【E課堂】IC產(chǎn)業(yè)專業(yè)名詞及產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)系

　　由于一家公司只做設(shè)計(jì)、制程交給其他公司，容易令人擔(dān)心機(jī)密外泄的問(wèn)題 (比如若高通和聯(lián)發(fā)科兩家彼此競(jìng)爭(zhēng)的IC設(shè)計(jì)廠商若同時(shí)請(qǐng)臺(tái)積電晶圓代工，等于臺(tái)積電知道了兩家的秘密)，故一開(kāi)始臺(tái)積電并不被市場(chǎng)看好。

　　然而，臺(tái)積電本身沒(méi)有出售芯片、純粹做晶圓代工，更能替各家芯片商設(shè)立特殊的生產(chǎn)線，并嚴(yán)格保有客戶隱私，成功證明了專做晶圓代工是有利可圖的。

　　因此，我們可以根據(jù)上面提到的歷史淵源與產(chǎn)業(yè)發(fā)展，將現(xiàn)有的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的廠商分成幾種主要的模式：

　　1. IDM (整合組件制造商) 模式

　　(1) 領(lǐng)導(dǎo)廠商

　　Intel、德州儀器 (TI)、三星

　　(2) 特點(diǎn)

　　集芯片設(shè)計(jì)、制造、封裝、測(cè)試、銷售等多個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)于一身。

　　早期多數(shù)芯片公司采用的模式。

　　需要雄厚的運(yùn)營(yíng)資本才能支撐此營(yíng)運(yùn)模式，故目前僅有極少數(shù)的企業(yè)能維持。比如：

　　三星雖有自己的晶圓廠、能制造自己設(shè)計(jì)的芯片，然而因建廠和維護(hù)產(chǎn)線的成本太高，故同時(shí)也為 Apple 的iPhone、iPad 的處理器提供代工服務(wù)。

　　近日Intel 由于自身出產(chǎn)的行動(dòng)處理器銷售不佳，也有轉(zhuǎn)向晶圓代工廠的趨勢(shì)。

　　(3) 優(yōu)勢(shì)

　　能在設(shè)計(jì)、制造等環(huán)節(jié)達(dá)到最佳優(yōu)化，充分發(fā)揮技術(shù)極限。

　　比如你就會(huì)看到 Intel 常常技術(shù)領(lǐng)先。

　　能有條件率先實(shí)驗(yàn)并推行新型的半導(dǎo)體技術(shù)。

　　Intel 獨(dú)排眾議采用 Gate-Last 技術(shù)、鰭式場(chǎng)效晶體管 (FinFET)，后才引起其他廠商爭(zhēng)相復(fù)制。

　　2. FOUNDRY (代工廠) 模式

　　(1) 領(lǐng)導(dǎo)廠商

　　臺(tái)積電(TSMC)、聯(lián)電、日月光、矽品

　　(2) 特點(diǎn)

　　只負(fù)責(zé)制造、封裝或測(cè)試的其中一個(gè)環(huán)節(jié)。

　　不負(fù)責(zé)芯片設(shè)計(jì)。

　　可以同時(shí)為多家設(shè)計(jì)公司提供服務(wù)，但受制于公司間的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。

　　比如產(chǎn)線若沒(méi)做到完全的獨(dú)立性，則有相當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)會(huì)外漏客戶的機(jī)密。

　　(3) 優(yōu)勢(shì)

　　不承擔(dān)商品銷售、或電路設(shè)計(jì)缺陷的市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)。

　　IC 設(shè)計(jì)商才是做品牌營(yíng)銷、賣芯片產(chǎn)品的。

　　做代工，獲利相對(duì)穩(wěn)定。

　　(4) 劣勢(shì)

　　仰賴實(shí)體資產(chǎn)，投資規(guī)模甚巨、維持產(chǎn)線運(yùn)作的費(fèi)用高。

　　臺(tái)積電對(duì)于 10 奈米級(jí)的投資金額約達(dá)臺(tái)幣 7，000 億元，對(duì)3奈米、5奈米等級(jí)的投資金額亦已達(dá)5，000 億元、后續(xù)尚在增加中?？梢?jiàn)得想做晶圓代工，沒(méi)有一定資本額玩不起。

　　進(jìn)入門坎高。除了制程上的技術(shù)突破不稀奇，良率才是關(guān)鍵的 Know-how。

　　晶圓代工與 IC 設(shè)計(jì)的電路有關(guān)、不同的客戶有不同的電路結(jié)構(gòu)，相當(dāng)復(fù)雜。

　　一般能將良率維持在八成左右已經(jīng)是非常困難的事情了，臺(tái)積電與聯(lián)電的制程良率可以達(dá)到九成五以上，可見(jiàn)臺(tái)灣晶圓代工的技術(shù)水平。

　　需要持續(xù)投入資本維持工藝水平，一旦落后、則追趕難度相當(dāng)大。

　　想想聯(lián)電當(dāng)初是如何因?yàn)榧夹g(shù)投入方向錯(cuò)誤和廠房大火，輸給臺(tái)積電的…

　　臺(tái)積電和 Intel 現(xiàn)在在砸大錢力拼奈米制程、生怕輸給對(duì)方也是因?yàn)槿绱恕?/p>

　　3. FABLESS (無(wú)廠IC設(shè)計(jì)商) 模式

　　(1) 領(lǐng)導(dǎo)廠商

　　高通(Qualcomm)、聯(lián)發(fā)科(MTK)、博通(Broadcom)

　　(2) 特點(diǎn)

　　只負(fù)責(zé)芯片的電路設(shè)計(jì)與銷售。

　　將生產(chǎn)、測(cè)試、封裝等環(huán)節(jié)外包。

　　(3) 優(yōu)勢(shì)

　　無(wú)龐大實(shí)體資產(chǎn)，創(chuàng)始的投資規(guī)模小、進(jìn)入門坎相對(duì)低，以中小企業(yè)為主。

　　臺(tái)灣的IC 設(shè)計(jì)廠商共約 250 家、其中有上市柜的公司約 80 家，數(shù)量眾多。

　　大陸小型IC設(shè)計(jì)廠超過(guò)800間。

　　企業(yè)運(yùn)行費(fèi)用低，轉(zhuǎn)型靈活。

　　(4) 劣勢(shì)

　　與IDM 企業(yè)相比，較無(wú)法做到完善的上下游工藝整合、較高難度的領(lǐng)先設(shè)計(jì)。

　　代工廠會(huì)將制作完成的芯片送回 IC 設(shè)計(jì)公司、繼續(xù)進(jìn)行測(cè)試與分析。

　　若與預(yù)期不符，則 IC 設(shè)計(jì)公司得再修改電路設(shè)計(jì)圖，接著修改光罩圖形、制作新的光罩與芯片，再送回來(lái)測(cè)試。如此反復(fù)進(jìn)行至少三次以上，才能量產(chǎn)上市。

　　有鑒于晶圓代工廠和 IC 設(shè)計(jì)公司兩者須相當(dāng)密切的合作，兩者間有強(qiáng)烈的產(chǎn)業(yè)群聚效應(yīng)。

　　與Foundry 相比，需要進(jìn)行品牌塑造、市場(chǎng)調(diào)研，并承擔(dān)市場(chǎng)銷售的風(fēng)險(xiǎn)。一旦失誤可能萬(wàn)劫不復(fù)。

　　聯(lián)發(fā)科原先的主力市場(chǎng)為大陸的中低階白牌手機(jī)廠。雖在2016年推出高階芯片 Helio X25 力圖轉(zhuǎn)型，然而卻幾無(wú)客戶采用。

　　原有的市場(chǎng)又被高通推出的中低階芯片 Snapdragon 625/626 搶市，價(jià)格戰(zhàn)打得相當(dāng)辛苦。

　　聯(lián)發(fā)科的去年 (2016) 獲利僅240.31億元，創(chuàng)近四年來(lái)的最低數(shù)字。今年三月，聯(lián)發(fā)科了延攬“擅長(zhǎng)數(shù)字管理”的前中華電信董事長(zhǎng)蔡力行擔(dān)任共同執(zhí)行長(zhǎng)，準(zhǔn)備實(shí)行開(kāi)支撙節(jié)和裁員(Cost Down)。

　　但你以為 IC 設(shè)計(jì)公司只要直接設(shè)計(jì)出 IC 就行了嗎?當(dāng)然，他們會(huì)需要一些工具、與協(xié)作廠商的輔助。

　　現(xiàn)在的芯片開(kāi)發(fā)，可能是由分布在全球的一百多人團(tuán)隊(duì)、合作至少六個(gè)月，最后寫下共約數(shù)百萬(wàn)行的Spec。這么龐大的工程，一定會(huì)有其他的輔助廠商或工具商。但這又有誰(shuí)呢?包括了：

　　(1) “矽智財(cái)提供商”─ ARM：

　　純出售知識(shí)產(chǎn)權(quán)(IP)，又稱硅智財(cái)(SIP)，包括了電路設(shè)計(jì)架構(gòu)、或已驗(yàn)證好的芯片功能單元。

　　比如希望芯片上能有一個(gè)浮點(diǎn)運(yùn)算功能時(shí)，可以不用自己花時(shí)間從頭開(kāi)發(fā)、向硅智財(cái)公司購(gòu)買一個(gè)已經(jīng)寫好的功能即可。

　　(2) “EDA工具廠商”─ CADENCE與新思科技：

　　IC 設(shè)計(jì)工程師會(huì)先利用程序代碼規(guī)劃芯片功能;而 EDA 工具能讓程序代碼再轉(zhuǎn)成實(shí)際的電路圖。

　　(3) “設(shè)計(jì)服務(wù)公司”─智原科技、巨有科技、創(chuàng)意電子、芯原微電子：

　　又稱為“沒(méi)有芯片的公司” (Chipless)，沒(méi)有晶圓廠、也沒(méi)有自己芯片產(chǎn)品;為 IC 設(shè)計(jì)公司提供部分流程的代工服務(wù)。

　　許多人數(shù)不足的小型 IC 設(shè)計(jì)廠商會(huì)將設(shè)計(jì)的某些環(huán)節(jié)委外，使得人力與成本的調(diào)整彈性也較高。所以這又衍生出了第四種服務(wù)模式。

　　4. DESIGN SERVICE (芯片設(shè)計(jì)服務(wù)提供商) 模式

　　(1) 領(lǐng)導(dǎo)廠商

　　ARM、Imagination、Synopsys (新思科技)、Cadence

　　(2) 特點(diǎn)

　　不設(shè)計(jì)和銷售芯片。

　　為芯片設(shè)計(jì)公司提供相應(yīng)的工具、完整功能單元、電路設(shè)計(jì)架構(gòu)與咨詢服務(wù)。

　　由于沒(méi)有實(shí)體產(chǎn)品、而是販賣知識(shí)產(chǎn)權(quán)“設(shè)計(jì)圖”，又稱硅智財(cái)(SIP)。

　　(3) 優(yōu)勢(shì)

　　無(wú)龐大實(shí)體資產(chǎn)。公司規(guī)模較小、資金需求不高，但對(duì)于技術(shù)的要求非常高。

　　不必負(fù)擔(dān)產(chǎn)品銷售的市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)。

　　(4) 劣勢(shì)

　　市場(chǎng)規(guī)模較小且容易形成壟斷，后進(jìn)者難以打入。

　　目前全球的 CPU 架構(gòu)，以 Intel 的 X86 架構(gòu)和 ARM 的 ARM 架構(gòu)為兩大要角。

　　前者多用于 PC 和服務(wù)器上，后者則幾乎壟斷了所有的行動(dòng)通訊芯片、市占率高達(dá) 95% 的智能型手機(jī)。

　　后續(xù)的IC 設(shè)計(jì)和制程的部分都必須根據(jù)該 CPU 架構(gòu)量身打造。既然整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)菄@在這個(gè)架構(gòu)上去制造芯片，則易形成壟斷。

　　技術(shù)門坎較高、累積技術(shù)的時(shí)間較長(zhǎng)。根據(jù)上面的介紹后，我們已經(jīng)大致上對(duì) IC 從最上游的設(shè)計(jì)、到最下游的消費(fèi)者販賣的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈流程，有一個(gè)全盤的掌握了!

　　為大家簡(jiǎn)單畫個(gè)示意圖：

　　有了這樣的產(chǎn)業(yè)鏈認(rèn)知后，就可以了解到各廠商間的競(jìng)合策略為什么這么制定，并藉此來(lái)討論一些有意思的產(chǎn)業(yè)消息啦!(可以把上面提過(guò)的信息一一代入來(lái)進(jìn)行分析，并搭配之前的晶圓代工戰(zhàn)爭(zhēng)系列的知識(shí)服用)

　　舉個(gè)例子好了，比如說(shuō) Intel 現(xiàn)在的處境。

　　本來(lái)是自己設(shè)計(jì)、制造、銷售，一手包辦上中下游所有流程，同時(shí)幾乎壟斷處理器市場(chǎng)的 Intel ，由于在 PC 往行動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)型速度甚緩，導(dǎo)致現(xiàn)在的行動(dòng)處理器市場(chǎng)幾乎被“ARM+高通”、也就是“ARM的電路架構(gòu)加上高通設(shè)計(jì)的Snapdragon系列芯片”的模式壟斷。

　　(我們?cè)诒疚那鞍氩糠值?Foundry 介紹提到過(guò))晶圓代工廠的斥資和實(shí)體廠房龐大，為了不讓原先龐大的產(chǎn)線與產(chǎn)能閑置，現(xiàn)在的 Intel 正在積極搶攻 ARM 芯片的晶圓代工業(yè)務(wù)、與臺(tái)積電搶攻 10 奈米制程。

　　對(duì)于代工廠來(lái)說(shuō)，需要持續(xù)投入資本維持工藝水平。若能即早上市，則代表當(dāng)時(shí)的市場(chǎng)尚無(wú)競(jìng)爭(zhēng)者、可在一時(shí)之間壟斷市場(chǎng)。待競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手上市后、再用降價(jià)的方式逼迫對(duì)手出局，同時(shí)發(fā)布更新一代的技術(shù)。

　　故若代工廠的技術(shù)一旦落后、后續(xù)要追趕上競(jìng)爭(zhēng)者的難度會(huì)相當(dāng)大。當(dāng)初臺(tái)積電和聯(lián)電之所以拉開(kāi)差距，便是如此情形。

　　因此 Intel 和臺(tái)積電可以說(shuō)是磨拳霍霍;尤其 Intel 還有芯片銷售等業(yè)務(wù)，但臺(tái)積電的本業(yè)是完全地仰賴代工，可知此時(shí)正是危急存亡之秋。

　　目前臺(tái)積電預(yù)定今年第二季發(fā)布 10 奈米制程、英特爾則要等到今年第四季。然而目前外界仍看好 Intel 的技術(shù)更甚臺(tái)積電一籌。

　　(我們?cè)诒疚那鞍氩糠值?IDM 介紹提到過(guò))由于 IDM 廠能從上游設(shè)計(jì)到下游制造的過(guò)程中緊密協(xié)同合作，使其能在設(shè)計(jì)、制造等環(huán)節(jié)達(dá)到最佳優(yōu)化，充分發(fā)揮技術(shù)極限。也能提早測(cè)試并推行最新型的技術(shù)。

　　因此你可以看到 Intel 常常技術(shù)領(lǐng)先，包括了當(dāng)初的Gate-Last 戰(zhàn)爭(zhēng)。知名科技網(wǎng)站 VentureBeat 便指稱， 根據(jù)晶體管的數(shù)量和密度看來(lái)，Intel的 10 奈米技術(shù)是超越臺(tái)積電的。

　　大家原先都老老實(shí)實(shí)的用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)命名，直到 FinFET 制程上的命名慣例被三星打破，廠商們開(kāi)始灌水營(yíng)銷。

　　事實(shí)上，三星的 14 奈米和臺(tái)積電的 16 奈米在 Intel 的標(biāo)準(zhǔn)之下，都只有在Intel 20 奈米制程而已…

　　看起來(lái)好像 Intel 勝券在握?不過(guò)事實(shí)上，技術(shù)在市場(chǎng)上并不是唯一的競(jìng)爭(zhēng)考慮。

　　臺(tái)積電之所以能成功，是因?yàn)楸Ｃ芊桨缸龅暮艿郊药ぉじ咄ê吐?lián)發(fā)科假若同時(shí)都交給臺(tái)積電代工，臺(tái)積電會(huì)開(kāi)獨(dú)立產(chǎn)線、讓兩方的設(shè)計(jì)信息在生產(chǎn)過(guò)程中隔開(kāi)來(lái)，讓客戶不用擔(dān)心其商業(yè)機(jī)密被盜取。

　　Intel 販賣自己的處理器，和高通等同樣是販賣自己的處理器的 IC 設(shè)計(jì)大廠，彼此間存在的是相互競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)系。因此對(duì)于高通來(lái)說(shuō)，就算制程技術(shù)有差、找臺(tái)積電代工的風(fēng)險(xiǎn)仍小于找 Intel。

　　鹿死誰(shuí)手，尚未可知。且讓我們靜靜觀戰(zhàn)吧。

　　我們今天介紹了 IC 產(chǎn)業(yè)鏈中， IDM、Foundry、Fabless 與Design Service 四種模式的企業(yè)，并根據(jù)這些企業(yè)的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，來(lái)推測(cè)其在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)策略。希望您今天已對(duì)各廠商間的競(jìng)合關(guān)系有個(gè)大略上的了解。

　　該篇文章后，將繼續(xù)討論 IC 設(shè)計(jì)的具體流程、和廠商在之中扮演的關(guān)系。就讓我們?cè)诮酉聛?lái)的日子中繼續(xù)動(dòng)動(dòng)腦筋吧!