制程 “微縮” 空間變窄，晶圓代工評(píng)價(jià)將有新標(biāo)準(zhǔn)？

代工產(chǎn)業(yè)迎來(lái)了市場(chǎng)蜜月期。市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)IC Insights最新數(shù)據(jù)顯示，全球晶圓代工市場(chǎng)有望實(shí)現(xiàn)創(chuàng)紀(jì)錄的23%增長(zhǎng)，銷售額將在今年首次超過(guò)千億美元大關(guān)，達(dá)到1072億美元。隨著制程微縮步伐放慢，代工的競(jìng)爭(zhēng)維度日益多元，制程數(shù)字已不再是衡量代工能力的唯一指標(biāo)。面向中長(zhǎng)期的景氣上漲周期，如何將市場(chǎng)機(jī)遇持續(xù)轉(zhuǎn)化為營(yíng)收表現(xiàn)，考驗(yàn)著代工廠商的綜合服務(wù)能力。

周期性與中長(zhǎng)期需求共同推動(dòng)

受疫情防控引發(fā)的周期性需求和數(shù)字化轉(zhuǎn)型引發(fā)的中長(zhǎng)期需求雙重推動(dòng)，半導(dǎo)體代工市場(chǎng)開啟上行周期。

疫情防控使下游市場(chǎng)需求激增，帶動(dòng)代工產(chǎn)業(yè)量?jī)r(jià)齊漲。一方面，PC、手機(jī)、游戲機(jī)等幾乎所有電子產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)增長(zhǎng)；另一方面，線上教育、線上辦公等線上系統(tǒng)對(duì)算力、傳輸、存儲(chǔ)的需求，帶動(dòng)了數(shù)據(jù)中心、云計(jì)算、服務(wù)器的市場(chǎng)需求。

 “線上系統(tǒng)使許多國(guó)家和地區(qū)在疫情中仍然能夠恢復(fù)基本的社會(huì)、教育、醫(yī)療和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)。因此，過(guò)去10年間不太景氣的PC市場(chǎng)在2020年實(shí)現(xiàn)了兩位數(shù)的增長(zhǎng)。現(xiàn)在，5G 智能手機(jī)的普及率正在以高于 4G 的速度增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)近一半新售出的設(shè)備將具備 5G 功能。” 三星電子代工業(yè)務(wù)總裁兼負(fù)責(zé)人Siyoung Choi指出。

從各大代工廠商的財(cái)報(bào)，不難看出電子產(chǎn)品及線上系統(tǒng)對(duì)代工產(chǎn)業(yè)的拉動(dòng)能力。在臺(tái)積電2021年季報(bào)中，智能手機(jī)在第一、二季度分別為臺(tái)積電貢獻(xiàn)了45%和42%的營(yíng)收，與PC、服務(wù)器相關(guān)的高效能計(jì)算在第一、二季度分別貢獻(xiàn)35%和39%的營(yíng)收。中芯國(guó)際2021年半年報(bào)顯示，智能手機(jī)和消費(fèi)電子的營(yíng)收占比分別為33.2%和23.0%，同比增長(zhǎng)分別為47.5%和17.8%。

需求上漲引發(fā)的供不應(yīng)求，也引發(fā)了一波代工漲價(jià)潮。聯(lián)電第二季度財(cái)報(bào)顯示，其晶圓平均售價(jià)自2020年第二季度至今一直處于小幅上升，預(yù)計(jì)第三季度將增加約6%。中芯國(guó)際半年報(bào)顯示，其晶圓平均售價(jià)（銷售晶圓收入除以總銷售晶圓數(shù)量）由202年同期的4143 元增加至4390元。

 “需求的增長(zhǎng)帶來(lái)訂單過(guò)飽和、產(chǎn)能利用率持續(xù)保持高位。同時(shí)，由于裸晶圓、材料等漲價(jià)，多家國(guó)際代工企業(yè)已經(jīng)宣布漲價(jià)。” 芯謀研究高級(jí)分析師張彬磊向《中國(guó)電子報(bào)》記者指出。

而數(shù)字化轉(zhuǎn)型催生的中長(zhǎng)期需求，既帶動(dòng)了代工業(yè)務(wù)的增長(zhǎng)，也是各大代工廠進(jìn)行產(chǎn)能擴(kuò)張的底氣所在。聯(lián)電在第二季度業(yè)績(jī)電話會(huì)指出，5G推動(dòng)下，2020-2025年全球半導(dǎo)體市場(chǎng)會(huì)持續(xù)受數(shù)字化轉(zhuǎn)型、高性能計(jì)算、電動(dòng)汽車、物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)性需求驅(qū)動(dòng)，行業(yè)上升周期會(huì)持續(xù)一段時(shí)間。臺(tái)積電也指出，為了解決長(zhǎng)期需求方面的結(jié)構(gòu)性增長(zhǎng)，正在與客戶緊密合作，并進(jìn)行投資以支持他們的需求。預(yù)計(jì)未來(lái)三年將投資約1000億美元，以提高產(chǎn)能，以支持先進(jìn)工藝的制造和研發(fā)。

制程不是邏輯代工的唯一競(jìng)爭(zhēng)點(diǎn)

雖然代工市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)增長(zhǎng)，但如何將增長(zhǎng)機(jī)遇轉(zhuǎn)化為營(yíng)收表現(xiàn)，考驗(yàn)著廠商的獲客和應(yīng)變能力。長(zhǎng)期以來(lái)，制程數(shù)字被視為邏輯代工能力的標(biāo)志。但是，隨著制程微縮空間越來(lái)越小，代工廠商的競(jìng)爭(zhēng)維度也越來(lái)越多元，設(shè)計(jì)方案、PPACt、平臺(tái)支持等幫助客戶優(yōu)化性價(jià)比和上市時(shí)間的要素，越來(lái)越受到業(yè)界重視。

“代工僅僅看制程節(jié)點(diǎn)其實(shí)是浮于表面，本質(zhì)是追求更低的功耗、更快的運(yùn)算速率和更小的芯片面積。由于代工工藝逐漸多元化甚至是客制化，代工巨頭之間的競(jìng)爭(zhēng)也不再僅僅是制程節(jié)點(diǎn)，而是綜合服務(wù)能力，包括邏輯工藝能力、設(shè)計(jì)服務(wù)能力、IP庫(kù)豐富程度、高端封測(cè)服務(wù)能力等。” 張彬磊表示。

在設(shè)計(jì)服務(wù)方面，臺(tái)積電、三星、英特爾、聯(lián)電等頂尖代工廠商都出了IP服務(wù)，以支持客戶在芯片設(shè)計(jì)中的功能集成。三星代工還推出了虛擬研發(fā)服務(wù)，與客戶在早期共同定義并共同開發(fā)工藝設(shè)計(jì)。得益于對(duì)工藝和產(chǎn)品相輔相成的共識(shí)，客戶能夠設(shè)計(jì)出有望更快上市的芯片。

各代工廠商的設(shè)計(jì)支持還體現(xiàn)在制程升級(jí)過(guò)程中的技術(shù)遷移。臺(tái)積電6nm制程的設(shè)計(jì)法則就與其7nm技術(shù)完全相容，讓7nm相對(duì)完備的設(shè)計(jì)生態(tài)系統(tǒng)能夠被再使用，客戶可借由7nm技術(shù)設(shè)計(jì)的直接移轉(zhuǎn)而達(dá)到加速產(chǎn)品上市的目標(biāo)。聯(lián)電的22nm制程也提供了與28nm制程技術(shù)相容的設(shè)計(jì)規(guī)則，有利于縮短上市時(shí)間。

隨著制程“微縮”空間變窄，PPACt（功耗、性能、面積、成本、上市時(shí)間）或?qū)⑷〈⒖s，成為邏輯代工新的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)此，代工廠商通過(guò)材料創(chuàng)新、代工工藝、封裝技術(shù)等多種方式，提升客戶的PPACt收益。例如臺(tái)積電基于low-k（低介電系數(shù)）材料和工藝，以及對(duì)二維材料等材料技術(shù)創(chuàng)新，進(jìn)一步提升片上互聯(lián)技術(shù)，提升芯片性能。同時(shí)，臺(tái)積電通過(guò)硅轉(zhuǎn)接層、扇出、SOIC封裝，提升芯片的PPACt表現(xiàn)。聯(lián)電推出22nm制程時(shí)，一方面相較28nm具有更小的晶粒面積和更佳的功率效能比。另一方面與28nm保持相同的光罩層數(shù)，從而降低了生產(chǎn)復(fù)雜度和成本。

針對(duì)垂直行業(yè)或場(chǎng)景的代工需求，代工廠商還推出了平臺(tái)化的解決方案。臺(tái)積電推出了汽車電子、智能手機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)、高性能計(jì)算等技術(shù)平臺(tái)，三星也推出了高性能、互聯(lián)、自動(dòng)駕駛等平臺(tái)，以滿足客戶的具體應(yīng)用需求。

中小代工企業(yè)在特色工藝大有機(jī)會(huì)

一般來(lái)說(shuō)，頭部代工企業(yè)的綜合服務(wù)能力較強(qiáng)，而中小規(guī)模代工企業(yè)則有更強(qiáng)的客制化服務(wù)意愿，在特色工藝領(lǐng)域具有機(jī)會(huì)。

“中小規(guī)模代工企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)集中在特色工藝代工能力、客制化服務(wù)意愿。光芯片、功率芯片、MEMS傳感器等產(chǎn)品適合由中小規(guī)模代工企業(yè)進(jìn)行。但由于特色工藝門檻不高，客戶容易流失或走向IDM路線。” 張彬磊指出。

除了客制化，特色工藝還注重產(chǎn)品的規(guī)?；推脚_(tái)化。

“相對(duì)先進(jìn)工藝廠商來(lái)說(shuō)，先進(jìn)工藝廠商每年需要花費(fèi)大量的資金用在技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品研發(fā)上，而特色工藝廠商專注于規(guī)模生產(chǎn)上，降低成本。特色工藝的競(jìng)爭(zhēng)點(diǎn)主要在產(chǎn)品的成熟度和穩(wěn)定性，產(chǎn)品的多樣性以及平臺(tái)的多樣化，關(guān)注多種產(chǎn)品布局，并且研發(fā)出相應(yīng)產(chǎn)品的平臺(tái)。”賽迪顧問(wèn)集成電路產(chǎn)業(yè)研究中心高級(jí)分析師楊俊剛表示。

同時(shí)，5G、物聯(lián)網(wǎng)、汽車電子等技術(shù)對(duì)SOI技術(shù)的需求，也成為國(guó)內(nèi)外代工廠商的角逐點(diǎn)。其中，RF-SOI在5G射頻器件具有廣闊的發(fā)展前景，F(xiàn)D-SOI對(duì)于NB-IOT、MCU、ADAS等領(lǐng)域具有吸引力。

“格芯和TowerJazz為了與臺(tái)積電等差異化發(fā)展路線，很早開始布局SOI代工工藝，如今看來(lái)也是不錯(cuò)的技術(shù)路線。SOI工藝的盈利能力與傳統(tǒng)工藝差別不大，SOI工藝在射頻低功耗方面優(yōu)勢(shì)明顯，目前在射頻LNA和SWT等方面應(yīng)用非常廣，隨著5G和物聯(lián)網(wǎng)的深度發(fā)展，SOI將越來(lái)越多的被設(shè)計(jì)公司所熟悉。” 張彬磊表示。

作者丨張心怡

編輯丨連曉東

美編丨馬利亞