一家獨(dú)享之勢(shì)不再 半導(dǎo)體代工業(yè)孕育惡戰(zhàn)

　　臺(tái)積電與英特爾以前是“河水不犯井水”，但是隨著英特爾開始接受Altera的14nm FPGA訂單，兩大半導(dǎo)體巨頭開始出現(xiàn)較為明顯的碰撞。而另一家代工廠格羅方德近日也宣布要在兩年內(nèi)在工藝制程方面趕上臺(tái)積電。這預(yù)示著全球代工行業(yè)四強(qiáng)時(shí)代的到來，全球代工競(jìng)爭(zhēng)格局將更加復(fù)雜化。

　　全球代工市場(chǎng)規(guī)模繼2011年增長7%，達(dá)328億美元之后，2012年再度增長16%，達(dá)到393億美元，預(yù)計(jì)2013年還將有14%的增長。

　　臺(tái)積電與英特爾以前是“河水不犯井水”，但是隨著英特爾開始接受Altera的14nm FPGA訂單，明顯在與臺(tái)積電搶單，兩大半導(dǎo)體巨頭開始出現(xiàn)較為明顯的碰撞。目前，臺(tái)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。

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

　　以上故事讓業(yè)界產(chǎn)生興趣，它預(yù)示著全球代工行業(yè)四強(qiáng)時(shí)代的到來。英特爾、臺(tái)積電、格羅方德和三星，各家均不會(huì)甘落下風(fēng)。四強(qiáng)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(jìng)爭(zhēng)格局將更加復(fù)雜化。

　　一家獨(dú)享之勢(shì)將變

　　市場(chǎng)是排他性的，早晚會(huì)決出勝負(fù)，全球代工由臺(tái)積電一家獨(dú)享的態(tài)勢(shì)定將改變。

　　全球半導(dǎo)體業(yè)自2010年增長32%后，已經(jīng)連續(xù)兩年回調(diào)，幾乎都接近零增長，銷售額堅(jiān)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(jī)與平板電腦市場(chǎng)推動(dòng)下，市場(chǎng)規(guī)模繼2011年增長7%，達(dá)328億美元之后，2012年再度增長16%，達(dá)到393億美元，預(yù)計(jì)2013年還將有14%的增長。

　　企業(yè)總是趨利的，全球代工業(yè)的一枝獨(dú)秀，必然導(dǎo)致其他企業(yè)的窺覬，進(jìn)行導(dǎo)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(chǔ)器大佬的三星紛紛開始進(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(tái)積電爭(zhēng)個(gè)高下。倒是原先的代工老二聯(lián)電，不緊不慢，擺出與世無爭(zhēng)的架勢(shì)。

　　無論如何市場(chǎng)是排他性的，早晚要決出勝負(fù)，全球代工由臺(tái)積電一家獨(dú)享的態(tài)勢(shì)定會(huì)改變。

　　焦點(diǎn)在FinFET工藝

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

　　全球邏輯工藝制程自2000年始，從0.18μm制程一路走來，先是在0.13μm時(shí)由銅互連代替鋁;接著由英特爾分別于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(tǒng)的光學(xué)光刻工藝將止步于14nm，業(yè)界盼望EUV光刻的到來再將半導(dǎo)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(dǎo)體工藝制程路線圖，仍是每?jī)赡暌粋€(gè)工藝臺(tái)階，到2013年年底達(dá)到14nm。英特爾重申今年14nm達(dá)標(biāo)沒有懸念。

　　自英特爾2011年首先發(fā)表3D FinFET工藝以來，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月則公開了面向移動(dòng)設(shè)備SoC用途對(duì)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發(fā)20nm及FinFET工藝的SoC。

　　根據(jù)格羅方德公布的最新工藝路線圖，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制程處于客戶認(rèn)證階段，盡管外界認(rèn)為它將跳過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，未來會(huì)根據(jù)客戶需求，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(guī)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(dǎo)體工藝制程看，之前的平面工藝幾乎已走到盡頭，在EUV光刻尚未到來之前，3D FinFET工藝可能成為半導(dǎo)體工藝制程的決戰(zhàn)利器。

　　成本制約因素提升

　　半導(dǎo)體業(yè)向前推進(jìn)除技術(shù)因素外，成本及開發(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(duì)手兩年以上。這由近期FPGA大廠Altera把14nm制程訂單從臺(tái)積電轉(zhuǎn)至英特爾就可得到充分證明。但是，臺(tái)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，未來結(jié)局目前尚難預(yù)料，相信各廠之間技術(shù)上的差距并不很大。

　　據(jù)報(bào)道，半導(dǎo)體工藝制程為22nm/20nm時(shí)，它的建廠費(fèi)用40億美元～70億美元;工藝研發(fā)費(fèi)用21億美元～30億美元;產(chǎn)品設(shè)計(jì)費(fèi)用1.2億美元～5億美元;掩膜(套)費(fèi)用500萬美元～800萬美元，因此要實(shí)現(xiàn)財(cái)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(guī)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(fèi)用一定會(huì)高得驚人。這一切真是應(yīng)驗(yàn)若干年前業(yè)界的預(yù)言：“未來全球半導(dǎo)體將三足鼎立”。

　　對(duì)于未來半導(dǎo)體業(yè)的看法，全球并不一致，歸納起來基本為兩個(gè)方面：一是工藝節(jié)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(tǒng)光學(xué)光刻的前景;二是半導(dǎo)體工藝要不要采用FinFET結(jié)構(gòu)。

　　目前ASML的EUV光源可達(dá)55W，光刻機(jī)每小時(shí)產(chǎn)出硅片在40片，尚不能達(dá)到量產(chǎn)要求。而傳統(tǒng)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，但是滿足了高分辨率掩膜層的需求。所以采用傳統(tǒng)的光學(xué)光刻方法能夠繼續(xù)向前推進(jìn)，并無疑義。可能未來成本因素會(huì)成為企業(yè)做出選擇的主要依據(jù)。

　　在下一個(gè)節(jié)點(diǎn)上是否需要FinFET晶體管也有爭(zhēng)論，英特爾、IBM和聯(lián)電持贊成態(tài)度，三星、臺(tái)積電和格羅方德則反對(duì)。臺(tái)積電以前曾有些模棱兩可，所以推進(jìn)了16nm FinFET的半節(jié)點(diǎn)計(jì)劃。

　　按目前的進(jìn)程，除了EUV光刻機(jī)之外，其他的450mm設(shè)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)線的轉(zhuǎn)換可能會(huì)被推進(jìn)。

　　其實(shí)推動(dòng)半導(dǎo)體業(yè)繼續(xù)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(chǔ)器中2.5D堆疊芯片方面已初見成效，相信未來在3.0D TSV異質(zhì)架構(gòu)等應(yīng)用中，一定會(huì)大顯身手。

　　半導(dǎo)體業(yè)繼續(xù)向前推進(jìn)除了技術(shù)因素之外，成本及開發(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。