原创 14纳米FinFET工艺成争夺焦点 全球代工战拉开帷幕

14nmFinFET工艺优势多多，相比业界的20nm工艺，14nm FinFET工艺可提升20%的速度，降低35%的功耗，晶体管密度提升15%。 全球代工的战火再起，由之前的28nm向16nm/14nmFinFET工艺延伸。28nm制程可以认为是半导体业的拐点。因为一直以来依尺寸缩小所推动产业进步至此发生巨大的变化，通常每两年前进一个工艺节点，减少制造成本约50%的节奏，到了28nm以下开始减缓，部分情况下成本反而会有所上升。反映到产业层面，企业向更小尺寸迈进的动力己不如从前。许多顶级的IDM大厂，从28nm开始执行轻资产策略（fablite），拥抱代工。这导致全球代工厂如日中天。 特别是日前三星继英特尔之后宣布14nm将量产，使得代工争夺战中16nm/14nm订单成为新的焦点。全球代工第一阵营中，原先有台积电、联电及格罗方德（Globalfoundries），现在IDM超级大厂三星及英特尔也加入代工行列，导致代工第一阵营中的争斗形势呈现复杂化。 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 AMD获14nm FinFET工艺能否站起 全球第二大晶圆代工厂GLOBALFOUNDRIES（以下简称GF）是从AMD分出去的，而且也是AMD最重要的合作伙伴之一，虽然傍上的中东土豪很有钱，但是土豪们并不懂技术，GF公司独立初期在28nm工艺上进展不顺，AMD第一代Llano APU就深受其害，之前签订的长期供货协议也让AMD宁愿选择赔钱也要脱离泥坑，这事直到现在都在影响AMD的业绩。不过现在AMD有点盼头了，GF日前宣布跟三星电子达成了14nm FinFET工艺授权协议，新一代工艺应该会稳定下来了。

GF之前推过14nm-XM工艺

三星电子、GF以及IBM都是通用开放联盟（Common Platform Alliance）的成员，三者共同投资半导体工艺研发，技术共享，此前就有消息称他们将在14nm节点上启用FinFET工艺，Intel的说法是3D晶体管，他们在22nm节点上就已经使用了这种工艺。 双方签署的是多年授权协议，目前14nm FinFET工艺的PDK（process design kits，处理器设计套件）已经有了，客户已经可以使用新模型、设计工具及技术文档开始设计工作了，预计今年底会正式量产14nm-FinFET工艺 GF与三星的声明说是二者合作，实际上是三星授权14nm FinFET工艺给GF公司。GF之前也曾推出过14nm-XM工艺，这种工艺将使用FinFET工艺，但是会混合20nm工艺的部分优点，预计在2014年量产。不过回头看看GF两年的工艺进展，别说14nm-XM工艺了，20nm工艺也没见他们规模量产，目前只有TSMC的20nm工艺才正式量产。 所以GF与三星的14nm FinFET授权协议很可能意味着GF自家的14nm-XM工艺玩完了，因为三星的14nm FinFET工艺优点更多，三星开发14nm FinFET工艺的时间更长，经验更丰富。 第二个受影响的则是AMD，所以AMD全球副总Lisa Su也在声明中表态了，她表示GF、三星的合作给了AMD一个增强他们技术IP的机会，双方的先进工艺将为AMD新一代产品奠定基础。 最后，三星、GF的合作也让之前GF与苹果的暧昧关系更有根据了，此前就有传闻称GlobalFoundries也可能加入苹果代工阵营，还有三星的工程师帮助GF建厂。苹果的去三星化人尽皆知，今年的A系处理器已经基本确定会有TSMC的参与，未来也可能会有GF的份，如果他们的制程工艺能够稳定下来。 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 苹果与高通订单成风向标 三星与格罗方德联盟可能提前进入14nm量产，高通与苹果的订单会成争夺焦点。 全球代工的客户70%来自fabless，而依目前的态势，其中高通与苹果两家大户的订单成为争夺焦点。反映出半导体业的推动力正由PC转向移动终端，包括手机及平板电脑等，整个产业供应链发生大的改变。 高通依靠向全球智能手机提供芯片及专利授权，2013年销售额己达248亿美元，其中1/3来自授权费用。据Ddaily2014年5月的数据，在全球移动处理器市场中，高通市占率分别为：2011年48.7%、2012年42.9%、2013年53.6%。苹果相应分别为14.4%、15.90%和15.70%。这是因为苹果仅在手机及平板电脑中采用自己设计的处理器芯片，Mac计算机中仍采用英特尔芯片。 高通在移动处理器行业拥有无可争议的霸主地位，虽然说目前已经有其他fabless厂商对于高通形成压力，但其优势依旧非常明显，各大品牌手机的旗舰机几乎都清一色地使用了高通芯片。目前高通的高端芯片骁龙805，64位8核，采用20nm工艺。 苹果手中也握有大订单，之前由三星代工，近期它自己设计的20nm制程A8芯片已部分移至台积电加工。显然台积电是想继续扩大战果，争取2015年它的16nm生产线上可为苹果的A9处理器代工。但是情况是错综复杂的，其中既有竞争关系，也有技术方面的问题。谁都清楚，2015年三星与格罗方德联盟可能提前进入14nm量产，相比台积电的16nm制程具有优势。连张忠谋也坦承这一步台积电可能会落后，所以把希望寄托在2016年的10nm制程决战上。但是，三星与格罗方德联盟有可能受到产能不足困绕，为未来竞争平添了变数。而目前台积电已经拥有20nm制程产能达7万片/月。不管如何，高通与苹果的订单会成为争夺焦点，但是苹果的原则是不把鸡蛋放在同一个篮子里。 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 代工战场谁能胜出？ 台积电在代工中独霸的态势，尽管近期内无法动摇它，但是会受到侵蚀。 代工业的成长不可能一蹴而成，其中台积电的老大地位不可动摇。尤其是2009年张忠谋第二次执掌公司以来，采用令人胆寒的积极投资扩张策略，在2010年～2013年期间总投资达300多亿美元，使得先进制程技术不断推进，再次稳固了代工龙头地位，并取得十分喜人的结果。 2013年台积电总产能约月产130万片（8英寸计），其中28nm产能为月产13万片（12英寸计），全球市占率按销售额计达80%。而且它的28nm爬坡速度非常快，2011年第四季度它的28nm刚刚启步，季销售额才1.5亿美元，至2012年年底已经占年销售额170亿美元的24%，达40.8亿美元，2013年年底占近200亿美元销售额的37%，达到65亿美元。 以每月6万片晶圆的产能来计算，台积电20nm制程晶圆的平均价格估计在2014年第四季度达到每片6000美元，与28nm晶圆平均价格（约4500美元～5000美元）相较有很大的提升。而估计其16nm/14nm的FinFET晶圆的生产成本约为每片4000美元，加上毛利率约45%，销售价格则为每片7270美元。如果台积电对于20nm制程的预测准确，从整体上看它的20nm制程的市占率，将会在2014年第四季度时达到全球的95%。 由此可以看出台积电代工老大地位不可动摇的原因：一是成品率高达90%，对手们可能约70%；二是拥有向客户提供支持的约6300项IP专利，业界戏称如有个“图书馆”一样；三是产能迅速到位，如28nm的产能达月产13万片，是格罗方德的3倍。 台积电在代工中独霸的态势，尽管近期内无法动摇它，但是一定会受到侵蚀，也即它不太可能维持住48%以上的高毛利率。其中的争夺既有16nm/14nm也有28nm代工。28nm目前仍是主战场，因为这一块的全球市场规模约有80亿美元～100亿美元。三星与格罗方德联盟的优势在于提出了FD SOI的 28nm新工艺路线，对于要求更低功耗的芯片具有吸引力。另外，它们的代工价格一定会低于台积电。 至于联电与中芯国际的28nm，尽管它们都声称马上能准备好，但受限于产能，以及技术上的爬坡时间，想要获得大的突破，尚需时间。 另外，不可否认英特尔是个潜在对手。因为从工艺制程的技术水平以及研发投入上看，它肯定都是全球最领先的。但是，英特尔欲从IDM模式转向代工不是一件容易的事。一方面是把大量的产能转向代工，英特尔从思想上尚未下最后的决心，英特尔处理器的平均毛利率高达68%，代工厂毛利率可无法有那么高。另一方面，它缺乏代工所需配套的IP，这不是短期内就能准备就绪的。所以近期英特尔的高管透露了其意图，仅是通过代工来维持少数几个高利润率的客户。 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 产业格局前景难料 在16nm/14nm区段，台积电、三星、英特尔等各家，都不具备必胜把握。 与28nm代工产业不同，未来全球16nm/14nm及以下的代工格局前景难料。因为目前全球半导体业的现状是这样的：从技术上每两年前进一个工艺节点，理论值是2013年14nm及2015年10nm，可实际上英特尔的14nm量产推迟到了2014年第四季度，相比正常情况延长了两个季度。台积电更是灵巧，声言2014年是20nm量产及2015年才是16nm量产的时间点。三星电子推出先进代工制程14nm FinFET的应用处理器（AP）试制品，将先提供给高通、苹果、超微（AMD）等主要客户，但是目前它们的产能不足，三星才月产1万～1.5万片，格罗方德才3.5万片。两者加总才月产5万片。 更关键的是，目前10nm工艺制程都是处于研发阶段，包括英特尔、台积电及三星在内，离真正量产尚有距离，其中的变数还很多。最乐观的预测，10nm制程也要到2016年才能量产。另外，10nm制程之后，究竟如何往下走，尚不十分清楚，其中包括EUV何时准备好难以预言，10nm时193nm光刻工艺的成本与栅极材料的替代品的工艺等尚未完全就位。 按Gartner的观点，从近期来看，在1～2年内FinFET的量产，全球代工的产能需求不会超过月产5万片。而到2018年前也不会有大于月产25万片的市场需求。而这样的市场需求有两家大的代工厂已经足够，所以现在众多的一线代工厂纷纷进入FinFET工艺，未来一定会发现有人失声。 按Pacific Crest Securities的分析师的观点，从投资规模计，16nm/14nm FinFET技术投资1万片产能要12.7亿美元的投资，再增加2万片需25亿美元的投资。 还有一个不能言透的问题，技术方面谁能真正过关，即成品率能同步吗？据目前的态势，无论台积电的20nm量产还是英特尔的14nm量产，都出现了推迟的现象，都有成品率的问题存在其中。所以，未来究竟谁的技术真正过关还需观察。 客观地分析，英特尔占有一定优势。因为它从2011年的22nm节点就开始采用FinFET技术，至今已经是第二代了，经验相对多一些。否则也不可能发生原是台积电老客户的Altera，突然转向拥抱英特尔的14nm芯片代工的情况。还有，近期松下电子也下单给英特尔。足以证明其在技术方面可能高出一头。但是也不可否认，英特尔在代工方面尚有许多问题。所以在16nm/14nm这一区段，无论台积电、三星与格罗方德联盟，还是英特尔，哪家都不具备必胜的把握。 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 高通拟转单三星、苹果也蠢蠢欲动 外传高通(Qualcomm)Snapdragon 810处理器有过热问题，先前小摩说对台积电 (2330)影响有限。然而Maybank看法不同，认为高通未来晶圆代工订单将由三星电子(Samsung Electronics)和台积电分食，台积电不再独享大单。 Barronˋs 11日报导，Maybank分析师Warren Lau认为，高通在高阶64 位元晶片生产研发上，落后苹果和三星。采台积电20 奈米制程的Snapdragon 810可能赶不上三星Galaxy S6开卖时程，不少中国和外国厂商也因此打算改用联发科 28奈米的MT6795晶片。 高通为了追上对手，可能会迅速转向14/16奈米，当前的20奈米晶片将为过渡期产品，未来可能把14奈米FinFET订单交给三星、16奈米FinFET订单交给台积电，不像之前由台积电独揽订单。2013年高通占台积电营收 17%，估计2014年比重增至近20%。 不仅如此，三星和英特尔(Intel)晶片终于赶上台积电大客户高通，三星旗舰机可能不再高度仰赖高通，改用自制晶片取而代之。三星S6开卖初期，若因高通出货不及，改用自制晶片，台积电营收可能会损失台币90亿元，占台积电第1季营收的5%。 Tomˋs Hardware 7日报导，高通产品管理副总Tim Leland澄清，新技术问市总会遇上工程挑战，但是没有出现会延迟出货的重大技术问题。LG G Flex 2预计1月底出货，外传搭载Snapdragon 810，届时就可知道延误是否为谣传。 Barron 8日报导，JP摩根分析师Gokul Hariharan、JJ Park与Rahul Chadha发表研究报告指出，高通最新64位元Snapdragon 615、Snapdragon 810处理器的确有过热的疑虑，这些问题在去(2014)年12月就开始浮出台面，尤其是对用于高阶机种的Snapdragon 810而言，且问题至今尚未解决。 为了修正Snapdragon 810的问题，高通可能得重新设计数个金属层，预估会让进度延后3个月。这意味着，Snapdragon 810最快要到2015年第2季中旬才能量产。三星电子(Samsung Electronics)预定2月发表的次代旗舰机「Galaxy S6」当中，很可能会有超过90%的出货量改用自制的Exynos应用处理器和数据机，与过去几年逾7成出货量使用Snapdragon的状况大相径庭。 另外，苹果A9处理器订单花落谁家，外资众说纷纭。根据Bernstein Research的说法，三星由于FinFET制程技术较为先进，因此很有机会取得次世代iPhone的处理器订单，相较之下台积电则有望取得较大尺寸的 iPad以及低阶iPhone的处理器代工业务。 综上所述，未来全球16nm/14nm及以下的代工格局前景难料。 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载