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晶圓代工廠技術差距持續拉大 正確定位成存活關鍵

  • DIGITIMES企劃

目前整個晶圓代工業者大概可能分為三個梯隊,一個是領導型先鋒,主要就是針對最先進的製程技術進行發展,可以提供10nm、7nm甚至未來更先進製程的服務,目前這個梯隊中僅有台積電、三星兩家公司,要注意的是,三星雖然提供晶圓代工服務,但主要還是作為服務自家公司的IDM業者定位。

值得注意的是,雖然表面上三星晶圓代工業物已經分拆獨立,但最大的客戶還是自家,根據估計超過六成營收來自三星LSI,由於這方面的製造服務被計入營收,導致三星的營收規模激增,躍升全球排名第二。

台積電營收比重。資料來源:台積電

聯電14nm宣布成功量產至今,創造的營收幾乎等於零。資料來源:聯電

第二梯隊則是二線公司,可以提供14/16nm以下的主流製程服務,強調成本優勢,但是在技術發展上遇到瓶頸,基本上已經放棄繼續發展的可能,轉而強調服務能力。這類型的公司包含了聯電(UMC)、格羅方德(Global Foundries) 、中芯國際等。

第三梯隊主要提供28nm以下的代工服務,這類型公司包含了力晶科技、世界先進、華虹半導體等等。雖然代工製造技術明顯較前者落後,但是近來因為各種類比晶片、IoT晶片的需求,需要大量多樣,且單價低的代工服務,這類公司也扮演著推動相關產業的角色。

頂尖製程  一線客戶

目前台積電和三星都已經把未來製程技術的展望都放到3nm,對先進製程有需要的公司基本上也沒有其他選擇,只能在這兩家投產。

目前追求頂尖製程的產品,主要集中在運算領域,包含PC、手機以及目前熱門的AI相關方案,由於計算力需求龐大,需要透過更好的製程來增加晶片的規模,同時又期望能降低功耗,這種乍看之下違反物理定律的需求,基本上就是台積電和三星正在進行的工作。

以台積電為例,其主要客戶包含了蘋果、高通、聯發科等手機晶片業者、以及AMD、Xilinx、NVIDIA等一線晶片大廠,這些晶片大廠往往也都互為競爭關係,為了發揮產品的最大競爭力,使用最先進製程已經是不得不為的作法。

目前7nm已經佔台積電整體銷售比重達21%,隨著N7+以及N6等延伸製程開始提供服務,比重會明顯增加。而16/12nm作為長期製程,也有23%的表現,但10nm由於多數設備都已經轉做它用,客戶需求也低,最新一季僅3%。

至於三星這邊,目前其7nm製程僅有三星自家成功小規模量產,高通雖下單,但首波量產失敗。

而8nm有高通投產中階手機晶片,聯發科、NVIDIA亦有在三星的1xnm製程製造相關產品,而蘋果原先也是台積電和三星都會下單,但隨著三星在製程競爭中落後,現在蘋果僅在台積電下單,而其他一線晶片大廠也多半把針對主流市場或入門級別的產品在三星投產,一方面分散風險,另一方面也是要降低成本。

值得注意的是,一線晶圓代工廠商除了晶圓製造以外,也紛紛涉足晶片封裝的是場,從傳統2D,到新的3D晶圓級封裝,期望透過這些新服務的引進,增加整體晶圓代工的競爭力,並提供更多元的設計與製造服務。

不過,三星近來因為南韓政府與日本政府在多種政治與經濟議題上起衝突,導致日本政府決定對南韓在某些晶圓製造的關鍵原料輸出進行管制,比如說高純度的氟化氫、光阻劑以及氟聚醯亞胺,這使得三星未來在發展晶圓代工的路上蒙上了一層陰影,雖然南韓政府決定投入大筆經費研發替代來源,但緩不濟急,這也讓台積電未來的發展更顯優勢。

主流製程  主流客戶

聯電、格羅方德承接的主要也是二線產品的製造為主,類型與一線代工業者差不多,但是代工的產品類型集中在不需要最高效能,而是成本敏感度高的產品,比如說中低階的運算晶片產品、MCU、控制器,或者是感測器,基本上客戶也都有相當的規模。

聯電雖然號稱已經推出14nm製程,但由於良率遲遲無法突破,其營收佔比一直都在個位數以下,2019年甚至完全沒有創造營收,這也讓業界懷疑當初宣布14nm量產是為了其他商業目的。

聯電目前的客戶雖然不少,但難以接到附加價值高的晶片代工訂單,影響獲利,事實上,其2019年第1季營收嚴重衰退,晶圓代工本業甚至出現16億元的虧損,如果不是處理短期投資所得帶來的業外收益,營收恐怕會更難看。

格羅方德過去是AMD的晶圓製造部門,後來切割出去賣給ATIC,但因為製程發展不順,不僅拖累當初的最大客戶AMD,客戶基礎也難以擴增,後來AMD徹底放棄格羅方德,轉而在台積電投產,更讓格羅方德的營收雪上加霜。

格羅方德擁有14nm代工技術,其技術成熟度和良率表現都遠優於聯電,但是格羅方德在管理方面一向有嚴重的問題,每年持續不斷的鉅額虧損,逼得ATIC想要抽手,而格羅方德也被迫裁員、賣廠求取生機。最近還以2.36億美元的價格把新加坡的Fab 3E晶圓廠賣給世界先進。

格羅方德擁有優於聯電的晶圓代工技術,營收規模也高於聯電,但管理上的問題卻使其競爭力高不了聯電多少,相當可惜。

以營收規模而言,中芯也算是二線晶圓代工廠,與聯電同樣,在2018年宣稱14nm製程已經研究完成,可以進入量產階段,然而事實上,其14nm至今仍未創造任何營收。

其實中芯處境和格羅方德有部份類似之處,那就是技術研發一直都非常不順利,而中芯過去還苦於與台積電之間的法律糾紛,嚴重影響其經營能力。

中芯能進入14nm製程,台積電老將梁孟松居功甚偉,而梁孟松同時也是推動三星14nm製程早於台積電成功量產的重要推手。不過中芯的內部管理問題比三星嚴重許多,即便14nm研發成功,想要真正量產恐怕還需要一段時間。

三線業者的逆襲

由於IoT、邊緣運算等概念的興起,各類感測器、控制器的需求也水漲船高,這帶給過去處於邊緣地位的三線晶圓代工廠很大的商業機會,尤其是以8吋晶圓代工為主的廠商,在業績表現上都有不錯的成績,雖然同樣受到景氣影響,但2019上半年的營收就不像一線晶圓代工廠那般嚴重衰退。

這類以老舊設備,成熟製程為主要服務內容的晶圓代工廠,相關成本可以壓到非常低,研發投入佔比也不高,因此即便低價接單,仍能創造不小的獲利空間。而這也確保了這些「落後」晶圓代工廠能得以持續存活。