據IC Insights統(tǒng)計,2017年,全球前八大晶圓代工廠占總市場份額的88%。其中,臺積電繼續(xù)占據主導地位,穩(wěn)居第一。
八大代工廠中,三星是唯一的IDM廠商。雖然2017年僅增長4%,但仍然是最大的IDM代工廠。
數據來源:IC Insights
Foundry業(yè)務是三星的核心版塊,這些年在與臺積電爭奪先進制程工藝市場話語權方面,下足了功夫,也一直是業(yè)界的熱門話題。
近些年,作為巨無霸級別的IDM,三星一直覺得其晶圓代工業(yè)務水平還不夠好,視行業(yè)霸主臺積電為“眼中釘”,并通過大力投資、獨立代工業(yè)務、挖人等措施,不斷完善其晶圓代工技術能力和客戶認可度。
2015~2016年,隨著三星Foundry先進制程能力的逐步成熟,其從臺積電那里奪得了不少大客戶訂單,收入頗豐。彼時的智能手機市場處于平臺期(開始出現衰退,但對相關產業(yè)鏈的影響有滯后效應),對于相關芯片的需求量還是比較旺盛。這兩方面的因素,使得三星Foundry在2016年出現了大幅度的增長。
而到了2016~2017年,隨著臺積電先進制程的進一步成熟,三星Foundry部分大訂單又被臺積電搶了回去;此外,全球智能手機市場全面衰退,其負面效應也開始顯現,對相關先進制程芯片的需求大減。可以說,這兩個因素是導致三星Foundry在2017年銷售額同比增幅(4%)大幅下降的主因。
2018年初,在韓國首爾舉辦的三星晶圓代工論壇上,三星相關負責人表示:“今年的目標是到年底,將晶圓代工的市占率從第四名提升到第二名,超越聯電和格芯。未來則打算超越臺積電”。
2017年,三星晶圓代工部門的營收為46億美元、市占率為6%。根據IC Insights統(tǒng)計,2018年,臺積電將實現347.65億美元的營收,排在第二位的GlobalFoundries營收為66.4億美元,而今年三星晶圓代工營收有望增至100億美元,市占將升至14%。這樣就超過了GlobalFoundries,排在臺積電之后,位列第二。
不過,報告同時指出,三星市占提高,主要是拆分晶圓代工部門的效應,并非業(yè)績真有大幅成長。由于三星的晶圓代工部門自立門戶,不再隸屬于系統(tǒng)LSI業(yè)務,因此,生產三星自家的Exynos手機芯片,算在三星的晶圓代工營收當中,市占率因此猛增。
資本支出
作為具有高技術含量的重資產業(yè)務,Foundry需要的投入的資金量巨大。
2017年,晶圓代工業(yè)內前五大廠商的資本支出之和占到了全行業(yè)資本支出的95.6%之多,臺積電和三星的資本支出占全球Foundry廠的70%。而臺積電一家就占據半壁江山,一直在大力建廠擴產,不斷鞏固其行業(yè)老大地位。
三星方面,其90nm制程節(jié)點的研發(fā)費用為2.8億美元,而20nm的研發(fā)費用則飆升到了14億美元,這還不包括后期的新生產線生產費用和建廠費用。因此,先進制程研發(fā)逐漸成為了巨頭的游戲,其結果就是:具備130nm制程生產能力的廠家有22家,而能夠以16/14nm制程技術進行晶圓代工的廠商數量銳減到了5家。而具備10nm、7nm,以及更先進制程技術能力的廠商,也只剩下了臺積電、三星和英特爾這3家。因為進行7nm、5nm的研發(fā)費用過于高昂,如果沒有足夠量、穩(wěn)定的客戶支撐,只能是巨虧,所以,GlobalFoundries和UMC于今年先后退出了10nm及更先進制程工藝的爭奪戰(zhàn)。
先進制程比拼
IC Insights資料顯示,2017年全球晶圓代工銷售額為623.1億美元,其中16/20nm及以下先進制程占比為24%,約150億美元。IDM與代工市場份額平分秋色。
在先進制程方面,臺積電處于絕對領先地位,三星位居其次。臺積電在2011年便攻克了 28nm HKMG制程,之后先進制程發(fā)展迅速,其7nm制程已于2018下半年實現量產,預計2019年收入占比將超過20%。5nm將于2019年4月進行風險試產,預計在2020年實現量產。而三星宣布于2018下半年投產7nm,5nm及以下的先進制程也在規(guī)劃中。
圖:臺積電與三星先進制程技術發(fā)展路線(來源:中金公司)
晶圓代工先進制程市場一直保持高度壟斷的格局。目前全球具備10nm制程工藝量產能力的只有臺積電和三星兩家,而三星作為全能型 IDM 廠商,又與自己的代工客戶有一定的競爭關系,擁有手機市場以及自研的Exynos系列SoC芯片作為談判籌碼,對合作客戶來說有不小壓力。
手機SoC芯片是頂尖制程的最主要應用領域。在全球主要SoC設計廠商中,蘋果的處理器曾在三星代工,目前全部在臺積電代工,高通的旗艦芯片驍龍800系列以及中高端芯片驍龍 600系列在臺積電和三星都有下單;聯發(fā)科的SoC芯片截至目前全部在臺積電代工。三星電子的Exynos系列SoC全部在三星代工,華為海思的SoC芯片截至目前全部在臺積電代工。
總體來看,臺積電和三星壟斷了使用先進制程的手機SoC芯片代工。
在晶體管密度方面
據悉,臺積電16nm制程的芯片,每平方毫米約有2900萬個晶體管,三星14nm的芯片每平方毫米有3050萬個晶體管,柵極長度方面,臺積電的是33nm,三星的是30nm。
10nm方面,臺積電的晶體管密度為每平方毫米4810萬個,三星的是每平方毫米5160 萬個。
14nm方面,三星的鰭片高度為49nm,臺積電的鰭片高度約為44nm。
盡管命名有差別,但臺積電和三星的技術水平總體是并駕齊驅的,從各項指標來看,預計2019年量產的臺積電7nm EUV版(N7+)、三星7nm的各項參數基本相近。
目前,臺積電初代7nm(未采用EUV)已經量產,是市面已量產的最先進制程,時間上具有先發(fā)優(yōu)勢,該優(yōu)勢至少能保持到2019年(競爭對手開始量產),且2019年臺積電仍有望率先量產EUV版制程,以保持先發(fā)優(yōu)勢。預計臺積電2018年量產的7nm芯片超過50款,包括CPU、GPU、AI加速芯片、礦機ASIC、網絡、游戲、5G、汽車芯片等。
在EUV使用方面
臺積電與三星是ASML前兩大訂購客戶。
目前,臺積電的EUV設備最多,有10臺,是ASML最大客戶,三星次之,有6臺。EUV作為7nm以下制程必備工藝設備,對廠商最新制程量產具有至關重要的作用。由于對精度要求極高,臺積電與ASML在研發(fā)上有深入合作。
臺積電迭代速度快
半導體制造技術步入14/16nm節(jié)點之后,需要采用FinFET工藝來抑制晶體管漏電和可控度降低的問題,由此導致技術開發(fā)難度和資本投入都大幅度增加,因此這一門檻也被視為先進制程技術的準入標準。臺積電的28nm制程從2011年開始量產,領先競爭對手3~5 年,并從2014年開始量產16/20nm的,之后就進入了快速增長期,到2015年兩種制程的占比已經達到49%。
臺積電為了充分發(fā)揮技術優(yōu)勢,非常注重先進制程量產后的迅速擴容。如臺積電的130nm制程在2003年投入量產后,其營收占比僅用一年時間就從0陡升到28%;28nm制程的營收占比在2011年投入量產后,同樣只用了一年就從2%爬升到22%。迅速擴張先進產能幫助臺積電在每一個先進制程節(jié)點都能快速搶占客戶資源、擴大先發(fā)優(yōu)勢,并使其產能結構明顯優(yōu)于同業(yè)競爭對手,這樣,更高的產品附加值帶來了更高的毛利率。
圖:2017年臺積電先進制程的營收占比
三星IDM模式的缺陷
三星是2017年全球營收排名第一的半導體公司,全年營收高達435.4 億美元,其主要業(yè)務包括CE(Consumer Electronics,消費電子)、IM(IT & Mobile Communications)以及與半導體制造相關的DS(Device Solution,設備解決方案)三大部分。
從三星電子過去3年的營收結構來看,其DS業(yè)務的擴張速度最為明顯,2017年第四季度,其DS部門營收占總營收比重超過40%,成為三星電子的兩大支柱業(yè)務之一。
DS業(yè)務又細分為半導體和顯示設備,其晶圓代工部門就在半導體細分業(yè)務中。2017年三星電子的晶圓代工營收只有44億美元,在三星電子DS總營收中僅占13%。由于三星電子是 IDM,其設備投入和資源要優(yōu)先服務于三星電子的DRAM和NAND Flash等存儲產品的生產,能夠分配給晶圓代工部門的資源相對有限。
三星電子代工部門另一個問題則是行業(yè)競爭問題,三星業(yè)務范圍廣泛,諸如蘋果、高通等主要客戶本身也是三星電子的競爭對手,即便知識產權和專利得到良好保護,也不能保證供應鏈的靈活自主和上層競爭帶來的影響。比如蘋果的A4~A7系列處理器均在三星代工,2011年雙方爆發(fā)系列專利訴訟后,蘋果將A8轉單至臺積電代工,A9分別交由臺積電和三星代工,A10又是全部由臺積電代工。
由于上述原因,三星電子的代工部門雖然在制程技術的進展上和臺積電不分伯仲,但其背景決定了它很難成為晶圓代工領域的巨無霸。
因此,三星于2017年決定將晶圓代工業(yè)務獨立出來,以進一步提升其市場競爭力。
綜上,為了提升競爭力,三星在調整晶圓代工的業(yè)務結構,而臺積電依然在不斷鞏固自身的優(yōu)勢,明后兩年這兩強的市場爭奪戰(zhàn)將更加有看頭。
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