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台湾地区晶圆代工业还没怕过谁,以后也一样

时间:2018-08-16 作者:Dylan McGrath 阅读:
从全球晶圆代工龙头——台积电(TSMC)于1987年成立、缔造专业的半导体晶圆代工产业后,已经过了30多个年头了,台湾地区至仍然在拥有620亿美元的晶圆代工市场称霸全球...

从全球晶圆代工龙头——台湾地区集成电路制造公司(TSMC)于1987年成立、缔造专业的半导体晶圆代工产业后,已经过了30多个年头了,台湾地区至今仍然在拥有620亿美元的晶圆代工市场称霸全球。

根据市场研究公司IC Insights指出,台积电目前仍然是全球最大的晶圆代工厂,2017年的营收达到了322亿美元,较排名第二的供应商格芯科技(Globalfoundries)更高5倍以上。去年,台积电占全球晶圆代工市场近52%。

台湾地区还拥有全球第三大晶圆代工厂——联华电子(United Microelectronics Corp.;UMC),以及排名全球第六的代工业者——力晶科技(Powerchip Technology Corp.)。2017年,台积电、联电和力晶三大代工业者的合并代工营收约占全球的62%。

“蓬勃发展”一词并不足以形容台湾地区的晶圆代工产业盛况。作为全球前六大代工厂中的三家之发源地,台湾地区拥有着代工厂、供应链基础设施以及——最重要的——优秀的人才库等完整网络。虽然有些人担心这么庞大的代工产业都集中在一个经常出现地震的小岛上,虽然还面对着来自其他地区(特别是中国大陆)业者的种种挑战,台湾地区在晶圆代工产业的龙头地位仍然屹立不摇。

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台积电在南科Fab 14的300mm超大晶圆厂
(来源:TSMC)

市调公司IHS Markit半导体制造资深总监Len Jelinek说:“现实情况是台积电和联电以及内存业者(如力晶)和世界先进(Vanguard International Semiconductor Corp.)之间有着如此多家的代工厂,要取代台湾地区的龙头地位并不容易。”
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Len Jelinek

“从先进代工厂的角度来看,这一切都必须建立在现有的技术——技术平台基础上,然后是研发(RD)的大量投入,以及拥有本地的优秀人才。从这个角度来看,台湾地区由于具备了人才库和基础设施等独天独厚的条件,因而展现了主导全球代工业务的能力。”

近年来,美国的Globalfoundries和韩国的三星电子(Samsung)都在积极挑战台积电的技术领先地位,甚至大动作抢夺知名芯片客户的代工订单。但是,台积电的代工营收持续大幅领先Globalfoundries (去年约61亿美元)和三星(去年为46亿美元)。事实上,据Jelinek表示,台积电的龙头地位以及在先进代工工艺方面的人才库,都是难以逾越的。

Jelinek说:“当你以绝对先进技术与优势营运时,你所拥有的优秀人才对于开发下一代技术来说至关重要。”

多数产能位于多地震带

如果要说台湾地区的晶圆代工业务可能遭受什么冲击,那就是全球大部份的代工产能都集中在一个让许多观察家都为之揑把冷汗的地方——尤其这还是一个处于多个活动断层的多地震带。

遗憾的是,台湾地区频繁的地震活动经常上新闻。今年2月,花莲附近沿海城市发生规模6.4强震,造成了17人死亡,至少280人受伤。两年前,几乎就在同一时间,台南也发生了规模6.4的强烈地震,造成117人死亡。

业界批评人士认为,台湾地区发生强烈地震可能严重扰乱全球半导体业务。台积电在全球拥有11座前端晶圆厂,其中就有8座位于台湾地区,包括四座先进的300mm「超大晶圆厂」(gigafab),其月产能在10万片以上。其中两座超大晶圆厂位于台北附近的新竹科学园区、还有一座位于南科,另一座则位于中科。

台积电代理发言人孙又文表示,台积电的300mm晶圆厂均可承受至少规模7.0的强震。她指出,台积电在台湾地区的多个地点营运,以及台湾地区的断层线通常不到60英哩,因而降低了单次大地震可能冲击多个地区产能的可能性。

此外,Jelinek说:“台积电建造的新厂都具有相对的抗震能力,因地震所遭受的伤害程度也能够减至最轻微。当然,在地震冲击时可能会导致处理中的晶圆遭受损失,但是大规模损坏的可能性并不大。”

不过,其他人仍提出了警告:台湾地区晶圆代工厂过度集中,可能导致潜在的灾难。

(来源:IC Insights)

Bill McClean

IC Insights总裁Bill McClean认为,“这确实会有潜在的灾难。强烈地震可能造成破坏并导致供应链中断。”

McClean认为,台积电和其他代工厂拥有许多不同的客户,因此,任何严重的破坏都会影响到许多公司和许多不同的组件——尤其是其中许多组件并没有第二个供应来源。“大多数的系统供应商对于可能的情况都没有应变计划。”

竞争的代工供应商则积极地抓住了业界对于台湾地区代工厂集中的这种顾虑,迎合一些渴望取得第二供应源的公司。三星代工营销资深总监Robert Stear说:“除了先进的技术IP和封装解决方案,Samsung Foundry全面支持优先考虑供应链多样化(包括位于不同制造地点的地理区,以降低风险)的全球无晶圆厂IC设计公司和整合组件制造商(IDM)等半导体公司。”

中国大陆正迎头赶上

近年来,中国大陆的半导体代工业务正迅速发展,许多观察人士并预计,在未来几年内,中国大陆将在全球代工产业发挥越来越重要的作用。中国政府正积极扶植半导体产业,并计划在10年投入超过1,610亿美元。

中国大陆培养了许多优秀的工程师,也积极地从台积电以及其他地区挖角经验丰富的工艺工程师。随着数十家无晶圆厂IC设计公司涌现,中国大陆代工市场预计将逐渐由本地的许多代工业者提供服务。

不过,台积电目前在中国大陆也拥有晶圆厂——位于上海的200mm晶圆厂,以及位于南京的300mm新厂。南京新厂首批16纳米(nm)晶圆日前已正式量产出货。

但是,目前中国大陆的大多数代工厂采用的工艺技术都不是最先进的。即使是最先进和最成熟的大陆晶圆代工企业——中芯国际(SMIC),仍然落后先进工艺两代之多。此外,美国的出口限制也不允许美国设备公司向中国大陆出售先进的制造设备。

中国大陆代工厂目前尚未对全球代工销售产生重大影响。中芯国际成立于2000年,在全球代工销售业务方面排名第五,2017年营收约31亿美元。根据IC Insights的资料,除了中芯,中国大陆目前只有华虹集团(Huahong Group)挤进全球前八大代工排行榜——去年营收约为14亿美元。

Jelinek预计中国大陆的代工产业将持续扩展,但在可预见的未来,他并不确定哪一家中国大陆公司有能力挑战更先进的工艺技术。“开发次14纳米(sub-14nm)技术需要庞大的资金。中国大陆公司不一定有能力进行这样巨大的投资。”

更重要的是,他说,除了华为海思(HiSilicon)等几家中国无晶圆厂芯片公司之外,中国大陆芯片供应商并不一定需要先进工艺技术的产能。“绝大多数采用先进工艺量产的产品都是苹果(Apple)、高通(Qualcomm)、英伟达 (Nvidia)和赛灵思(Xilinx)等公司。这些公司更喜欢采用台积电的先进工艺进行开发和设计。”

Jelinek并补充说,就算中国大陆晶圆代工厂突然有能力提供先进工艺,长期与台积电、三星或Globalfoundries合作的任何芯片商也不太可能被说服转换至中国大陆的代工厂。他解释说,“从绝对先进工艺技术来看,那些公司都处于极度的产品上市压力下…无论如何都无法承受任何的失误。因此,谁才经得起考验?就只有台积电了。”

他补充说,或许有朝一日,中芯和其他中国大陆代工厂可能以较先进工艺,取得一些小型公司的订单——这些小型公司所需要的产量可能不足以支付在台积电或其他代工厂进行制造。

Jelinek说:“永远不要说不可能,但必须是在天时地利人和的完美搭配下,才能让他们在台积电、Globalfoundries或三星之外作选择。”

McClean说,从长远来看,如果中国大陆想要从台积电抢下更大的全球代工市占率,最佳机会就在摩尔定律(Moore’s Law)放缓以及半导体产业导入新材料之际——这可能是台积电目前较不具优势之处。

因此,他认为,“中国大陆可能对台湾地区的代工产业构成长期的威胁。特别是,如果除了硅之外的新材料开始发挥作用。长远来看,任何事都可能发生。”

编译:Susan Hong

本文授权编译自EE Times,版权所有,谢绝转载

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