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行業(yè)動(dòng)態(tài)
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臺(tái)積電與三星的晶圓代工爭奪戰(zhàn)詳解
據(jù)IC Insights統(tǒng)計(jì),2017年,全球前八大晶圓代工廠占總市場份額的88%。其中,臺(tái)積電繼續(xù)占據(jù)主導(dǎo)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。
 
 
Foundry業(yè)務(wù)是三星的核心版塊,這些年在與臺(tái)積電爭奪先進(jìn)制程工藝市場話語權(quán)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(wù)水平還不夠好,視行業(yè)霸主臺(tái)積電為“眼中釘”,并通過大力投資、獨(dú)立代工業(yè)務(wù)、挖人等措施,不斷完善其晶圓代工技術(shù)能力和客戶認(rèn)可度。
 
2015~2016年,隨著三星Foundry先進(jìn)制程能力的逐步成熟,其從臺(tái)積電那里奪得了不少大客戶訂單,收入頗豐。彼時(shí)的智能手機(jī)市場處于平臺(tái)期(開始出現(xiàn)衰退,但對相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的影響有滯后效應(yīng)),對于相關(guān)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(xiàn)了大幅度的增長。
 
而到了2016~2017年,隨著臺(tái)積電先進(jìn)制程的進(jìn)一步成熟,三星Foundry部分大訂單又被臺(tái)積電搶了回去;此外,全球智能手機(jī)市場全面衰退,其負(fù)面效應(yīng)也開始顯現(xiàn),對相關(guān)先進(jìn)制程芯片的需求大減??梢哉f,這兩個(gè)因素是導(dǎo)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(guān)負(fù)責(zé)人表示:“今年的目標(biāo)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(lián)電和格芯。未來則打算超越臺(tái)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(jù)IC Insights統(tǒng)計(jì),2018年,臺(tái)積電將實(shí)現(xiàn)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(tái)積電之后,位列第二。
 
不過,報(bào)告同時(shí)指出,三星市占提高,主要是拆分晶圓代工部門的效應(yīng),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(wù),因此,生產(chǎn)三星自家的Exynos手機(jī)芯片,算在三星的晶圓代工營收當(dāng)中,市占率因此猛增。
 
 
資本支出
 
作為具有高技術(shù)含量的重資產(chǎn)業(yè)務(wù),F(xiàn)oundry需要的投入的資金量巨大。
 
2017年,晶圓代工業(yè)內(nèi)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(tái)積電和三星的資本支出占全球Foundry廠的70%。而臺(tái)積電一家就占據(jù)半壁江山,一直在大力建廠擴(kuò)產(chǎn),不斷鞏固其行業(yè)老大地位。
 
三星方面,其90nm制程節(jié)點(diǎn)的研發(fā)費(fèi)用為2.8億美元,而20nm的研發(fā)費(fèi)用則飆升到了14億美元,這還不包括后期的新生產(chǎn)線生產(chǎn)費(fèi)用和建廠費(fèi)用。因此,先進(jìn)制程研發(fā)逐漸成為了巨頭的游戲,其結(jié)果就是:具備130nm制程生產(chǎn)能力的廠家有22家,而能夠以16/14nm制程技術(shù)進(jìn)行晶圓代工的廠商數(shù)量銳減到了5家。而具備10nm、7nm,以及更先進(jìn)制程技術(shù)能力的廠商,也只剩下了臺(tái)積電、三星和英特爾這3家。因?yàn)檫M(jìn)行7nm、5nm的研發(fā)費(fèi)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(jìn)制程工藝的爭奪戰(zhàn)。
 
 
先進(jìn)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(jìn)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(jìn)制程方面,臺(tái)積電處于絕對領(lǐng)先地位,三星位居其次。臺(tái)積電在2011年便攻克了 28nm HKMG制程,之后先進(jìn)制程發(fā)展迅速,其7nm制程已于2018下半年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),預(yù)計(jì)2019年收入占比將超過20%。5nm將于2019年4月進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)試產(chǎn),預(yù)計(jì)在2020年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。而三星宣布于2018下半年投產(chǎn)7nm,5nm及以下的先進(jìn)制程也在規(guī)劃中。
 
 
圖:臺(tái)積電與三星先進(jìn)制程技術(shù)發(fā)展路線(來源:中金公司)
 
 
晶圓代工先進(jìn)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(chǎn)能力的只有臺(tái)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(guān)系,擁有手機(jī)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(jī)SoC芯片是頂尖制程的最主要應(yīng)用領(lǐng)域。在全球主要SoC設(shè)計(jì)廠商中,蘋果的處理器曾在三星代工,目前全部在臺(tái)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(tái)積電和三星都有下單;聯(lián)發(fā)科的SoC芯片截至目前全部在臺(tái)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(tái)積電代工。 
 
總體來看,臺(tái)積電和三星壟斷了使用先進(jìn)制程的手機(jī)SoC芯片代工。
 
在晶體管密度方面
 
據(jù)悉,臺(tái)積電16nm制程的芯片,每平方毫米約有2900萬個(gè)晶體管,三星14nm的芯片每平方毫米有3050萬個(gè)晶體管,柵極長度方面,臺(tái)積電的是33nm,三星的是30nm。
 
10nm方面,臺(tái)積電的晶體管密度為每平方毫米4810萬個(gè),三星的是每平方毫米5160 萬個(gè)。
 
14nm方面,三星的鰭片高度為49nm,臺(tái)積電的鰭片高度約為44nm。
 
盡管命名有差別,但臺(tái)積電和三星的技術(shù)水平總體是并駕齊驅(qū)的,從各項(xiàng)指標(biāo)來看,預(yù)計(jì)2019年量產(chǎn)的臺(tái)積電7nm EUV版(N7+)、三星7nm的各項(xiàng)參數(shù)基本相近。
 
目前,臺(tái)積電初代7nm(未采用EUV)已經(jīng)量產(chǎn),是市面已量產(chǎn)的最先進(jìn)制程,時(shí)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(chǎn)),且2019年臺(tái)積電仍有望率先量產(chǎn)EUV版制程,以保持先發(fā)優(yōu)勢。預(yù)計(jì)臺(tái)積電2018年量產(chǎn)的7nm芯片超過50款,包括CPU、GPU、AI加速芯片、礦機(jī)ASIC、網(wǎng)絡(luò)、游戲、5G、汽車芯片等。
 
在EUV使用方面
 
臺(tái)積電與三星是ASML前兩大訂購客戶。
 
目前,臺(tái)積電的EUV設(shè)備最多,有10臺(tái),是ASML最大客戶,三星次之,有6臺(tái)。EUV作為7nm以下制程必備工藝設(shè)備,對廠商最新制程量產(chǎn)具有至關(guān)重要的作用。由于對精度要求極高,臺(tái)積電與ASML在研發(fā)上有深入合作。
 
 
臺(tái)積電迭代速度快
 
半導(dǎo)體制造技術(shù)步入14/16nm節(jié)點(diǎn)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(dǎo)致技術(shù)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(jìn)制程技術(shù)的準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)。臺(tái)積電的28nm制程從2011年開始量產(chǎn),領(lǐng)先競爭對手3~5 年,并從2014年開始量產(chǎn)16/20nm的,之后就進(jìn)入了快速增長期,到2015年兩種制程的占比已經(jīng)達(dá)到49%。
 
臺(tái)積電為了充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢,非常注重先進(jìn)制程量產(chǎn)后的迅速擴(kuò)容。如臺(tái)積電的130nm制程在2003年投入量產(chǎn)后,其營收占比僅用一年時(shí)間就從0陡升到28%;28nm制程的營收占比在2011年投入量產(chǎn)后,同樣只用了一年就從2%爬升到22%。迅速擴(kuò)張先進(jìn)產(chǎn)能幫助臺(tái)積電在每一個(gè)先進(jìn)制程節(jié)點(diǎn)都能快速搶占客戶資源、擴(kuò)大先發(fā)優(yōu)勢,并使其產(chǎn)能結(jié)構(gòu)明顯優(yōu)于同業(yè)競爭對手,這樣,更高的產(chǎn)品附加值帶來了更高的毛利率。
 
圖:2017年臺(tái)積電先進(jìn)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(dǎo)體公司,全年?duì)I收高達(dá)435.4 億美元,其主要業(yè)務(wù)包括CE(Consumer Electronics,消費(fèi)電子)、IM(IT & Mobile Communications)以及與半導(dǎo)體制造相關(guān)的DS(Device Solution,設(shè)備解決方案)三大部分。
 
從三星電子過去3年的營收結(jié)構(gòu)來看,其DS業(yè)務(wù)的擴(kuò)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(wù)之一。
 
DS業(yè)務(wù)又細(xì)分為半導(dǎo)體和顯示設(shè)備,其晶圓代工部門就在半導(dǎo)體細(xì)分業(yè)務(wù)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(shè)備投入和資源要優(yōu)先服務(wù)于三星電子的DRAM和NAND Flash等存儲(chǔ)產(chǎn)品的生產(chǎn),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(gè)問題則是行業(yè)競爭問題,三星業(yè)務(wù)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(chǎn)權(quán)和專利得到良好保護(hù),也不能保證供應(yīng)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(zhuǎn)單至臺(tái)積電代工,A9分別交由臺(tái)積電和三星代工,A10又是全部由臺(tái)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(shù)的進(jìn)展上和臺(tái)積電不分伯仲,但其背景決定了它很難成為晶圓代工領(lǐng)域的巨無霸。
 
因此,三星于2017年決定將晶圓代工業(yè)務(wù)獨(dú)立出來,以進(jìn)一步提升其市場競爭力。
 
綜上,為了提升競爭力,三星在調(diào)整晶圓代工的業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu),而臺(tái)積電依然在不斷鞏固自身的優(yōu)勢,明后兩年這兩強(qiáng)的市場爭奪戰(zhàn)將更加有看頭。
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