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    行業動態
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    臺積電與三星的晶圓代工爭奪戰詳解
    據IC Insights統計,2017年,全球前八大晶圓代工廠占總市場份額的88%。其中,臺積電繼續占據主導地位,穩居第一。
     
    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業務是三星的核心版塊,這些年在與臺積電爭奪先進制程工藝市場話語權方面,下足了功夫,也一直是業界的熱門話題。
     
    近些年,作為巨無霸級別的IDM,三星一直覺得其晶圓代工業務水平還不夠好,視行業霸主臺積電為“眼中釘”,并通過大力投資、獨立代工業務、挖人等措施,不斷完善其晶圓代工技術能力和客戶認可度。
     
    2015~2016年,隨著三星Foundry先進制程能力的逐步成熟,其從臺積電那里奪得了不少大客戶訂單,收入頗豐。彼時的智能手機市場處于平臺期(開始出現衰退,但對相關產業鏈的影響有滯后效應),對于相關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年出現了大幅度的增長。
     
    而到了2016~2017年,隨著臺積電先進制程的進一步成熟,三星Foundry部分大訂單又被臺積電搶了回去;此外,全球智能手機市場全面衰退,其負面效應也開始顯現,對相關先進制程芯片的需求大減??梢哉f,這兩個因素是導致三星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,三星相關負責人表示:“今年的目標是到年底,將晶圓代工的市占率從第四名提升到第二名,超越聯電和格芯。未來則打算超越臺積電”。
     
    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IC Insights統計,2018年,臺積電將實現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,排在臺積電之后,位列第二。
     
    不過,報告同時指出,三星市占提高,主要是拆分晶圓代工部門的效應,并非業績真有大幅成長。由于三星的晶圓代工部門自立門戶,不再隸屬于系統LSI業務,因此,生產三星自家的Exynos手機芯片,算在三星的晶圓代工營收當中,市占率因此猛增。
     
     
    資本支出
     
    作為具有高技術含量的重資產業務,Foundry需要的投入的資金量巨大。
     
    2017年,晶圓代工業內前五大廠商的資本支出之和占到了全行業資本支出的95.6%之多,臺積電和三星的資本支出占全球Foundry廠的70%。而臺積電一家就占據半壁江山,一直在大力建廠擴產,不斷鞏固其行業老大地位。
     
    三星方面,其90nm制程節點的研發費用為2.8億美元,而20nm的研發費用則飆升到了14億美元,這還不包括后期的新生產線生產費用和建廠費用。因此,先進制程研發逐漸成為了巨頭的游戲,其結果就是:具備130nm制程生產能力的廠家有22家,而能夠以16/14nm制程技術進行晶圓代工的廠商數量銳減到了5家。而具備10nm、7nm,以及更先進制程技術能力的廠商,也只剩下了臺積電、三星和英特爾這3家。因為進行7nm、5nm的研發費用過于高昂,如果沒有足夠量、穩定的客戶支撐,只能是巨虧,所以,GlobalFoundries和UMC于今年先后退出了10nm及更先進制程工藝的爭奪戰。
     
     
    先進制程比拼
     
    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。
     
    在先進制程方面,臺積電處于絕對領先地位,三星位居其次。臺積電在2011年便攻克了 28nm HKMG制程,之后先進制程發展迅速,其7nm制程已于2018下半年實現量產,預計2019年收入占比將超過20%。5nm將于2019年4月進行風險試產,預計在2020年實現量產。而三星宣布于2018下半年投產7nm,5nm及以下的先進制程也在規劃中。
     
     
    圖:臺積電與三星先進制程技術發展路線(來源:中金公司)
     
     
    晶圓代工先進制程市場一直保持高度壟斷的格局。目前全球具備10nm制程工藝量產能力的只有臺積電和三星兩家,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系,擁有手機市場以及自研的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SoC芯片是頂尖制程的最主要應用領域。在全球主要SoC設計廠商中,蘋果的處理器曾在三星代工,目前全部在臺積電代工,高通的旗艦芯片驍龍800系列以及中高端芯片驍龍 600系列在臺積電和三星都有下單;聯發科的SoC芯片截至目前全部在臺積電代工。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積電代工。 
     
    總體來看,臺積電和三星壟斷了使用先進制程的手機SoC芯片代工。
     
    在晶體管密度方面
     
    據悉,臺積電16nm制程的芯片,每平方毫米約有2900萬個晶體管,三星14nm的芯片每平方毫米有3050萬個晶體管,柵極長度方面,臺積電的是33nm,三星的是30nm。
     
    10nm方面,臺積電的晶體管密度為每平方毫米4810萬個,三星的是每平方毫米5160 萬個。
     
    14nm方面,三星的鰭片高度為49nm,臺積電的鰭片高度約為44nm。
     
    盡管命名有差別,但臺積電和三星的技術水平總體是并駕齊驅的,從各項指標來看,預計2019年量產的臺積電7nm EUV版(N7+)、三星7nm的各項參數基本相近。
     
    目前,臺積電初代7nm(未采用EUV)已經量產,是市面已量產的最先進制程,時間上具有先發優勢,該優勢至少能保持到2019年(競爭對手開始量產),且2019年臺積電仍有望率先量產EUV版制程,以保持先發優勢。預計臺積電2018年量產的7nm芯片超過50款,包括CPU、GPU、AI加速芯片、礦機ASIC、網絡、游戲、5G、汽車芯片等。
     
    在EUV使用方面
     
    臺積電與三星是ASML前兩大訂購客戶。
     
    目前,臺積電的EUV設備最多,有10臺,是ASML最大客戶,三星次之,有6臺。EUV作為7nm以下制程必備工藝設備,對廠商最新制程量產具有至關重要的作用。由于對精度要求極高,臺積電與ASML在研發上有深入合作。
     
     
    臺積電迭代速度快
     
    半導體制造技術步入14/16nm節點之后,需要采用FinFET工藝來抑制晶體管漏電和可控度降低的問題,由此導致技術開發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制程技術的準入標準。臺積電的28nm制程從2011年開始量產,領先競爭對手3~5 年,并從2014年開始量產16/20nm的,之后就進入了快速增長期,到2015年兩種制程的占比已經達到49%。
     
    臺積電為了充分發揮技術優勢,非常注重先進制程量產后的迅速擴容。如臺積電的130nm制程在2003年投入量產后,其營收占比僅用一年時間就從0陡升到28%;28nm制程的營收占比在2011年投入量產后,同樣只用了一年就從2%爬升到22%。迅速擴張先進產能幫助臺積電在每一個先進制程節點都能快速搶占客戶資源、擴大先發優勢,并使其產能結構明顯優于同業競爭對手,這樣,更高的產品附加值帶來了更高的毛利率。
     
    圖:2017年臺積電先進制程的營收占比
     
     
    三星IDM模式的缺陷
     
    三星是2017年全球營收排名第一的半導體公司,全年營收高達435.4 億美元,其主要業務包括CE(Consumer Electronics,消費電子)、IM(IT & Mobile Communications)以及與半導體制造相關的DS(Device Solution,設備解決方案)三大部分。
     
    從三星電子過去3年的營收結構來看,其DS業務的擴張速度最為明顯,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務之一。
     
    DS業務又細分為半導體和顯示設備,其晶圓代工部門就在半導體細分業務中。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,其設備投入和資源要優先服務于三星電子的DRAM和NAND Flash等存儲產品的生產,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問題則是行業競爭問題,三星業務范圍廣泛,諸如蘋果、高通等主要客戶本身也是三星電子的競爭對手,即便知識產權和專利得到良好保護,也不能保證供應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年雙方爆發系列專利訴訟后,蘋果將A8轉單至臺積電代工,A9分別交由臺積電和三星代工,A10又是全部由臺積電代工。
     
    由于上述原因,三星電子的代工部門雖然在制程技術的進展上和臺積電不分伯仲,但其背景決定了它很難成為晶圓代工領域的巨無霸。
     
    因此,三星于2017年決定將晶圓代工業務獨立出來,以進一步提升其市場競爭力。
     
    綜上,為了提升競爭力,三星在調整晶圓代工的業務結構,而臺積電依然在不斷鞏固自身的優勢,明后兩年這兩強的市場爭奪戰將更加有看頭。
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