得物效率前端微應(yīng)用推進過程與思考
一、背景效率工程隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，組織規(guī)模的擴大，越來越多的企業(yè)開始意識到協(xié)作效率對于企業(yè)團隊的重要性，甚至是決定其在某個行業(yè)競爭中突圍的關(guān)鍵，是企業(yè)長久生存的根本。得物
以先進工藝傲視業(yè)界的臺積電也愈發(fā)重視特色工藝了。在2022臺積電技術(shù)論壇上，臺積電闡述了先進工藝和成熟工藝同等重要的觀點，而特色工藝（臺積電稱特殊制程）就是其發(fā)展成熟工藝的重要抓手，4年前營收占據(jù)成熟工藝的45%，去年更是躍升至60%，今年這個數(shù)字還有望繼續(xù)提高。
實際上，發(fā)展特色工藝已經(jīng)為業(yè)界所達成的共識。當電子產(chǎn)品的半導體含量不斷增加的時候，能憑借技術(shù)多樣性實現(xiàn)差異化的特色工藝更加受到歡迎。因為其可以不完全靠工藝尺寸縮小而來提升性能，因此資本密集度較低，產(chǎn)品周期較長，一直是眾多晶圓代工廠的發(fā)展重點。
不過，隨著臺積電等頭部晶圓代工廠開始認識到特色工藝的重要性而加大投入之時，這個領(lǐng)域的競爭壓力也將陡然而增。
01
三類玩家共參與
特色工藝并沒有統(tǒng)一的定義，通常所指包含eNVM、BiCMOS、RFCMOS、BCD、MEMS，乃至SOI等多種工藝，廣泛應(yīng)用于射頻、MCU、CIS、電源管理芯片及顯示器等領(lǐng)域。
源自成熟工藝，研發(fā)投入相對較少，并且與應(yīng)用場景密切相關(guān)，特色工藝的產(chǎn)品種類龐雜，多種工藝平臺共存，更能體現(xiàn)晶圓代工廠和IDM的差異化優(yōu)勢。
全球從事特色工藝的玩家眾多，大體可劃分為三類：一是從事模擬、MCU、功率半導體的IDM，二是以特色工藝為主的晶圓代工廠，三是主攻先進工藝也兼顧特色工藝的晶圓代工廠。
模擬芯片、功率器件與特色工藝結(jié)合最為緊密，TI、ADI、ST、英飛凌等國際IDM大廠因具有非常完備的工藝平臺，在BiCMOS、RFCMOS、BCD工藝上有很深的積累，所以牢牢占據(jù)高端市場。
在專注特色工藝的晶圓代工廠中，聯(lián)電是一個最典型的范例。從2018年宣布不跟進先進工藝開始，聯(lián)電就開始深耕特色工藝，在行業(yè)發(fā)展紅利加持之下，業(yè)績一路水漲船高。截止今年第一季時，特色工藝的產(chǎn)品已為聯(lián)電貢獻了一半以上的營收。
與聯(lián)電走相同路徑的還有格芯。在放棄7nm項目之后，格芯也將研發(fā)資源投入到SOI、FDX、SiGe、SiPh（硅光子）等特色工藝平臺上，并逐步打下了根基。
大陸地區(qū)排名第二的晶圓代工廠華虹半導體也專攻特色工藝，擁有功率分立器件、嵌入式非易失性存儲器、模擬與電源管理、邏輯與射頻、獨立非易失性存儲器五大代工平臺，并在2018年建成了全球第一條12英寸功率器件代工生產(chǎn)線。
來自于以色列的高塔半導體（Tower Semiconductor）也是特色代工領(lǐng)域的實力選手，擅長模擬和射頻芯片的代工，全球主要的射頻廠商如Skyworks、Qorvo、Broadcom等都在其投片。不過，為了拓展代工業(yè)務(wù)版圖，Intel已經(jīng)用54億美元將其收之麾下。
除此之外，根據(jù)集邦咨詢發(fā)布的最新全球晶圓代工企業(yè)TOP10榜單，位列其中的力積電、世界先進和晶合集成也都以特色工藝代工為主。
最后則是主攻先進工藝的晶圓代工廠，包括臺積電、三星和中芯國際，也均涉足了特色工藝的代工業(yè)務(wù)。
貴為晶圓代工業(yè)的王者，臺積電在特色工藝領(lǐng)域一樣做得風生水起，因為其常將先進工藝開發(fā)經(jīng)驗導入特色工藝中。比如，2018年，臺積電利用28nm RF（28HPC+射頻）技術(shù)，交付產(chǎn)業(yè)界首個射頻工藝設(shè)計套件（PDK）。2019 年，臺積電開發(fā)了28nm嵌入式技術(shù)，用于汽車電子MCU。在PMIC生產(chǎn)中，臺積電也率先在BCD工藝使用12英寸晶圓。
為因應(yīng)市場需求的增加，臺積電還在持續(xù)投資特色工藝，從2016到2021年投資金額的年復合成長率超過40%。
三星在CIS以及OLED／LED驅(qū)動IC代工方面有著不錯的成績，2021年年報中也披露將擴大成熟工藝晶圓代工布局，主要是提升CIS所需的特色工藝產(chǎn)能。
中芯國際同樣在不斷強化特色工藝水平，根據(jù)其2021年年報，55nm BCD平臺進入產(chǎn)品導入，55及40nm高壓顯示驅(qū)動平臺進入風險量產(chǎn)，0.15μm高壓顯示驅(qū)動進入批量生產(chǎn)。多種特色工藝平臺研發(fā)也在穩(wěn)步進行中，將按照既定研發(fā)節(jié)奏陸續(xù)交付。
由于特色工藝玩家眾多，給人以門檻很低的感覺，但以賽亞調(diào)研認為不能一概而論。
“特色工藝應(yīng)用相當廣泛，因產(chǎn)品的規(guī)格會有不同的高低門檻。以MCU來說，產(chǎn)品規(guī)格可分為32位、8位，前者擁有更復雜的計算能力，技術(shù)門檻較高，多留在IDM設(shè)計制造；而低技術(shù)門檻的8位MCU就有可能外包給晶圓廠，因為技術(shù)門檻要求低，通常競爭也會相對激烈。”以賽亞調(diào)研告訴集微網(wǎng)。
沒有絕對的技術(shù)路線標準，不意味著技術(shù)水平不高，反而要求廠商有更深的積累，這也是業(yè)內(nèi)領(lǐng)先者很難被超越的原因。
02
兩條暗藏競爭線
特色工藝也是IDM與晶圓代工競爭最為激烈的戰(zhàn)場，因為模擬、功率器件廠商可以憑借自身的積累保持高端產(chǎn)品的強大競爭力。
按照IDM本身的特點，其優(yōu)勢在于設(shè)計、制造等環(huán)節(jié)可以協(xié)同優(yōu)化，有條件率先實驗并推行新的技術(shù)，非常契合模擬、功率器件等需要反復調(diào)校的產(chǎn)品。這也是模擬芯片巨頭排名多年都非常穩(wěn)固的原因之一。
不過，這也不能說明兩者的差距永恒不變。以制造PMIC主流的BCD工藝為例，該工藝為ST公司所首創(chuàng)，現(xiàn)在其量產(chǎn)的工藝水平為90nm，而主要晶圓代工廠也基本達到了這一水平。
對此，以賽亞調(diào)研認為，晶圓代工廠的競爭優(yōu)勢在于有多家芯片設(shè)計公司的產(chǎn)品，大量訂單可以協(xié)助推升制程技術(shù)，良率也可以逐步透過訂單提升，而IDM通常僅生產(chǎn)自家產(chǎn)品，較難有多樣化的產(chǎn)品加速制程良率推動。
PMIC是市場中的熱門產(chǎn)品，全球有很多家芯片設(shè)計公司在進行研發(fā)，這就使得晶圓代工廠有機會進行工藝的快速迭代，從而能跟上IDM的節(jié)奏。
愛集微咨詢高級分析師陳翔據(jù)此認為，在不同的工藝或制程中晶圓代工廠和IDM的優(yōu)劣勢都是共通的，IDM對公司要求更高，產(chǎn)品需要多方位擴展來應(yīng)對市場波動，F(xiàn)oundry+Fabless的模式則適合產(chǎn)品相對集中的設(shè)計公司。
實際上，當代的IDM早不是以前的純粹IDM了，TI等模擬巨頭也有部分產(chǎn)品是外包生產(chǎn)的，可以被認為是輕代工的Fablite模式。這種模式會使得工藝資源不斷流向晶圓代工廠，逐漸縮小兩者之間的工藝差距。
當特色工藝也變成晶圓代工廠的游戲時，對工藝線寬的追逐將會成為競爭的焦點。
對于晶圓代工廠商，能否在更低線寬做出同等性能的元器件，決定了廠商的工藝能力。雖然特色工藝不追求線寬，但線寬越低，就越能控制批量生產(chǎn)成本。比如，臺積電的特色工藝主要來自于成熟工藝產(chǎn)能轉(zhuǎn)型量產(chǎn)，如果隨著3nm量產(chǎn)成功，7nm有望逐步納入成熟工藝范疇，特色工藝就會順勢走向更先進的節(jié)點。
以賽亞調(diào)研表示，特色工藝的產(chǎn)品應(yīng)用一直在做制程迭代，像BCD從8英寸一路驗證到12英寸65~90nm，HV(High Voltage)從55/65nm到22/28nm、CIS也從40/45nm、55/65nm跨轉(zhuǎn)到22/28nm，不斷應(yīng)對客戶的規(guī)格調(diào)整。隨著未來5G、AI、物聯(lián)網(wǎng)等發(fā)展，上述工藝也會逐漸走向更先進的制程，以增強效能表現(xiàn)。
TrendForce調(diào)查也指出，2021~2024年全球晶圓代工產(chǎn)能年復合成長率達11%，其中28nm產(chǎn)能在2024年將達到2022年的1.3倍，是成熟制程擴產(chǎn)最積極的制程節(jié)點，預(yù)期有更多特色工藝應(yīng)用轉(zhuǎn)進28nm。
以HV工藝為例，其主要用來生產(chǎn)顯示驅(qū)動IC，主流包括以8英寸0.18~0.11um的大／小尺寸驅(qū)動IC，12英寸65 / 55nm的TDDI、40 / 28nm的智能手機AMOLED驅(qū)動IC。隨著手機導入AMOLED滲透率仍穩(wěn)定提升，預(yù)測中長期手機AMOLED驅(qū)動IC具成長動能，三星、臺積電、聯(lián)電、中芯國際皆有發(fā)展28nm HV規(guī)劃。
03
砍單難阻擴產(chǎn)潮
由于成熟工藝產(chǎn)能曾嚴重短缺，各大晶圓廠都開啟了擴產(chǎn)計劃。在一切都按部就班之時，芯片砍單潮卻不期而至。
由于多種因素的疊加，消費電子的市場需求大幅縮減。據(jù)Gartner報告顯示，預(yù)計2022年全球智能手機銷量將下降7.1%，而全球PC出貨量將下降9.5%。低迷的行情使得前期開足馬力的芯片公司不得不砍單自保。
這波砍單潮從驅(qū)動IC開始，逐漸波及到PMIC、CIS以及部分MCU，8英寸和12英寸晶圓都有涉及，晶圓代工廠的產(chǎn)能利用了隨之出現(xiàn)松動，制程包含0.1Xum、90／55nm、40／28nm，甚至7／6nm等先進制程也難以幸免。
根據(jù)TrendForce集邦咨詢研究，產(chǎn)能利用率的下滑依然會延續(xù)至下半年。盡管仍有來自服務(wù)器、車用、工控等PMIC、功率器件的需求支撐，仍難以完全彌補驅(qū)動IC及消費型PMIC、CIS的砍單缺口，導致部分8英寸廠產(chǎn)能利用率開始下滑。
TrendForce集邦咨詢預(yù)估，下半年整體8英寸廠產(chǎn)能利用率將大致落在90~95%，其中部分以制造消費型應(yīng)用占比較高的晶圓廠，可能須面臨90%的產(chǎn)能保衛(wèi)戰(zhàn)。
相對而言，12英寸成熟工藝所面臨的情況則要好一些。12英寸產(chǎn)品更為多元，且生產(chǎn)周期普遍需要至少一個季度，加上部分產(chǎn)品規(guī)格升級、制程轉(zhuǎn)進等趨勢未因短期的總體經(jīng)濟波動而停歇，因此整體來說產(chǎn)能利用率尚能維持在95%上下的高稼動水位。
產(chǎn)能利用率下滑是否會影響特色工藝的擴產(chǎn)計劃？陳翔不這樣認為，“砍單是應(yīng)對市場和去庫存的舉動，對于某一制程的發(fā)展影響并不大?！?span style="display:none">axe28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com
以賽亞調(diào)研也持相近的觀點，“整體來看，短期晶圓廠的擴產(chǎn)需求會因為消費性電子市場疲弱而趨緩，但中長期的需求仍在，擴產(chǎn)計劃仍會持續(xù)進行。
不過，以賽亞調(diào)研也指出，目前晶圓廠建廠成本是去年的兩倍，設(shè)備成本也逐步增加，以一家二線晶圓大廠新建一座22/28nm約35~40K/m產(chǎn)能的廠為例，建置成本約為50-60億美元，單就建廠成本的數(shù)字對于大部分晶圓廠來說是可負擔的，只是研發(fā)成本與技術(shù)的要求是否能達到，會是各家晶圓廠考慮是否持續(xù)推進制程的因素。
從目前的情況來看，各大晶圓廠還是在推進新線的建設(shè)計劃。而且，就在8月26日，中芯國際發(fā)布公告稱，擬投資75億美元在天津建設(shè)12英寸晶圓代工生產(chǎn)線，規(guī)劃建設(shè)產(chǎn)能為10萬片/月，可提供28nm至180nm不同技術(shù)節(jié)點的晶圓代工與技術(shù)服務(wù)。
在先進工藝越來越曲高和寡的同時，特色工藝正成為晶圓代工行業(yè)的新發(fā)動機。
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