一家獨享之勢不再 半導體代工業(yè)孕育惡戰

　　臺積電與英特爾以前是“河水不犯井水”，但是隨著(zhù)英特爾開(kāi)始接受Altera的14nm FPGA訂單，兩大半導體巨頭開(kāi)始出現較為明顯的碰撞。而另一家代工廠(chǎng)格羅方德近日也宣布要在兩年內在工藝制程方面趕上臺積電。這預示著(zhù)全球代工行業(yè)四強時(shí)代的到來(lái)，全球代工競爭格局將更加復雜化。

　　全球代工市場(chǎng)規模繼2011年增長(cháng)7%，達328億美元之后，2012年再度增長(cháng)16%，達到393億美元，預計2013年還將有14%的增長(cháng)。

　　臺積電與英特爾以前是“河水不犯井水”，但是隨著(zhù)英特爾開(kāi)始接受Altera的14nm FPGA訂單，明顯在與臺積電搶單，兩大半導體巨頭開(kāi)始出現較為明顯的碰撞。目前，臺積電已誓言將加速發(fā)展先進(jìn)制程技術(shù)，希望在10nm附近全面趕上英特爾。

　　而另一家代工廠(chǎng)格羅方德近日也發(fā)出聲音，要在兩年內，在工藝制程方面趕上臺積電。

　　以上故事讓業(yè)界產(chǎn)生興趣，它預示著(zhù)全球代工行業(yè)四強時(shí)代的到來(lái)。英特爾、臺積電、格羅方德和三星，各家均不會(huì )甘落下風(fēng)。四強之間正孕育一場(chǎng)惡仗。影響成敗的因素既有FinFET工藝的研發(fā)進(jìn)程，又包括成本和市場(chǎng)的作用。由此，全球代工競爭格局將更加復雜化。

　　一家獨享之勢將變

　　市場(chǎng)是排他性的，早晚會(huì )決出勝負，全球代工由臺積電一家獨享的態(tài)勢定將改變。

　　全球半導體業(yè)自2010年增長(cháng)32%后，已經(jīng)連續兩年回調，幾乎都接近零增長(cháng)，銷(xiāo)售額堅守在3000億美元左右。但是全球代工業(yè)卻一反常態(tài)，在智能手機與平板電腦市場(chǎng)推動(dòng)下，市場(chǎng)規模繼2011年增長(cháng)7%，達328億美元之后，2012年再度增長(cháng)16%，達到393億美元，預計2013年還將有14%的增長(cháng)。

　　企業(yè)總是趨利的，全球代工業(yè)的一枝獨秀，必然導致其他企業(yè)的窺覬，進(jìn)行導致代工版圖的重新分配。原本是處理器大亨的英特爾與存儲器大佬的三星紛紛開(kāi)始進(jìn)軍代工市場(chǎng);新軍格羅方德在阿布扎比金主的支持下也不甘落后，欲與代工業(yè)老大臺積電爭個(gè)高下。倒是原先的代工老二聯(lián)電，不緊不慢，擺出與世無(wú)爭的架勢。

　　無(wú)論如何市場(chǎng)是排他性的，早晚要決出勝負，全球代工由臺積電一家獨享的態(tài)勢定會(huì )改變。

　　焦點(diǎn)在FinFET工藝

　　從半導體工藝制程看，在EUV光刻尚未到來(lái)前，3D FinFET工藝可能是半導體的決戰利器。

　　全球邏輯工藝制程自2000年始，從0.18μm制程一路走來(lái)，先是在0.13μm時(shí)由銅互連代替鋁;接著(zhù)由英特爾分別于2007年45nm時(shí)提出高k/金屬柵工藝，2011年22nm時(shí)提出3D FinFET工藝，將摩爾定律又延伸了一個(gè)10年。

　　目前，傳統的光學(xué)光刻工藝將止步于14nm，業(yè)界盼望EUV光刻的到來(lái)再將半導體制程向7nm或者5nm延伸。但是工藝制程的進(jìn)步并不單純由技術(shù)因素決定，還決定于器件的性能與成本，以及滿(mǎn)足市場(chǎng)需求的時(shí)間點(diǎn)等綜合因素。

　　按照英特爾已公布的半導體工藝制程路線(xiàn)圖，仍是每?jì)赡暌粋€(gè)工藝臺階，到2013年年底達到14nm。英特爾重申今年14nm達標沒(méi)有懸念。

　　自英特爾2011年首先發(fā)表3D FinFET工藝以來(lái)，實(shí)際上英特爾在2012年6月舉行的“2012 Symposium on VLSI Technology”上發(fā)布了面向微處理器的22nm工藝FinFET技術(shù)，2012年12月則公開(kāi)了面向移動(dòng)設備SoC用途對該技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化的成果。

　　從代工角度看，2013年4月3日ARM與TSMC共同宣布采用16nm FinFET工藝技術(shù)完成首個(gè)Cortex-A57處理器流片。

　　此外，ARM也已攜手格羅方德開(kāi)發(fā)20nm及FinFET工藝的SoC。

　　根據格羅方德公布的最新工藝路線(xiàn)圖，雖然目前主力制程為28nm，已成功打入高通和聯(lián)發(fā)科，眼下20nm制程處于客戶(hù)認證階段，盡管外界認為它將跳過(guò)20nm制程，直接做14nm制程，但格羅方德表示其20nm制程已有量產(chǎn)能力，未來(lái)會(huì )根據客戶(hù)需求，提供20nm平面電晶體制程，或14nm 3D FinFET制程。

　　更進(jìn)一步的制程規劃是格羅方德的3D FinFET技術(shù)，將在2014年下半年量產(chǎn)，2016年進(jìn)入10nm制程，采用triple-patterning技術(shù)曝光3次，再下一代技術(shù)是7nm制程。

　　因此從半導體工藝制程看，之前的平面工藝幾乎已走到盡頭，在EUV光刻尚未到來(lái)之前，3D FinFET工藝可能成為半導體工藝制程的決戰利器。

　　成本制約因素提升

　　半導體業(yè)向前推進(jìn)除技術(shù)因素外，成本及開(kāi)發(fā)速度將成為制約因素，所以一切必須尊重市場(chǎng)的選擇。

　　目前肯定是英特爾居邏輯工藝的首位，領(lǐng)先其他對手兩年以上。這由近期FPGA大廠(chǎng)Altera把14nm制程訂單從臺積電轉至英特爾就可得到充分證明。但是，臺積電、格羅方德及三星的荷包都是很鼓的，它們相繼都放出誓言要追趕英特爾，未來(lái)結局目前尚難預料，相信各廠(chǎng)之間技術(shù)上的差距并不很大。

　　據報道，半導體工藝制程為22nm/20nm時(shí)，它的建廠(chǎng)費用40億美元～70億美元;工藝研發(fā)費用21億美元～30億美元;產(chǎn)品設計費用1.2億美元～5億美元;掩膜(套)費用500萬(wàn)美元～800萬(wàn)美元，因此要實(shí)現財務(wù)平衡，產(chǎn)品的出貨量至少在1.0億片以上，而目前具備如此規模市場(chǎng)需求的產(chǎn)品很難尋覓。所以下一代14nm及以下的工藝制程費用一定會(huì )高得驚人。這一切真是應驗若干年前業(yè)界的預言：“未來(lái)全球半導體將三足鼎立”。

　　對于未來(lái)半導體業(yè)的看法，全球并不一致，歸納起來(lái)基本為兩個(gè)方面：一是工藝節點(diǎn)要不要等待EUV成功之后再往前走，包括450mm硅片以及傳統光學(xué)光刻的前景;二是半導體工藝要不要采用FinFET結構。

　　目前ASML的EUV光源可達55W，光刻機每小時(shí)產(chǎn)出硅片在40片，尚不能達到量產(chǎn)要求。而傳統的光學(xué)光刻，采用193nm浸液式，加上眾多輔助技術(shù)，雖然成本昂貴，而且有局限，但是滿(mǎn)足了高分辨率掩膜層的需求。所以采用傳統的光學(xué)光刻方法能夠繼續向前推進(jìn)，并無(wú)疑義?？赡芪磥?lái)成本因素會(huì )成為企業(yè)做出選擇的主要依據。

　　在下一個(gè)節點(diǎn)上是否需要FinFET晶體管也有爭論，英特爾、IBM和聯(lián)電持贊成態(tài)度，三星、臺積電和格羅方德則反對。臺積電以前曾有些模棱兩可，所以推進(jìn)了16nm FinFET的半節點(diǎn)計劃。

　　按目前的進(jìn)程，除了EUV光刻機之外，其他的450mm設備到2015年后基本都將具備條件，因此2016年或者2017年450mm生產(chǎn)線(xiàn)的轉換可能會(huì )被推進(jìn)。

　　其實(shí)推動(dòng)半導體業(yè)繼續往下走，除了尺寸縮小及硅片直徑增大之外，2.5D/3.0D TSV封裝的潛力也很大。目前在存儲器中2.5D堆疊芯片方面已初見(jiàn)成效，相信未來(lái)在3.0D TSV異質(zhì)架構等應用中，一定會(huì )大顯身手。

　　半導體業(yè)繼續向前推進(jìn)除了技術(shù)因素之外，成本及開(kāi)發(fā)速度將成為制約因素，所以一切必須尊重市場(chǎng)的最終選擇。