聊聊Fabless的運(yùn)作模式、優(yōu)勢、未來趨勢

一、芯片行業(yè)概述

芯片，或者叫半導(dǎo)體，是現(xiàn)代電子設(shè)備的核心部件之一。從手機(jī)到電腦、從汽車到電視，幾乎所有的電子設(shè)備都依賴芯片來完成各種計(jì)算和數(shù)據(jù)處理任務(wù)。設(shè)計(jì)和制造芯片是一項(xiàng)極其復(fù)雜且昂貴的工作，傳統(tǒng)的芯片公司往往需要自己設(shè)計(jì)芯片、建造制造芯片的工廠（即“fab”）并進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。

但是，隨著芯片設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的進(jìn)步，芯片行業(yè)逐漸分化出了一些新的商業(yè)模式，“Fabless”芯片公司就是其中一種。Fabless芯片公司與傳統(tǒng)的垂直整合芯片公司不同，他們不自己制造芯片，而是專注于設(shè)計(jì)芯片，生產(chǎn)則外包給專門的制造廠，這種制造廠被稱為“代工廠”或“foundry”。

二、什么是Fabless？

Fabless這個詞是由兩個英文單詞組合而成的：“Fab”和“l(fā)ess”。其中，“Fab”是fabrication的縮寫，指的是芯片制造廠；而“l(fā)ess”則表示“沒有”。因此，F(xiàn)abless公司的字面意思就是“沒有芯片制造工廠的公司”。

Fabless公司只負(fù)責(zé)芯片的設(shè)計(jì)，而不涉及芯片的制造。具體來說，F(xiàn)abless芯片公司會用專門的電子設(shè)計(jì)自動化（EDA）工具和一些現(xiàn)成的知識產(chǎn)權(quán)模塊（IP Cores），設(shè)計(jì)出一款芯片的電路結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)完成后，他們會把設(shè)計(jì)方案交給專業(yè)的芯片制造廠，也就是“foundry”，由這些代工廠來實(shí)際制造芯片。

三、Fabless芯片公司是如何運(yùn)作的？

Fabless芯片公司的運(yùn)作模式可以分為幾個關(guān)鍵步驟：

芯片設(shè)計(jì)。Fabless公司的核心工作是設(shè)計(jì)芯片。這包括定義芯片的功能、性能目標(biāo)，使用電子設(shè)計(jì)自動化軟件（EDA）創(chuàng)建芯片的詳細(xì)設(shè)計(jì)圖，確定芯片中的邏輯電路、信號路徑、電源管理等技術(shù)細(xì)節(jié)。很多時候，F(xiàn)abless公司并不會完全從零開始設(shè)計(jì)芯片，而是會使用一些現(xiàn)成的知識產(chǎn)權(quán)模塊（IP Cores）。這些IP Cores可以看作是已經(jīng)設(shè)計(jì)好的功能模塊，類似于在搭積木時使用預(yù)制的模塊來快速構(gòu)建整個系統(tǒng)。通過IP Cores和自定義設(shè)計(jì)的結(jié)合，F(xiàn)abless公司可以更高效地完成芯片設(shè)計(jì)。

外包生產(chǎn)。芯片設(shè)計(jì)完成后，F(xiàn)abless公司會將設(shè)計(jì)文件發(fā)送給芯片代工廠（foundry）。代工廠擁有專門的芯片制造設(shè)備和工藝，能夠根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙生產(chǎn)芯片。這種模式使Fabless公司避免了建造和運(yùn)營昂貴的芯片制造工廠的成本和風(fēng)險，能夠?qū)Ｗ⒂谠O(shè)計(jì)本身。

測試和驗(yàn)證。代工廠生產(chǎn)的芯片會回到Fabless公司進(jìn)行測試和驗(yàn)證，確保芯片的性能和功能符合預(yù)期。在這個階段，F(xiàn)abless公司會對芯片進(jìn)行嚴(yán)格的測試，以排除潛在的問題和缺陷。

芯片銷售或使用。Fabless公司設(shè)計(jì)并制造的芯片可以有兩種主要用途：

一種是為自己的產(chǎn)品提供芯片。例如，蘋果設(shè)計(jì)的M系列芯片主要用于自己的Mac電腦和iPhone設(shè)備中。

另一種則是將芯片出售給其他公司。像高通、AMD、Nvidia這些Fabless公司，它們設(shè)計(jì)的芯片被出售給全球的電子設(shè)備制造商，用于各種產(chǎn)品。

四、Fabless模式的優(yōu)勢

降低成本和風(fēng)險：Fabless公司不需要投資建設(shè)和維護(hù)昂貴的芯片制造工廠。這些制造工廠通常需要數(shù)十億美元的資金投入，并且需要不斷升級設(shè)備以保持與最新技術(shù)同步。通過將制造工作外包給專門的foundry，F(xiàn)abless公司能夠?qū)①Y本支出降低到最低，并且能夠靈活地根據(jù)市場需求調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃。

專注創(chuàng)新：由于不需要操心制造和工藝流程，F(xiàn)abless公司可以將更多的資源和精力投入到芯片設(shè)計(jì)和創(chuàng)新上。他們可以更快地跟上市場變化，專注于研發(fā)高性能、低功耗的芯片。

靈活性和全球合作：Fabless模式還賦予了公司更大的靈活性。他們可以選擇全球不同的foundry進(jìn)行合作，以獲得最先進(jìn)的制造工藝。比如，臺積電（TSMC）和三星是全球領(lǐng)先的芯片代工廠，F(xiàn)abless公司可以根據(jù)自己的需求選擇合適的代工廠。

推動行業(yè)專業(yè)化分工：Fabless模式促進(jìn)了芯片行業(yè)的專業(yè)化分工。設(shè)計(jì)和制造分別由不同的公司負(fù)責(zé)，這使得每個環(huán)節(jié)的效率都能得到優(yōu)化。代工廠可以專注于提升制造工藝，而Fabless公司則可以專注于提升設(shè)計(jì)水平。

五、Fabless與Foundry的關(guān)系

Fabless公司和foundry之間的關(guān)系是這種商業(yè)模式的關(guān)鍵。全球有一些知名的芯片代工廠，比如臺積電（TSMC）、三星半導(dǎo)體、格羅方德（GlobalFoundries）等。這些公司掌握了全球最先進(jìn)的芯片制造工藝，而Fabless公司則通過與這些代工廠合作，制造出最先進(jìn)的芯片。

舉例來說，蘋果公司設(shè)計(jì)的M1、M2系列芯片就是典型的Fabless模式產(chǎn)品。蘋果自己設(shè)計(jì)了芯片的架構(gòu)和功能，但實(shí)際的制造工作是由臺積電完成的。臺積電為蘋果提供了最先進(jìn)的5nm或3nm制程工藝，從而使蘋果的芯片在性能和功耗上都具有優(yōu)勢。

六、Fabless芯片公司的典型代表

如今，F(xiàn)abless模式已經(jīng)成為芯片行業(yè)的主流，很多知名的科技公司都是Fabless模式的實(shí)踐者。以下是一些知名的Fabless芯片公司：

高通（Qualcomm）：高通是全球最大的移動芯片供應(yīng)商之一，它設(shè)計(jì)的驍龍系列處理器被廣泛應(yīng)用于全球的安卓手機(jī)中，但高通并不自己制造芯片，而是將生產(chǎn)外包給臺積電和三星等foundry。

Nvidia：Nvidia是全球領(lǐng)先的圖形處理器（GPU）制造商，它的顯卡廣泛應(yīng)用于游戲、圖形設(shè)計(jì)、人工智能等領(lǐng)域。Nvidia也是一家典型的Fabless公司，它設(shè)計(jì)的芯片由臺積電等foundry負(fù)責(zé)制造。

AMD：AMD是另一家知名的Fabless公司，它的處理器和顯卡在消費(fèi)級和企業(yè)級市場上都有很高的市場份額。AMD將芯片設(shè)計(jì)工作放在核心戰(zhàn)略中，而芯片制造則外包給臺積電等foundry。

博通（Broadcom）：博通是一家全球領(lǐng)先的通信芯片設(shè)計(jì)公司，其產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用數(shù)據(jù)中心、無線通信和存儲設(shè)備中。博通也是一家典型的Fabless公司，將制造外包給foundry。

七、未來趨勢

隨著芯片設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的不斷進(jìn)步，F(xiàn)abless模式預(yù)計(jì)將繼續(xù)主導(dǎo)芯片行業(yè)。未來的趨勢包括：

更多系統(tǒng)公司進(jìn)入Fabless領(lǐng)域。像蘋果、亞馬遜、谷歌、阿里巴巴、字節(jié)跳動這些原本專注于消費(fèi)電子產(chǎn)品或服務(wù)的公司，現(xiàn)在也紛紛開始設(shè)計(jì)自己的芯片，成為Fabless領(lǐng)域的重要參與者。未來，可能會有更多的系統(tǒng)公司參與芯片設(shè)計(jì)，以提升其產(chǎn)品的差異化和競爭力。

制程技術(shù)的進(jìn)化。隨著芯片制造工藝的不斷進(jìn)步，制造過程變得更加復(fù)雜。Fabless公司將依賴于foundry提供的先進(jìn)制程技術(shù)，例如5nm、3nm甚至更小的工藝節(jié)點(diǎn)，以滿足對性能、功耗和體積的更高要求。

全球供應(yīng)鏈挑戰(zhàn)。Fabless公司高度依賴foundry的制造能力，但芯片供應(yīng)鏈全球化帶來的挑戰(zhàn)也不可忽視。地緣政治、全球疫情和供應(yīng)鏈中斷等問題可能會影響Fabless公司的生產(chǎn)計(jì)劃，因此如何確保供應(yīng)鏈的穩(wěn)定性將成為Fabless公司未來面臨的重要問題。

總的來說，F(xiàn)abless芯片公司通過專注于設(shè)計(jì)，而將制造外包給專業(yè)代工廠，極大地降低了進(jìn)入芯片行業(yè)的門檻，并且推動了整個行業(yè)的創(chuàng)新和發(fā)展。這種模式讓更多公司能夠參與芯片設(shè)計(jì)，并且通過與foundry的合作，制造出高性能的芯片。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和市場的變化，F(xiàn)abless模式將繼續(xù)引領(lǐng)芯片行業(yè)的未來。

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作者：胡工，北京大學(xué)微電子本碩，北京大學(xué)半導(dǎo)體校友會成員，在半導(dǎo)體行業(yè)工作多年，常駐深圳。歡迎交流，備注姓名+公司+崗位。