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2020年全球晶圓代工產業市場趨勢

  • 陳婉潔

環顧全球晶圓代工產業,2020年可以說是變化最為劇烈的一年,除了有地緣政治的影響,使得像華為這類晶圓代工客戶被封殺,也有因為技術落差而暫時放棄自主生產晶片的業者,將生產訂單轉移給第三方的狀況。另外,2020年算是全球5G元年,包含基地台、手機等半導體需求爆增,雖然全球經濟受到肺炎疫情影響,但相關晶片的需求卻不減反增。

而這波巨變,最大的受益者就是台積電。

台積電2020年至今,股價已經上漲接近兩倍,雖然經歷華為被制裁導致失去訂單,甚至未來會有更多中國客戶都可能步上華為後塵,預期中國佔台積電營收比重將會明顯大降,但包括產業夥伴、業界分析師們仍持續看好台積電未來的成長潛力。

台積電已經在製程技術遠遠拋離對手。(資料來源:台積電)

而在台積電的壓力下,三星也有做出一定的成績,雖然技術層次仍落後台積電,但部分不需要最先進製程的代工訂單也因為其相對低廉的代工報價而轉投三星,至於包含聯電、GlobalFoundries以及中芯等三線業者,雖然都有各自的問題,也吃不到晶圓代工業務中利潤最高的先進製程部分,但營運上也沒有太大的問題,值得注意的是,聯電作為二線晶圓代工廠,雖然技術層次與台積電相較之下有落差,但仍遠優於中芯,使其訂單亦接近滿載。

而根據美國媒體最新報導,中芯未來可能被列入美國制裁清單當中,雖然中芯堅稱其與中國軍方沒有關係,但能否說服美方仍是未知數,使其營運產生極高的風險。

地緣政治的衝突

中美貿易衝突走向白熱化,雖然兩國的貿易仍持續,但美國不斷增加其對中國政府及其軍方技術支援與政策方向的挑戰力道,對中國造成極大的壓力,為了避免中國整個半導體產業直接斷鏈,中國也積極布局包含自有設備以及晶片設計技術,希望能在未來做到多數半導體上游元件自給自足的地步。

中美貿易戰牽扯著整個半導體市場的局勢均衡。(資料來源:金融時報)

然而半導體產業需要非常專注,且長時間的投入,資金需求亦非常龐大,同時,也需要有上游技術的來源。雖然目前中國積極想解決半導體相關業者取得資金的障礙,讓業者能有更充足的資本來發展技術,但隨著中國與最大上游技術來源國家交惡,美國也緊盯中國在美國的業者以及包含學者和學生等學術或技術交流的細節,希望能徹底斷絕過去中國竊取美國技術的狀況。

另外,專利也是中國發展半導體產業的另一個問題,如果中國想要走向全球市場,在一些主流產品方面可能可以做到自行生產,但專利授權的取得就無法迴避。當然,最近中國傳出內循環等名詞,其實在某種程度上就是表明中國選擇走向鎖國,此時就不會再顧慮各種技術的專利源頭,而是能用就用,以滿足國家產業布局為優先。

但是在真正達到自給自足之前,中國半導體產業仍需要藉助包含台灣、南韓等國外晶圓代工能量,只是隨著美國制裁壓力不斷升高,也迫使台積電表態支持美國政策,而晶圓代工技術能力僅次於台積電的三星也同樣迫於美方壓力,無法繼續提供中方受制裁的半導體業者晶圓代工服務,那麼中國看來暫時只能依靠中芯,只是美國早對中國的盤算瞭然於心,因此開始盤算如何處理中芯問題,中芯雖不斷宣稱將遵守美方法律,對美國政府輸誠,但美方恐仍會將中芯的官方說法當作緩兵之計,為徹底掐斷中國半導體產業命脈,預料也不會輕易放過中芯。

代工格局轉變:英特爾投台積、NVIDIA投三星

台積電最新的5nm製程已經拿到蘋果、華為、高通等業者的訂單,2021年聯發科與AMD也將加入5nm的行列,而三星也同樣在8nm拿到高通、NVIDIA的訂單,三星自有的Exynos處理器也將使用自家的5nm製程。

台積電5nm已經正式量產,後年將進入3nm世代。(資料來源:WikiChip)

而最爆炸的大消息,就是英特爾在最新的財報會議中承認其7nm製程發展不如預期,未來產品可能因此受到延誤,為了確保產品競爭力,規劃要把多項產品的未來生產計畫外包出去,而業界一般認為能夠擔此重任的只有台積電,因此帶動台積電股價表現。

對英特爾而言,其實其在台積電的下單一直都沒有間斷過,從過去以來,不論是手機處理器、基頻,或者是主機板晶片,以及最高階的FPGA晶片,多半都在台積電投產,但是主力產品,包括PC或伺服器處理器,基本上都還是由自有的產線負責。

對英特爾而言,製程並非決定性能的唯一關鍵,事實上,英特爾在架構設計上並不適合太精細的先進製程,反而其現有的主力製程14nm經過多次調校後,其發揮出的性能與頻率優勢都還是比使用最先進製程的競爭對手AMD來得好。

然而AMD不斷配合台積電的製程特性改善其微架構,加上台積電製程微縮與性能改善雙線助攻,在純粹性能表現上與英特爾的差距越來越近,甚至導致原本接近獨佔的伺服器市場,被AMD一舉攻下近10%的市佔,這對英特爾而言,是個非常嚴重的警訊,也因此,英特爾最終決定放下矜持,投入台積電的懷抱。

AMD的架構技術與台積電製程同步進化。(資料來源:AMD)

但另外一方面,台積電長久以來的大客戶NVIDIA卻在最新的Ampere架構GPU使用了來自三星的8nm製程,而不是如業界預期般使用7nm,但根據供應鏈的訊息,主要是因為三星使出老招,也就是大幅折扣的代工費用來吸引NVIDIA,其折扣幅度可能與台積電7nm相較之下高達5成,但製程密度落差不到10%,一方面,NVIDIA的架構同樣也不需要太先進的製程,另一方面,台積電7nm產能因AMD新產品下單而面臨爆滿,且未來產線主力要逐漸轉移至5nm,NVIDIA一方面不想直上昂貴的5nm,另一方考慮到三星代工成本低,且密度與台積電7nm相去不多,為取得比AMD即將發表的GPU產品更好的成本優勢,最終才決定在三星下單。

只是三星過去一直有產能和良率不穩定的缺點,雖然代工成本低,但可能會影響到客戶的供貨能力,這也是NVIDIA需要關注的重點。