JBpress刊登精細加工研究專(zhuān)家湯之上隆的文章，分析英特爾從精細化競爭中跌落所暗含的對精細半導體產(chǎn)業(yè)鏈的影響。雖然主要是分析日本兩家企業(yè)，尼康和日立在芯片產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)生巨變中可能遭遇的深刻困境，但對理解技術(shù)與產(chǎn)品之間復雜關(guān)系和在產(chǎn)業(yè)鏈當中的企業(yè)方向選擇，還是有些普遍性的意義。加上一個(gè)外行的對芯片發(fā)展的淡操心，十分吃力地選擇翻譯了這篇文章。有些專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)翻譯可能不準確，見(jiàn)諒！

作為世界半導體銷(xiāo)售額第一位、處理器制造商冠軍的美國英特爾在2016年啟動(dòng)10nm工藝失敗。之后，雖然英特爾反復發(fā)表“這次一定會(huì )讓10nm成功”的聲明，但直到現在還沒(méi)有成為實(shí)現。自2015年以后，也就只能一直靠14nm芯片續命。

與此相對，專(zhuān)門(mén)從事半導體制造的臺灣受托廠(chǎng)商TSMC于2018年確立7nm，并于2019年開(kāi)始使用最先進(jìn)的曝光裝置EUV（Extreme Ultraviolet）的7nm+進(jìn)行批量生產(chǎn)。今年2020年，又提升到5nm，2021年將開(kāi)始3nm的量產(chǎn)。

另外，作為內存冠軍的韓國三星電子，也提出到2030年為止在委托加工領(lǐng)域追趕TSMC的目標，計劃于2019年使用EUV發(fā)電7nm，今年2020年啟動(dòng)5nm。但是，與TSMC相比，量產(chǎn)規模小，是否真的能確立起來(lái)還是存疑。

不管怎么說(shuō)，與應用EUV的7nm和5nm的TSMC和三星電子相比，在14nm處停止精細化的英特爾，不得不說(shuō)正在開(kāi)始從最先進(jìn)的精細化競爭中脫離。

英特爾會(huì )成沒(méi)有芯片制造的廠(chǎng)商嗎？

英特爾在7月末召開(kāi)的2020年第二季度決算發(fā)表中，羅伯特-斯旺CEO承認下一代處理器的7nm芯片延遲1年，同時(shí)表示，“英特爾計劃在2022年之前，就是否繼續進(jìn)行下一代工藝技術(shù)的公司內部開(kāi)發(fā)，或是擴大對受托廠(chǎng)商的有效利用，做出決斷”。之后，英特爾也還沒(méi)有正式發(fā)表。但是，到目前為止，英特爾一直是從設計到量產(chǎn)的垂直集成型（Integrated Device Manufacture、IDM）半導體廠(chǎng)商，從現在的情況看，英特爾轉變?yōu)橹粚υO計進(jìn)行特殊化的無(wú)芯片制造的可能性，已經(jīng)浮出水面。實(shí)際上，也有報道稱(chēng)“已經(jīng)分別預約了用于CPU替代生產(chǎn)的TSMC的6nm，以及用于GPU替代生產(chǎn)的TSMC的5nm”。

不知道英特爾最終會(huì )選擇什么樣的道路。但是，另一個(gè)處理器制造商AMD，在2008年已經(jīng)將制造芯片的部門(mén)作為全球委托制造商分割出去，已經(jīng)成了一個(gè)無(wú)芯片制造的廠(chǎng)商。并且，2018年以后，委托已經(jīng)確立7nm的TSMC進(jìn)行生產(chǎn)后，處理器的市場(chǎng)占有率急速擴大。在英特爾10nm啟動(dòng)失敗之前的2016年第3季度，當時(shí)只有17.5%的AMD的處理器市場(chǎng)占有率，預計在2020年第3季度將擴大到其兩倍以上的37.6%。

AMD計劃今年2020年利用TSMC的5nm生產(chǎn)處理器，明年2021年利用3nm生產(chǎn)處理器，如果英特爾在14nm停止生產(chǎn)的話(huà)，很快就會(huì )被AMD超越。因此，英特爾沒(méi)有那種“在2022年之前做出決定”充裕時(shí)間，相反，必須立刻決定是否成為一個(gè)無(wú)芯片制造的廠(chǎng)商。

如果英特爾委托TSMC生產(chǎn)芯片那將如何？

那么，如果英特爾委托TSMC來(lái)生產(chǎn)最先進(jìn)的處理器，會(huì )發(fā)生什么情況呢？特別是對于制造裝置產(chǎn)業(yè)，會(huì )產(chǎn)生怎樣的影響呢？

依據一些數據看，目前很多芯片制造裝置被日美歐的1-3家企業(yè)壟斷。這是因為下一代的制造裝置需要巨額的開(kāi)發(fā)投資，所以市場(chǎng)占有率低的企業(yè)和財務(wù)較弱的企業(yè)紛紛被淘汰。另外，各個(gè)制造裝置都是高度技術(shù)訣竅的聚合，這也讓新的風(fēng)險創(chuàng )業(yè)企業(yè)很難參與其中。在這樣的制造裝置產(chǎn)業(yè)現狀下，如果英特爾放棄從設計到量產(chǎn)的垂直集成型，變成了無(wú)芯片制造廠(chǎng)商，全面委托TSMC生產(chǎn)芯片的話(huà)，會(huì )有什么樣的影響呢？

對于在英特爾和TSMC兩個(gè)方面都有銷(xiāo)售渠道的制造裝置制造商來(lái)說(shuō)，也許不會(huì )有太大的影響。因為把之前在英特爾販賣(mài)的制造裝置賣(mài)到TSMC就可以了。另一方面，雖然與英特爾的業(yè)務(wù)不多，但是對于成為T(mén)SMC主要供應商的制造裝置制造商來(lái)說(shuō)，由于向TSMC的銷(xiāo)售臺數劇增，那當然也是一種皆大歡喜的事情。

另一方面，雖然和TSMC沒(méi)有什么緣分，但對于完全或主要是英特爾采用的制造裝置的制造商來(lái)說(shuō)，這就將是一個(gè)生死問(wèn)題。和英特爾肯定會(huì )買(mǎi)入制造裝置的情況不同，TSMC不一定會(huì )導入那些企業(yè)的制造裝置。那么，有沒(méi)有會(huì )像這樣陷入困境的制造裝置制造商呢？

“精準復制”的英特爾

在英特爾的企業(yè)座右銘中，有精準復制觀(guān)念“Copy Exactly”。雖然英特爾在愛(ài)爾蘭、以色列、美國等3個(gè)國家都有半導體工廠(chǎng)，但所有工廠(chǎng)都引進(jìn)了相同的制造裝置，統一到同一個(gè)過(guò)程中，從制造裝置的維護到工廠(chǎng)的每一個(gè)管道配置規格，都要徹底保持同一狀態(tài)。

根據這個(gè)精準復制品的哲學(xué)，即使是在不同國家的工廠(chǎng)，同樣的處理器能以同樣的合格率來(lái)完成為目標。雖然這么說(shuō)，即使病態(tài)性地徹底實(shí)行精準復制，也還是會(huì )出現同樣的成品率的情況。也就是說(shuō)，半導體的成品率并不是靠人就都能完全控制的東西。

而且，英特爾的精準復制也造成了“一旦決定了的制造裝置就不輕易改變”的情況。對于被選為英特爾的制造裝置制造商來(lái)說(shuō)，當然也沒(méi)有比這更令人感激的事了。但是，反過(guò)來(lái)，如果英特爾變成了無(wú)芯片制造廠(chǎng)商的話(huà)，只提供英特爾使用的制造裝置制的制造商，將會(huì )一下子陷入困境。那么，這會(huì )是哪些廠(chǎng)家呢？

尼康和日立躺著(zhù)中槍

1990年代中旬，尼康獲得了約50%的芯片制造裝置市場(chǎng)份額，甚至被稱(chēng)為“裝置制造商的帝王”，進(jìn)入2000年后被荷蘭的ASML超出，2019年的市場(chǎng)占有率僅為7%。

另一方面，ASML獨占了88.5%的市場(chǎng)份額，作為唯一能夠提供最先進(jìn)曝光裝置EUV的裝置制造商而君臨天下?，F在，對于TSMC和三星電子等正在展開(kāi)最尖端精細化競爭的半導體制造商來(lái)說(shuō)，能導入多少ASML的EUV將是一個(gè)關(guān)鍵。

然而，即使在這種狀態(tài)下，對于EUV的前一代的ArF干燥和ArF液體浸沒(méi)曝光裝置，英特爾仍堅持使用尼康制（雖然不是全部）。也就是說(shuō)，尼康的7%的市場(chǎng)占有率大部分依賴(lài)于英特爾。

但是，恐怕在TSMC中，幾乎所有的曝光裝置都是ASML，完全沒(méi)有尼康制造的不同類(lèi)型的裝置。至少，今后，TSMC在建設新的半導體工廠(chǎng)時(shí)，不會(huì )選定尼康的曝光裝置。因此，如果英特爾選擇了無(wú)芯片制造的道路，尼康的芯片制造裝置就會(huì )從根本開(kāi)始出現全面枯萎。

其次，日立高科技。2000年左右，在導電膜的干法蝕刻裝置的制造商中，拉姆調查、應用材料（AMAT）、東京電子（TEL）三家公司互相爭奪第一，2005年左右拉姆調查居于首位，占有率第一的寶座不可動(dòng)搖。

拉姆研究原本就很擅長(cháng)金屬、柵極等導電膜的干法蝕刻裝置。然而，2000年之后，金屬布線(xiàn)的材料從Al變?yōu)镃u時(shí)，需要低介電常數膜（Low-k）用的絕緣膜干燥蝕刻裝置，在這個(gè)時(shí)機開(kāi)發(fā)了威脅絕緣膜干蝕刻能力強的TEL的裝置，并在頂端快速移動(dòng)。綜上所述，2019年蘭姆調查為47.3%，TEL為26.5%，AMAT為19.2%，日立高科技為5.6%。

這里，日立高科技的市場(chǎng)占有率5.6%的大部分都是面向英特爾的導電膜干燥蝕刻裝置。導電膜干燥蝕刻裝置中，蘭姆研究和AMAT等感應耦合型等離子體（Inductively Coupled Plasm、ICP）是主流，而只有英特爾在精準復制企業(yè)哲學(xué)之下，繼續使用日立高科技的微波等離子體的干法蝕刻裝置。不過(guò)，日立不僅向英特爾，還向TSMC銷(xiāo)售微波等離子方式的干法蝕刻裝置。

即使這樣，在A(yíng)SML的曝光裝置成為主流當下，持續使用尼康的ArF干燥和ArF浸液裝置的只有英特爾。而在以ICP類(lèi)型為主力的導電膜干燥蝕刻裝置中，持續使用使用日立高科技微波等離子體的干法蝕刻裝置的也只主要是英特爾。

因此，如果英特爾選擇了放棄芯片自己制造的道路，將最先進(jìn)的處理器的制造委托給TSMC生產(chǎn)的話(huà)，尼康的曝光裝置和日立高科技的干法蝕刻裝置的商務(wù)，將會(huì )幾乎全部消失。不管是尼康還是日立高科技，現在都只能是向神祈禱，希望英特爾能繼續做IDM。最終英特爾會(huì )做出怎樣的選擇呢？