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格芯:重新定义半导体制造创新

时间:2021-09-26 作者:邵乐峰 阅读:
2021年的格芯技术峰会,是格芯在7月推出全新品牌后举办的首场大型活动,也是观察格芯未来5至10年战略发展计划走向的最佳窗口。
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与往年相比,2021年的格芯技术峰会(GF Technology Summit 2021)多少显得有些与众不同。毕竟这是在今年7月20日格芯推出全新品牌后举办的首场大型活动,如何从技术和产品层面讲好新格芯“羽化成蝶”的品牌故事,如何让处于转型之旅巅峰的格芯继续成为全球顶尖的半导体制造商,GTS无疑成为了最佳观测窗口。

新品牌,新纲领

如果想知道新格芯正在或准备做什么,那么就有必要先了解一下全新格芯品牌背后所蕴含的四大基本要素,因为它们是纲领和灯塔,指引着公司未来前进的方向。

首先,重新定义创新和半导体制造。格芯方面始终认为,半导体制造的创新是让芯片更智能,而不仅仅是尺寸更小。与以计算为核心的芯片不同,功能丰富的芯片能够实现一些特定的功能,如触摸屏、流媒体电影和安全支付,这类新一代芯片既能够推动创新,也需要更高的安全性和更低的功耗。

根据格芯全球副总裁兼中国区销售总经理Gary Wang分享的数据,2021年,晶圆厂收入的73%都来自12nm或是那些被称之为“落后”的工艺,它们广泛分布在智能移动设备、家庭和工业物联网、通讯基础设施和数据中心、汽车和个人计算在内的高增长终端市场等高增长市场;而传统的,以计算为中心的先进工艺仅贡献了27%的营收。

图片来源:格芯

第二,全球制造规模优势。格芯的生产设施分布在全球各地,在北美、欧洲和亚洲都有大型的生产中心,这样的全球化布局为客户提供了足够的灵活性和便利性。

第三,与客户的密切协作和合作。向更先进的“无晶圆厂/代工厂”模式演进,确保合作的可预测性、可重复性和可持续性,这是格芯所推崇的。在这种模式下,客户专注于推进关键应用的芯片设计创新,格芯专注于工艺制程功能创新,确保这些设计可以在关键的问市窗口期实现大批量生产。

第四,多元化。全球半导体制造业最多元化的员工队伍,提高了公司的创新能力,使格芯能够更好地与全球客户合作。

60亿美元扩产背后的思考

市场调查及研究机构IC Insights日前公布数据称,2021年纯代工市场将强劲增长24%,达到871亿美元,超过2020年23%的增幅。预计到2025年,纯代工市场将增长至1251亿美元,5年内(2020-2025年)复合年增长率为12.2%,占2025年代工总销售额的82.7%,而该数字在2021年为81.2%。台积电、格芯、中芯国际、联电等几家专业代工厂预计2021年将实现健康的销售增长,而这些厂商也在大力投资新产能,以支持预测期内对其服务的需求。

图片来源:IC Insights

“格芯正在投资60多亿美元为全球客户增加产能,其中包括新加坡40亿美元,美国和德雷斯顿各10亿美元。”在Gary Wang看来,格芯正通过一种新的经济模式来实现上述目标——它将基于半导体制造商和客户之间深厚的长期合作伙伴关系和共同投资,公司希望确保其战略供应,和主权安全的地方以及国家政府的投资和合作。

据TrendForce调查显示,格芯今年Q2营收季增17.0%,达15.2亿美元。其在2019年将美国Fab10和新加坡厂Fab3E分别出售给安森美及世界先进后,陆续收敛产品线,专注于14/12nm FinFET、22/12nm FD-SOI、以及55/40nm HV、BCD制程技术的发展,在美国及新加坡新增的产能预计在2022下半年至2023年陆续贡献营收。

格芯CEO Tom Caulfield在稍早前举办的Semicon Southeast Asia上曾表示:“现在世界各地都在为芯片制造能力竞争,芯片行业需要跟上这一趋势。行业在未来8到10年内将产能翻倍。半导体行业花了50年时间发展成了5000亿美元的产业,我们需要在大约十年内做同样的事情。”

这与IC Insights的预测结果吻合。该机构指出,在5G、人工智能、深度学习、虚拟现实、移动设备、数据中心、伺服器、汽车和工业市场等新兴应用发展带动下,2021年全球芯片市场的营收预计将较2020年提高24%,一举突破5,000亿美元历史大关。之后的几年内(2020-2025),全球芯片市场年复合增长率可望达到10.7%,并在2023年一口气突破6000亿美元,再创历史新高。

图片来源:IC Insights

这意味着,半导体产值在未来十年内将突破万亿美元并非“天方夜谭”。但前提是增长速度需要加快5倍;需要“从一个高度以计算为中心的世界,转变为一个更加普及的、多维的、物联网的世界”;需要重新定义创新和半导体制造,为模拟混合信号、电源、嵌入式储存、硅光子开发丰富的功能组合,以推动5G、音频、图像、量子计算、汽车领域的下一波创新。

新方案开创新纪元

再让我们将视线转回到GTS上,共同关注格芯针对快速增长的终端市场和应用推出的全新解决方案、特性和功能:

  • 智能移动设备新一代5G和Wi-Fi 6/6e手机与智能设备所需的先进功能组合,以及与高通签署先进5G射频前端产品交付协议成为最大亮点。

格芯移动与无线基础建设事业部副总裁Peter Gammel宣布在其RF-SOI Sub-6GHz解决方案中增加新的开关和低噪声放大器(LNA)功能,以便RF芯片设计人员能够提供更强大、更可靠的5G连接。同时,格芯还宣布其FDX-RF工艺设计套件(PDK) 22FDX-EXT版本1.0_3.0 PDK新增新一代RF毫米波功能,具备出色的、完全集成的功率放大器(PA)。

根据2021年Gartner GSMA移动经济报告,使用24GHz到47GHz频段的5G毫米波手机市场预计在2020年到2025年期间将增长10倍。5G智能手机的销售额预计将从今年的1080亿美元增加到2025年的3370亿美元,增幅达两倍多。

基于12nm和SiGe功率放大器平台的增强型格芯Wi-Fi解决方案同样值得关注。新方案包含新的增强型RF和功率放大(PA)功能,使Wi-Fi 6和6e芯片具备更高性能、更强大的Wi-Fi连接性能,从而扩大信号覆盖范围并增加连接数量。

为了将智能设备显示提升到一个全新的水平。格芯最新推出的显示解决方案采用格芯28nm、40nm和55nm HV平台,能够在OLED显示屏上支持“可变刷新率”,以便为游戏提供超快刷新率,从而提高沉浸感,并在浏览时提供较慢的刷新率,以便节省电池电量。

3D传感和超光谱传感器、8K分辨率、更高的帧速率和新的压缩格式、更高的音频质量与降噪设计、触摸感应和触觉反馈等创新技术,正在为智能手机和智能设备用户提供沉浸感更强的体验。本届峰会上,格芯图像解决方案能够实现分辨率大于2亿像素且具有高动态范围、慢动作和较低功耗的堆叠CMOS图像传感器,从而打造新一代的智能手机摄像头;音频解决方案将嵌入式闪存(eFlash)添加到其55BCD Lite平台,使音频放大器设计人员能够提供更逼真的音质,并显著减少噪声或失真,从而带来清晰的播放和通话音频。

  • 数据中心

格芯高级副总裁兼计算和有线基础设施业务部总经理Amir Faintuch介绍了格芯硅光解决方案。该方案基于全新格芯45nm硅光平台,将在2022年第一季度获得完整技术认证。该单晶片平台将射频CMOS和光学元件结合在同一芯片上,包括一项创新的新功能,即300毫米晶圆技术中的第一个微环谐振器(MRR)光学元件。

  • 物联网

针对物联网的格芯微显示解决方案基于格芯22FDX+平台,包括优化和提高处理速度、减少漏电的新功能,并提供增强的像素驱动程序功能,以实现更小、更轻的增强现实AR眼镜,并延长单次电池充电使用时间。

  • 汽车

格芯宣布其22FDX M6生产平台在德国德累斯顿的Fab 1已通过车规1级认证,能够帮助客户缩短产品上市时间。格芯高级副总裁兼汽车、工业和多市场战略业务部总经理Mike Hogan表示,FDX M6平台是专为汽车生产而建造和认证,它将使汽车零部件的生产速度远远快于改造现有的其他功能平台。

今年早些时候,格芯还宣布将和博世合作开发和制造基于格芯22FDX射频解决方案打造的新一代汽车雷达技术产品,用于先进驾驶员辅助系统(ADAS)应用的毫米波汽车雷达片上系统。

在谈及汽车芯片短缺的问题时,Mike Hogan说其实相比于2020年,2021年格芯提供的汽车级晶圆数量已经增长了一倍以上,但仍然不能满足需求,未来,这一趋势可能还将持续一段时间。其实,作为格芯未来5至10年战略计划的第一步,在新加坡投资40亿美元建厂正是该公司持续扩充产能的体现。据报道,新加坡新厂投产后,格芯每年将增加450,000片晶圆的生产能力,生产能力将提升至大约每年150万片晶圆,主要投资于汽车、5G移动和安全设备客户的产能,

结语

“过去的18个月里发生的事情,已经向世界充分展示了什么是半导体,这种意识和需求促进了汽车和物联网等领域的创新。”格芯销售高级副总裁Juan Cordovez表示,对半导体制造业来说,创新,意味着提供更智能、更直观、更互联、更安全、更强大和更节能的差异化解决方案,以满足当今和未来的需求。

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邵乐峰
ASPENCORE 中国区首席分析师。
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