一家獨享之勢不再 半導體代工業(yè)孕育惡戰(zhàn)

　　臺積電與英特爾以前是“河水不犯井水”，但是隨著英特爾開始接受Altera的14nm FPGA訂單，兩大半導體巨頭開始出現(xiàn)較為明顯的碰撞。而另一家代工廠格羅方德近日也宣布要在兩年內在工藝制程方面趕上臺積電。這預示著全球代工行業(yè)四強時代的到來，全球代工競爭格局將更加復雜化。

　　全球代工市場規(guī)模繼2011年增長7%，達328億美元之后，2012年再度增長16%，達到393億美元，預計2013年還將有14%的增長。

　　臺積電與英特爾以前是“河水不犯井水”，但是隨著英特爾開始接受Altera的14nm FPGA訂單，明顯在與臺積電搶單，兩大半導體巨頭開始出現(xiàn)較為明顯的碰撞。目前，臺積電已誓言將加速發(fā)展先進制程技術，希望在10nm附近全面趕上英特爾。

　　而另一家代工廠格羅方德近日也發(fā)出聲音，要在兩年內，在工藝制程方面趕上臺積電。

　　以上故事讓業(yè)界產生興趣，它預示著全球代工行業(yè)四強時代的到來。英特爾、臺積電、格羅方德和三星，各家均不會甘落下風。四強之間正孕育一場惡仗。影響成敗的因素既有FinFET工藝的研發(fā)進程，又包括成本和市場的作用。由此，全球代工競爭格局將更加復雜化。

　　一家獨享之勢將變

　　市場是排他性的，早晚會決出勝負，全球代工由臺積電一家獨享的態(tài)勢定將改變。

　　全球半導體業(yè)自2010年增長32%后，已經連續(xù)兩年回調，幾乎都接近零增長，銷售額堅守在3000億美元左右。但是全球代工業(yè)卻一反常態(tài)，在智能手機與平板電腦市場推動下，市場規(guī)模繼2011年增長7%，達328億美元之后，2012年再度增長16%，達到393億美元，預計2013年還將有14%的增長。

　　企業(yè)總是趨利的，全球代工業(yè)的一枝獨秀，必然導致其他企業(yè)的窺覬，進行導致代工版圖的重新分配。原本是處理器大亨的英特爾與存儲器大佬的三星紛紛開始進軍代工市場;新軍格羅方德在阿布扎比金主的支持下也不甘落后，欲與代工業(yè)老大臺積電爭個高下。倒是原先的代工老二聯(lián)電，不緊不慢，擺出與世無爭的架勢。

　　無論如何市場是排他性的，早晚要決出勝負，全球代工由臺積電一家獨享的態(tài)勢定會改變。

　　焦點在FinFET工藝

　　從半導體工藝制程看，在EUV光刻尚未到來前，3D FinFET工藝可能是半導體的決戰(zhàn)利器。

　　全球邏輯工藝制程自2000年始，從0.18μm制程一路走來，先是在0.13μm時由銅互連代替鋁;接著由英特爾分別于2007年45nm時提出高k/金屬柵工藝，2011年22nm時提出3D FinFET工藝，將摩爾定律又延伸了一個10年。

　　目前，傳統(tǒng)的光學光刻工藝將止步于14nm，業(yè)界盼望EUV光刻的到來再將半導體制程向7nm或者5nm延伸。但是工藝制程的進步并不單純由技術因素決定，還決定于器件的性能與成本，以及滿足市場需求的時間點等綜合因素。

　　按照英特爾已公布的半導體工藝制程路線圖，仍是每兩年一個工藝臺階，到2013年年底達到14nm。英特爾重申今年14nm達標沒有懸念。

　　自英特爾2011年首先發(fā)表3D FinFET工藝以來，實際上英特爾在2012年6月舉行的“2012 Symposium on VLSI Technology”上發(fā)布了面向微處理器的22nm工藝FinFET技術，2012年12月則公開了面向移動設備SoC用途對該技術進行優(yōu)化的成果。

　　從代工角度看，2013年4月3日ARM與TSMC共同宣布采用16nm FinFET工藝技術完成首個Cortex-A57處理器流片。

　　此外，ARM也已攜手格羅方德開發(fā)20nm及FinFET工藝的SoC。

　　根據(jù)格羅方德公布的最新工藝路線圖，雖然目前主力制程為28nm，已成功打入高通和聯(lián)發(fā)科，眼下20nm制程處于客戶認證階段，盡管外界認為它將跳過20nm制程，直接做14nm制程，但格羅方德表示其20nm制程已有量產能力，未來會根據(jù)客戶需求，提供20nm平面電晶體制程，或14nm 3D FinFET制程。

　　更進一步的制程規(guī)劃是格羅方德的3D FinFET技術，將在2014年下半年量產，2016年進入10nm制程，采用triple-patterning技術曝光3次，再下一代技術是7nm制程。

　　因此從半導體工藝制程看，之前的平面工藝幾乎已走到盡頭，在EUV光刻尚未到來之前，3D FinFET工藝可能成為半導體工藝制程的決戰(zhàn)利器。

　　成本制約因素提升

　　半導體業(yè)向前推進除技術因素外，成本及開發(fā)速度將成為制約因素，所以一切必須尊重市場的選擇。

　　目前肯定是英特爾居邏輯工藝的首位，領先其他對手兩年以上。這由近期FPGA大廠Altera把14nm制程訂單從臺積電轉至英特爾就可得到充分證明。但是，臺積電、格羅方德及三星的荷包都是很鼓的，它們相繼都放出誓言要追趕英特爾，未來結局目前尚難預料，相信各廠之間技術上的差距并不很大。

　　據(jù)報道，半導體工藝制程為22nm/20nm時，它的建廠費用40億美元～70億美元;工藝研發(fā)費用21億美元～30億美元;產品設計費用1.2億美元～5億美元;掩膜(套)費用500萬美元～800萬美元，因此要實現(xiàn)財務平衡，產品的出貨量至少在1.0億片以上，而目前具備如此規(guī)模市場需求的產品很難尋覓。所以下一代14nm及以下的工藝制程費用一定會高得驚人。這一切真是應驗若干年前業(yè)界的預言：“未來全球半導體將三足鼎立”。

　　對于未來半導體業(yè)的看法，全球并不一致，歸納起來基本為兩個方面：一是工藝節(jié)點要不要等待EUV成功之后再往前走，包括450mm硅片以及傳統(tǒng)光學光刻的前景;二是半導體工藝要不要采用FinFET結構。

　　目前ASML的EUV光源可達55W，光刻機每小時產出硅片在40片，尚不能達到量產要求。而傳統(tǒng)的光學光刻，采用193nm浸液式，加上眾多輔助技術，雖然成本昂貴，而且有局限，但是滿足了高分辨率掩膜層的需求。所以采用傳統(tǒng)的光學光刻方法能夠繼續(xù)向前推進，并無疑義。可能未來成本因素會成為企業(yè)做出選擇的主要依據(jù)。

　　在下一個節(jié)點上是否需要FinFET晶體管也有爭論，英特爾、IBM和聯(lián)電持贊成態(tài)度，三星、臺積電和格羅方德則反對。臺積電以前曾有些模棱兩可，所以推進了16nm FinFET的半節(jié)點計劃。

　　按目前的進程，除了EUV光刻機之外，其他的450mm設備到2015年后基本都將具備條件，因此2016年或者2017年450mm生產線的轉換可能會被推進。

　　其實推動半導體業(yè)繼續(xù)往下走，除了尺寸縮小及硅片直徑增大之外，2.5D/3.0D TSV封裝的潛力也很大。目前在存儲器中2.5D堆疊芯片方面已初見成效，相信未來在3.0D TSV異質架構等應用中，一定會大顯身手。

　　半導體業(yè)繼續(xù)向前推進除了技術因素之外，成本及開發(fā)速度將成為制約因素，所以一切必須尊重市場的最終選擇。