多問題。所以在16nm/14nm這一區段,無論臺積電、三星與格羅方德聯盟,還是英特爾,哪家都不具備必勝 的把握。

  綜上所述,未來全球16nm/14nm及以下的代工格局前景難料。

未來代工格局雙雄爭霸現雛形

  外傳高通(Qualcomm)Snapdragon 810處理器有過熱問題,先前小摩說對臺積電 (2330)影響有限。然而Maybank看法不同,認為高通未來晶圓代工訂單將由三星電子(Samsung Electronics)和臺積電分食,臺積電不再獨享大單。

  Barronˋs 11日報導,Maybank分析師Warren Lau認為,高通在高階64 位元晶片生產研發上,落后蘋果和三星。采臺積電20 奈米工藝的Snapdragon 810可能趕不上三星Galaxy S6開賣時程,不少中國和外國廠商也因此打算改用聯發科 28奈米的MT6795晶片。

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   高通為了追上對手,可能會迅速轉向14/16奈米,當前的20奈米晶片將為過渡期產品,未來可能把14奈米FinFET訂單交給三星、16奈米 FinFET訂單交給臺積電,不像之前由臺積電獨攬訂單。2013年高通占臺積電營收 17%,估計2014年比重增至近20%。

  不僅如此,三星和英特爾(Intel)晶片終于趕上臺積電大客戶高通,三星旗艦機可能不再高度仰賴高通,改用自制晶片取而代之。三星S6開賣初期,若因高通出貨不及,改用自制晶片,臺積電營收可能會損失臺幣90億元,占臺積電第1季營收的5%。

  Tomˋs Hardware 7日報導,高通產品管理副總Tim Leland澄清,新技術問市總會遇上工程挑戰,但是沒有出現會延遲出貨的重大技術問題。LG G Flex 2預計1月底出貨,外傳搭載Snapdragon 810,屆時就可知道延誤是否為謠傳。

   Barron 8日報導,JP摩根分析師Gokul Hariharan、JJ Park與Rahul Chadha發表研究報告指出,高通最新64位元Snapdragon 615、Snapdragon 810處理器的確有過熱的疑慮,這些問題在去(2014)年12月就開始浮出臺面,尤其是對用于高階機種的Snapdragon 810而言,且問題至今尚未解決。

  為了修正Snapdragon 810的問題,高通可能得重新設計數個金屬層,預估會讓進度延后3個月。這意味著,Snapdragon 810最快要到2015年第2季中旬才能量產。三星電子(Samsung Electronics)預定2月發表的次代旗艦機「Galaxy S6」當中,很可能會有超過90%的出貨量改用自制的Exynos應用處理器和數據機,與過去幾年逾7成出貨量使用Snapdragon的狀況大相徑庭。

   另外,蘋果A9處理器訂單花落誰家,外資眾說紛紜。根據Bernstein Research的說法,三星由于FinFET工藝技術較為先進,因此很有機會取得次世代iPhone的處理器訂單,相較之下臺積電則有望取得較大尺寸的 iPad以及低階iPhone的處理器代工業務。

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