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全球主要二線晶圓代工廠鎖定特殊工藝突圍

  • 陳婉潔

GlobalFoundries技術藍圖,資料來源:GlobalFoundries,2020/9

雖有新冠病毒疫情與中美貿易戰等不利因素干擾,台積電依然憑藉其領先微縮製程與IC封裝技術,加上充足且持續擴充的產能,先後拿下蘋果(Appale)、高通(Qualcomm)、博通(Broadcom)、輝達(Nvidia),甚至英特爾(Intel)等世界級大廠代工訂單,股價更在2020年7月28日創下新台幣466元歷史高點,也讓台積電成為2020年全球半導體產業最閃亮的一顆星。

然而,除台積電外,包括聯電(UMC)、GlobalFoundries、中芯國際(SMIC)等二線晶圓代工廠亦正在這艱困時期中想方設法、另尋生機。

推出差異化平台尋求商機

雖然台積電已於2020年上半將5奈米製程導入量,並將次世代3奈米,甚至2奈米製程規劃入其技術藍圖,但包括聯電、GlobalFoundries等晶圓代工廠早在2018年即相繼宣布不對10奈米及其以下先進製程投入研發,意即14奈米製程成為這2家廠商最先進製程,晶圓代工技術差距與台積電持續拉大。

若進一步觀察製程別佔營收比重,聯電14奈米製程雖早在2017年第2季對營收產生貢獻,甚至在2018年第3季佔營收比重達5%,但在不具成本競爭效益情況下,近6季聯電來自14奈米製程佔營收比重皆為0%,顯示聯電具獲利能力最先進製程為28奈米。

面對微縮製程落後困境,聯電除將28奈米製程進行優化,推出22奈米製程外,並為將特殊製程推進至28/22奈米製程,推出28HPC+、22ULP、22ULL等平台。

長久以來,GlobalFoundries晶圓代工製程技術採取Bulk與FD-SOI製程同步推進策略。其中,Bulk製程發展上,GlobalFoundries發展至採FinFET電晶體結構的14奈米製程,並推出12奈米FinFET優化製程,更以12FF為基礎,針對雲端與AI終端市場需求,發展出12LP、12LP+等差異化平台。

在FD-SOI製程發展上,GlobalFoundries發展至22奈米的22FDX,主要鎖定ultra low power、GPS、藍牙、Wi-Fi、NB-IoT等產品,GlobalFoundries也已朝12奈米製程投入研發。

有別於聯電與GlobalFoundries,中國大陸主要晶圓廠商在政府全力金援下,微縮製程技術仍依循摩爾定律向前推進。

其中,中芯國際已於2019年第4季將14奈米製程導入量產,至2020年第1季僅佔中芯國際營收比重1.3%。次世代N+1製程(推估為8奈米製程),中芯國際於2020年第2季法說會中宣稱,已進入客戶認證與導入階段,將有機會於2021年導入量產。

華虹宏力(HH Grace)在位於無錫12吋晶圓新廠(7號廠)投產後,製程技術亦由90奈米升級至65/55奈米製程。上海華力(HLMC)28奈米PolySiON與HKMG製程分別於2019年上半與下半先後導入量產,次世代14奈米FinFet製程原本宣稱2020年導入量產,目前觀察量產進度將會延期。

鎖定特殊工藝投入研發

全球主要二線晶圓代工廠為透過改善產品組合以提升獲利能力,亦針對自家擅長技術與潛在客戶商機,鎖定不同特殊工藝製程投入研發。

聯電針對顯示器驅動IC推出全系列eHV工藝平台,其中,包括28奈米製程OLED與TFT-LCD驅動IC,及80奈米至40奈米製程AMOLED驅動IC,該平台亦已獲得韓系大廠代工訂單。

此外,聯電亦看好5G與次世代eNVM發展,以55奈米RFSOI製程為5G低噪音放大器系統單晶片(System on Chip;SoC)代工。次世代嵌入式記憶體方面,聯電則分別推出22 ULL MRAM與22ULL RRAM,至於eFlash則由原本28奈米製程升級至22HPC+平台。

GlobalFoundries則是鎖定BCD與eNVM代工市場,將製程以予升級,其中,BCD代工製程中2015年0.13微米升級至2019年55奈米,預估2021年將進一步升級至28奈米製程,eNVM則將由55奈米製程升級至28奈米製程。

至於中芯國際,則將以28HKC+平台,鎖定AI、Smart TV、汽車電子等終端市場。

全球主要晶圓代工廠持續擴充產能

除製程優化與技術平台差異化等二大策略外,全球主要二線晶圓代工廠除GlobalFoundries因財務狀況不佳外,全數投入產能擴充行列。聯電於2018年6月底宣布收購日本三重富士通(Mie Fujitsu Semiconductor)12吋晶圓廠,並於2019年第4季開始對聯電營收產生貢獻,除讓聯電來自日本營收出現大幅成長外,該廠亦將成為聯電發展汽車電子重要基石。

實際上,聯電自2019年下半以來,亦先後擴充位於新加坡Fab12-i與位於廈門Fab12-X等12吋晶圓廠產能,主要針對OLED Drive IC、AMOLED,與mmWave等特殊製程產品,擴充90奈米至22奈米製程產能。

世界先進(VIS)於2019年收購GlobalFoundries位於新加坡8吋晶圓廠,並於2019年12月31日完成交割後,該廠也於2020年開始為世界先進營收產生貢獻。

中芯國際在來自中國大陸政府資金大力支持下,位於北京中芯北方12吋晶圓廠新増產能自2019年下半逐季開出,月產能由7.4萬片約當8吋晶圓擴充至2020年第2季11.25萬片約當8吋晶圓滿載產能,位於上海中芯南方12吋晶圓廠則於2019年下半完工並開始投入量產,2020年第2達季月產能1.35萬片約當8吋晶圓。

除此之外,中芯國際位於天津8吋晶圓廠月產能亦由2018年第2季5萬片8吋晶圓逐步擴充,至2020年第2季該廠月產能已達7.3萬片8吋晶圓。華虹宏力位於無錫新建12吋晶圓廠7號廠於2020年第1季開始對營收產生貢獻,月產能達1萬片12吋晶圓,預估至2020年底該廠月產能將擴充至2萬片12吋晶圓。

同屬於華虹集團的上海華力位於康橋新區12吋晶圓廠(6號廠)自2018年下半投產以來,產能逐季擴充,預估至2020年底月產能將達3萬片12吋晶圓,該廠亦為上海華力28奈米至14奈米製程生產基地。