制程 “微縮” 空間變窄，晶圓代工評價將有新標準？

代工產(chǎn)業(yè)迎來了市場蜜月期。市場研究機構(gòu)IC Insights最新數(shù)據(jù)顯示，全球晶圓代工市場有望實現(xiàn)創(chuàng)紀錄的23%增長，銷售額將在今年首次超過千億美元大關(guān)，達到1072億美元。隨著制程微縮步伐放慢，代工的競爭維度日益多元，制程數(shù)字已不再是衡量代工能力的唯一指標。面向中長期的景氣上漲周期，如何將市場機遇持續(xù)轉(zhuǎn)化為營收表現(xiàn)，考驗著代工廠商的綜合服務(wù)能力。

周期性與中長期需求共同推動

受疫情防控引發(fā)的周期性需求和數(shù)字化轉(zhuǎn)型引發(fā)的中長期需求雙重推動，半導(dǎo)體代工市場開啟上行周期。

疫情防控使下游市場需求激增，帶動代工產(chǎn)業(yè)量價齊漲。一方面，PC、手機、游戲機等幾乎所有電子產(chǎn)品實現(xiàn)增長；另一方面，線上教育、線上辦公等線上系統(tǒng)對算力、傳輸、存儲的需求，帶動了數(shù)據(jù)中心、云計算、服務(wù)器的市場需求。

 “線上系統(tǒng)使許多國家和地區(qū)在疫情中仍然能夠恢復(fù)基本的社會、教育、醫(yī)療和經(jīng)濟活動。因此，過去10年間不太景氣的PC市場在2020年實現(xiàn)了兩位數(shù)的增長?，F(xiàn)在，5G 智能手機的普及率正在以高于 4G 的速度增長，預(yù)計近一半新售出的設(shè)備將具備 5G 功能。” 三星電子代工業(yè)務(wù)總裁兼負責(zé)人Siyoung Choi指出。

從各大代工廠商的財報，不難看出電子產(chǎn)品及線上系統(tǒng)對代工產(chǎn)業(yè)的拉動能力。在臺積電2021年季報中，智能手機在第一、二季度分別為臺積電貢獻了45%和42%的營收，與PC、服務(wù)器相關(guān)的高效能計算在第一、二季度分別貢獻35%和39%的營收。中芯國際2021年半年報顯示，智能手機和消費電子的營收占比分別為33.2%和23.0%，同比增長分別為47.5%和17.8%。

需求上漲引發(fā)的供不應(yīng)求，也引發(fā)了一波代工漲價潮。聯(lián)電第二季度財報顯示，其晶圓平均售價自2020年第二季度至今一直處于小幅上升，預(yù)計第三季度將增加約6%。中芯國際半年報顯示，其晶圓平均售價（銷售晶圓收入除以總銷售晶圓數(shù)量）由202年同期的4143 元增加至4390元。

 “需求的增長帶來訂單過飽和、產(chǎn)能利用率持續(xù)保持高位。同時，由于裸晶圓、材料等漲價，多家國際代工企業(yè)已經(jīng)宣布漲價。” 芯謀研究高級分析師張彬磊向《中國電子報》記者指出。

而數(shù)字化轉(zhuǎn)型催生的中長期需求，既帶動了代工業(yè)務(wù)的增長，也是各大代工廠進行產(chǎn)能擴張的底氣所在。聯(lián)電在第二季度業(yè)績電話會指出，5G推動下，2020-2025年全球半導(dǎo)體市場會持續(xù)受數(shù)字化轉(zhuǎn)型、高性能計算、電動汽車、物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)性需求驅(qū)動，行業(yè)上升周期會持續(xù)一段時間。臺積電也指出，為了解決長期需求方面的結(jié)構(gòu)性增長，正在與客戶緊密合作，并進行投資以支持他們的需求。預(yù)計未來三年將投資約1000億美元，以提高產(chǎn)能，以支持先進工藝的制造和研發(fā)。

制程不是邏輯代工的唯一競爭點

雖然代工市場規(guī)模持續(xù)增長，但如何將增長機遇轉(zhuǎn)化為營收表現(xiàn)，考驗著廠商的獲客和應(yīng)變能力。長期以來，制程數(shù)字被視為邏輯代工能力的標志。但是，隨著制程微縮空間越來越小，代工廠商的競爭維度也越來越多元，設(shè)計方案、PPACt、平臺支持等幫助客戶優(yōu)化性價比和上市時間的要素，越來越受到業(yè)界重視。

“代工僅僅看制程節(jié)點其實是浮于表面，本質(zhì)是追求更低的功耗、更快的運算速率和更小的芯片面積。由于代工工藝逐漸多元化甚至是客制化，代工巨頭之間的競爭也不再僅僅是制程節(jié)點，而是綜合服務(wù)能力，包括邏輯工藝能力、設(shè)計服務(wù)能力、IP庫豐富程度、高端封測服務(wù)能力等。” 張彬磊表示。

在設(shè)計服務(wù)方面，臺積電、三星、英特爾、聯(lián)電等頂尖代工廠商都出了IP服務(wù)，以支持客戶在芯片設(shè)計中的功能集成。三星代工還推出了虛擬研發(fā)服務(wù)，與客戶在早期共同定義并共同開發(fā)工藝設(shè)計。得益于對工藝和產(chǎn)品相輔相成的共識，客戶能夠設(shè)計出有望更快上市的芯片。

各代工廠商的設(shè)計支持還體現(xiàn)在制程升級過程中的技術(shù)遷移。臺積電6nm制程的設(shè)計法則就與其7nm技術(shù)完全相容，讓7nm相對完備的設(shè)計生態(tài)系統(tǒng)能夠被再使用，客戶可借由7nm技術(shù)設(shè)計的直接移轉(zhuǎn)而達到加速產(chǎn)品上市的目標。聯(lián)電的22nm制程也提供了與28nm制程技術(shù)相容的設(shè)計規(guī)則，有利于縮短上市時間。

隨著制程“微縮”空間變窄，PPACt（功耗、性能、面積、成本、上市時間）或?qū)⑷〈⒖s，成為邏輯代工新的評價標準。對此，代工廠商通過材料創(chuàng)新、代工工藝、封裝技術(shù)等多種方式，提升客戶的PPACt收益。例如臺積電基于low-k（低介電系數(shù)）材料和工藝，以及對二維材料等材料技術(shù)創(chuàng)新，進一步提升片上互聯(lián)技術(shù)，提升芯片性能。同時，臺積電通過硅轉(zhuǎn)接層、扇出、SOIC封裝，提升芯片的PPACt表現(xiàn)。聯(lián)電推出22nm制程時，一方面相較28nm具有更小的晶粒面積和更佳的功率效能比。另一方面與28nm保持相同的光罩層數(shù)，從而降低了生產(chǎn)復(fù)雜度和成本。

針對垂直行業(yè)或場景的代工需求，代工廠商還推出了平臺化的解決方案。臺積電推出了汽車電子、智能手機、物聯(lián)網(wǎng)、高性能計算等技術(shù)平臺，三星也推出了高性能、互聯(lián)、自動駕駛等平臺，以滿足客戶的具體應(yīng)用需求。

中小代工企業(yè)在特色工藝大有機會

一般來說，頭部代工企業(yè)的綜合服務(wù)能力較強，而中小規(guī)模代工企業(yè)則有更強的客制化服務(wù)意愿，在特色工藝領(lǐng)域具有機會。

“中小規(guī)模代工企業(yè)之間的競爭集中在特色工藝代工能力、客制化服務(wù)意愿。光芯片、功率芯片、MEMS傳感器等產(chǎn)品適合由中小規(guī)模代工企業(yè)進行。但由于特色工藝門檻不高，客戶容易流失或走向IDM路線。” 張彬磊指出。

除了客制化，特色工藝還注重產(chǎn)品的規(guī)?；推脚_化。

“相對先進工藝廠商來說，先進工藝廠商每年需要花費大量的資金用在技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品研發(fā)上，而特色工藝廠商專注于規(guī)模生產(chǎn)上，降低成本。特色工藝的競爭點主要在產(chǎn)品的成熟度和穩(wěn)定性，產(chǎn)品的多樣性以及平臺的多樣化，關(guān)注多種產(chǎn)品布局，并且研發(fā)出相應(yīng)產(chǎn)品的平臺。”賽迪顧問集成電路產(chǎn)業(yè)研究中心高級分析師楊俊剛表示。

同時，5G、物聯(lián)網(wǎng)、汽車電子等技術(shù)對SOI技術(shù)的需求，也成為國內(nèi)外代工廠商的角逐點。其中，RF-SOI在5G射頻器件具有廣闊的發(fā)展前景，F(xiàn)D-SOI對于NB-IOT、MCU、ADAS等領(lǐng)域具有吸引力。

“格芯和TowerJazz為了與臺積電等差異化發(fā)展路線，很早開始布局SOI代工工藝，如今看來也是不錯的技術(shù)路線。SOI工藝的盈利能力與傳統(tǒng)工藝差別不大，SOI工藝在射頻低功耗方面優(yōu)勢明顯，目前在射頻LNA和SWT等方面應(yīng)用非常廣，隨著5G和物聯(lián)網(wǎng)的深度發(fā)展，SOI將越來越多的被設(shè)計公司所熟悉。” 張彬磊表示。

作者丨張心怡

編輯丨連曉東

美編丨馬利亞