电子时报报道,据业内消息人士透露,英特尔和联发科昨(25)日宣布建立战略合作伙伴关系,附加条件是英特尔需引进自身的 Wi-Fi 6 芯片技术,以增强联发科在该领域的业务。

消息人士称,双方合作的条件之一是英特尔须加入 IC 设计公司瑞昱,引入英特尔 PC 处理器的 Wi-Fi 6 芯片技术,并与瑞昱合作开发其他芯片源。

消息人士称,英特尔还削减了其代工厂的报价,以确保拿下联发科的订单。联发科将使用英特尔 16 纳米制程工艺技术来制造其边缘设备芯片。

目前联发科技的订单合作主要在台积电、联电。消息人士称,联发科向台积电下达了 7nm 和 7nm 以下的芯片订单,与联电签订了 28nm 芯片订单。消息人士指出,联发科给与英特尔的订单可能不如与其他代工合作伙伴的订单那么可观,但这对英特尔的代工业务来说是重要的一步。

行业观察机构 TechInsights 的芯片经济学家丹・哈奇森 (Dan Hutcheson) 对于英特尔拿下联发科的订单表示,业界对英特尔是否能够完成代工业务存有疑虑,但与联发科的交易表明它走在正确的道路上,另外,这也代表着英特尔的投资正在获得回报。

据悉,英特尔代工服务(IFS)于 2021 年 3 月对外宣布,IFS 与其他代工产品有所区别,它将结合先进的工艺技术和封装,面向美国和欧洲交付承诺的产能,并支持 x86 内核、ARM 和 RISC-V 生态系统 IP 的生产。

英特尔将为联发科代工16纳米制程芯片

英特尔将为联发科代工16纳米制程芯片

英特尔将为联发科代工16纳米制程芯片,联发科目前每年生产超过 20 亿台设备,但目前还不清楚未来英特尔的代工厂能够产出多少台设备。英特尔将为联发科代工16纳米制程芯片。

英特尔将为联发科代工16纳米制程芯片1

英特尔发布公告称,已与联发科建立战略合作伙伴关系,联发科将使用英特尔代工服务(IFS)为一系列智能边缘设备制造新芯片。继与手机芯片大厂高通达成代工合作意向之后,英特尔又成功拿下了联发科这个重要的客户,这也意味着英特尔的晶圆代工业务获得了突破性进展。而对于台积电来说,这并不是一个好消息。

去年3月,英特尔新任CEO基辛格宣布了IDM 2.0战略,其中关键的一项举措就是重启晶圆代工业务,同时,英特尔还宣布了庞大的产能扩张计划,以及激进的制程工艺路线图。先进制程工艺以及庞大的产能也成为了英特尔拓展代工服务的重要竞争优势。

在产能方面,自去年以来,英特尔陆续宣布投资200亿美元在美国亚利桑那州建造两座先进制程晶圆厂、200亿美元在美国俄亥俄州建造两座先进制程晶圆厂、30亿美元扩建美国俄勒冈州D1X 晶圆厂、未来10年在欧洲投资800亿欧元(包括投资170亿欧元在德国马德堡建两座先进制程晶圆厂;投资约120亿欧元,将爱尔兰莱克斯利普的晶圆厂的制造空间扩大一倍)等。

此外,在今年2月15日,英特尔还宣布以每股53美元的现金收购全球第十大晶圆代工厂——高塔半导体,交易总价值约为54亿美元。英特尔称,此收购大力推进了英特尔的IDM2.0战略,进一步扩大英特尔的制造产能、全球布局及技术组合,以满足前所未有的行业需求。

在先进制程工艺方面,英特尔此前已经宣布了激进的工艺路线图,计划在2022年下半年量产Intel 4工艺,2023年下半年开始量产Intel 3工艺,2024年上半年量产Intel 20A工艺,Intel 18A 工艺将提前半年在2024年下半年量产。

值得注意的是,去年7月,英特尔就已宣布2024年上半年量产的Intel 20A工艺,将与高通达成合作。今年3月,基辛格还对外表示,未来最先进的工艺都会提供晶圆代工服务,其中Intel 3、Intel 18A 制程都已经找到客户,但并未透露具体名单。

据悉,此次联发科与英特尔达成代工服务合作的首个工艺技术节点是“Intel 16”,这是基于英特尔2018年开始出货的22FFL工艺的改进版本。

在Intel 16工艺(相当于台积电16nm)中,英特尔对22FFL技术进一步改造,并增加了对第三方芯片设计工具的支持。双方合作的首批订单将在未来18个月至24个月内出货,但目前还不清楚英特尔获得了多少联发科的订单,以及具体在那座工厂生产。

英特尔表示:“我们无法透露客户产品中的细节,但IFS用户都可以通过俄勒冈州、亚利桑那州、爱尔兰、以色列以及未来将在俄亥俄州和德国建立的工厂组成的全球产能网络生产芯片。”

英特尔代工服务总裁 Randhir Thakur 称:“联发科作为全球领先的芯片设计公司之一,每年为超过 20 亿台设备提供芯片支持。联发科是 英特尔代工服务的绝佳合作伙伴,将帮助英特尔代工服务进入下一个快速增长阶段。同时,英特尔代工服务的先进工艺技术和地域多样化的庞大产能,将帮助联发科在一系列应用中交付下一个十亿连接设备。”

联发科平台技术与制造运营高级副总裁 NS Tsai 表示:“联发科长期以来一直采用多源战略。我们与英特尔在针对笔记本电脑的5G基带芯片上已是合作伙伴关系。现在通过英特尔代工服务,将我们的合作关系进一步扩展到制造智能边缘设备。

凭借其对大规模产能扩张的承诺,英特尔代工服务将为联发科提供价值,因为我们正寻求创建更加多元化的供应链。我们期待与英特尔建立长期合作伙伴关系,以满足全球客户对我们产品快速增长的需求。”

虽然之前英特尔有宣布将与高通在Intel 20A工艺上进行合作,但是这只是预期,双方并未进入实质性的合作。而此次与芯片大厂联发科达成合作,则是英特尔代工业务的一次实质性重大突破。

根据英特尔此前公布的是数据显示,今年一季度英特尔的晶圆代工业务营收年增175%,是旗下主要业务中,成长幅度最惊人的业务,主要来自思科、亚马逊等30多家客户的订单。而此次成功与联发科达成合作,将有助于英特尔晶圆代工业务进一步加速成长。

值得注意的是,在最先进2nm的制程工艺量产时间规划上,台积电和三星的计划的量产时间都是在2025年,英特尔则计划在2024年上半年量产Intel 20A工艺,同时还计划在下半年量产更先进的Intel 18A工艺。

如果一切顺利的话,英特尔将在2024年在先进制程工艺上超越台积电和三星,重新夺回领先地位。而这也有望帮助英特尔进一步从台积电或者三星手中夺得更多的优质客户(例如高通)的订单。

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英特尔和联发科今天宣布建立战略合作伙伴关系,未来联发科将利用英特尔代工服务 (IFS) 的 16 纳米制程(Intel 16)工艺制造芯片,该工艺为 22FFL(一种为低功耗设备优化的传统工艺)节点的改进版。该协议旨在通过利用英特尔的大量产能,让联发科能够建立一个供需更加平衡、有弹性的供应链。

英特尔代工服务总裁 Randhir Thakur 称:“联发科作为世界领先的芯片设计公司之一,将帮助英特尔代工服务进入下一个快速增长阶段。同时,英特尔代工服务的先进工艺和大量产能,将帮助联发科产出更多芯片”。

联发科平台技术与制造运营部企业高级副总裁 NS Tsai 表示:“联发科一直以来都采用多源战略,英特尔代工服务产能的扩展将帮助联发科创建一个更加多元的供应链。我们期待与英特尔建立长期的.合作关系,以满足全球客户快速增长的需求”。

联发科目前每年生产超过 20 亿台设备,但目前还不清楚未来英特尔的代工厂能够产出多少台设备。并且英特尔也没有说明联发科在美国或欧洲的生产比例。

联发科计划生产的智能边缘设备与英特尔 16 纳米工艺非常吻合,该工艺是英特尔 22FFL 节点的改进版,最早在 2018 年就开始出货。此外,该工艺制造的芯片仍然具有很高的性能,足够大多数产品使用。

为了扭转英特尔代工服务多年来的颓势并向联发科提供代工服务,英特尔向英特尔代工服务投入了 200 亿美元的资金。目前英特尔代工服务已经有了不错的发展势头,像是已经签署了高通和亚马逊网络服务(AWS)作为初始客户。

英特尔 CEO 帕特-盖尔辛格(Pat Gelsinger)于 2021 年 3 月推出英特尔晶圆代工业务。该业务旨在重振公司市场地位,并在全球芯片制造领域拥有更大的影响力。但英特尔晶圆代工业务今年第一季度仅带来了 2.83 亿美元(约 19 亿人民币)营收,作为参考,台积电和三星今年第一季度分别为 175 亿美元(约 1176 亿人民币)和 53 亿美元(约 356 亿人民币)的营收。

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英特尔和联发科今天宣布了一项战略合作,刚起步的英特尔代工服务(IFS)将为联发科(2021年第四大芯片设计公司)生产芯片,用于一系列智能边缘设备。

英特尔将在其 "英特尔16 "节点上制造芯片,这是以前称为22FFL(一种为低功耗设备优化的传统工艺)的节点的改进版。在宣布这一消息时,美国的半导体行业,特别是英特尔,正处于从政府获得大量补贴以增加美国的芯片制造的边缘。

联发科目前使用台积电的大部分代工服务,但它也希望通过在美国和欧洲增加产能来实现供应链的多样化。英特尔的IFS在这两个地区都有设施,符合这一要求,英特尔表示,它预计将建立长期的合作关系,可能会跨越多种技术和应用。

英特尔拒绝对联发科产品的出货时间表发表评论,但表示 "英特尔16 "节点将在2022年为其客户提供磁带输出(硅的首次修订),然后在2023年初提供初步的批量提升。

联发科目前每年生产超过20亿台设备,但目前还不清楚其中有多少将很快来自英特尔的代工厂。英特尔也没有说明联发科在美国或欧洲的生产比例,他告诉Toms Hardware:"我们不能评论客户产品的细节。IFS客户可以利用英特尔全球工厂网络的产能走廊,包括俄勒冈州、亚利桑那州、爱尔兰和以色列的现有晶圆制造厂,以及俄亥俄州和德国的新绿地工厂计划。"

全球绝大多数的处理器都是基于旧的传统节点,而不是英特尔即将推出的尖端技术,因为它希望执行其工艺节点路线图,承诺在四年内有五个节点。

联发科计划生产的智能边缘设备与 "英特尔16 "工艺非常吻合,这是该公司成熟的22FFL节点的改进版,于2018年开始出货。22FFL(FinFET低功耗)工艺针对低成本和低功耗的芯片进行了优化,这些芯片仍然具有很高的性能,同时也提供了设计的简单性,以加快产品的上市时间。

对于英特尔16节点,英特尔将22FFL技术进一步现代化,并增加了对第三方芯片设计工具的支持,这与英特尔内部使用的专有设计工具形成鲜明对比。对于IFS来说,如果它计划将芯片设计者吸引到其生产服务中来,支持第三方电子设计自动化(EDA)软件进行芯片设计是向前迈出的关键一步。

"这是IFS建立一个真正的代工业务的机会。Tirias Research的Kevin Krewell告诉Toms Hardware,"在这个过程中可能会有一些成长的痛苦,所以IFS需要一个愿意与它合作的客户。

英特尔决定向英特尔代工服务(IFS)投入最初的200亿美元资金,因为该公司希望扭转多年来的颓势,部分原因是向联发科等芯片设计公司提供制造服务。IFS已经有了发展势头--它已经签署了高通和亚马逊网络服务(AWS)作为初始客户,并赢得了美国国防部的一份合同。它也引起了其他行业巨头的兴趣,如Nvidia。

但仅靠第一波客户并不能建立起一个繁荣的第三方代工厂,因此英特尔一直在大力投资建设其计划。英特尔斥资54亿美元收购了现有的第三方晶圆厂Tower Semiconductor,该公司是大批量跟踪边缘节点生产的专家,拥有庞大的客户组合,并从台积电招募了像Suk Lee这样经验丰富的领导人来扩大其设计技术生态系统。

该公司还在扩大其视野,向RISC-V生态系统投入10亿美元,承诺在需要时制造Arm芯片,并授权其自己的x86 IP为其客户建立其定制设计。

将联发科的合作关系加入到名单中,是英特尔适应代工商业模式的另一项重要成就。联发科目前与台积电合作,生产其大部分的芯片。不过,最初的英特尔合作似乎不太可能抢走台积电的很多业务,而且两家公司在今天的公告中没有披露任何财务信息。

“缺芯潮”来了!芯片制造的全球“军备竞赛”已经拉响

“缺芯潮”如何重塑半导体产业

发于2021.6.28总第1001期《中国新闻周刊》

4月中旬,全球最大晶圆代工厂台积电的台湾工厂发生停电事故。有研究机构预测,仅停电半天,报废晶圆损失或超过2000万美元,一大批客户受到影响。6月初,台湾封测厂京元电子暴发外籍员工群体感染,确诊人数超过200人,2000多人停工居家隔离,预计6月产量将减少30%~35%。台湾疫情向半导体产业的蔓延,让全球芯片产能雪上加霜。

此前,同样引发人们忧虑的是台湾遭遇半个世纪以来最严重的干旱,由于需要清洗厂房与硅片,晶圆代工厂耗水量巨大,为保证其用水,约占台湾灌溉面积五分之一的农田停止灌溉。

这足以显示台湾晶圆代工产业的地位,美国半导体行业协会甚至提出极端假说称,如果台湾半导体代工厂停工一年,全球电子产业将面临4900亿美元损失。台积电创始人张忠谋将1987年创办台积电与晶体管、摩尔定律等量齐观,视之为改变半导体产业的创造。台积电与晶圆代工业务的兴起确实深刻改变了半导体产业,使之成为全球化程度最深的产业之一。

但是这一轮“缺芯潮”引发了供应链安全隐忧。欧美对半导体产业过度集中于日韩、中国台湾地区表现出了担忧,提出一系列刺激计划吸引芯片产业回流,中国的芯片产业链国产化进程也在提速。芯片制造的全球“军备竞赛”已经拉响,半导体产业现有格局或将被重塑。

模式之争

从各国家、地区半导体产能占比变迁中可以发现,1990年台湾半导体产能几近于零,此后一路扩张至2020年的22%,这是台积电等晶圆代工厂崛起的结果。

半导体产业有两种模式,一种是IDM模式,即芯片设计、制造等环节集于一家公司,比如英特尔、英飞凌等;另一种则是代工模式,由台积电开创,兴起于上个世纪90年代,核心是芯片设计公司无须涉足制造、测封等环节,相应诞生了一批像高通、英伟达、联发科这样的无晶圆厂商。由于无须同时承担设计环节的高研发投入与制造环节的重资产投入,无晶圆厂商的营收增幅往往快于IDM厂商。

尽管IDM厂商在2019年仍拥有全球半导体近七成产能,但在更多应用先进制程、手机SoC(系统级芯片)所属的逻辑芯片领域,代工模式占据近八成产能,被认为是产业主流。

“IDM模式的弊端之一便是企业倾向于追求利润率高的产品,如果将设计与制造环节分开,代工厂无论生产附加值高或低的产品,同样赚取代工费用,有利于产业生态更为均衡。”复旦大学微电子学院教授、矽典微联合创始人徐鸿涛博士告诉《中国新闻周刊》,这也是在代工模式下半导体产业得以迅速发展的原因。

但是在这一轮“缺芯潮”中,IDM企业显示出供应链更为稳定的优势。中芯国际创始人张汝京就曾表示,在当前阶段,下游制造环节对上游设计环节的支持十分重要。但是在代工模式下,晶圆代工厂扩张产能往往谨慎,这是全球半导体产能始终处于紧平衡的重要原因。

其实去年以来代工厂扩张产能动作频仍。3月底,台积电宣布将在未来3年投资1000亿美元增加产能,并且支持高端制程技术的研发,一改此前“稳健扩产”作风,要以5倍的速度建厂扩产,中芯国际也在一年之内两度宣布扩张28nm及以上成熟制程的产能。

尽管如此,多位业内人士告诉《中国新闻周刊》,从扩张产能的规模看,代工厂仍在谨慎行事。这与代工业务的特点有关,在芯片产业链的全部资本支出中,制造环节占比高达64%,但增值仅占比24%。“晶圆代工的毛利率并不高,一旦产能利用率不高,晶圆厂或许就会陷入亏损。”酷芯微电子董事长姚海平告诉《中国新闻周刊》。

一位晶圆代工厂人士向《中国新闻周刊》解释,“晶圆代工厂在扩产前,都需要已有工厂的产能利用率达到相当水平,如果已有产线产能利用率只有百分之七八十,再扩产往往意味赔钱,伴随设备等大量资本投入的折旧压力就不小。”

相比于晶圆代工厂的谨慎,徐鸿涛注意到,一些无晶圆厂商反而开始参与建厂,“因为他们更加清楚风险与需求”。

2020年下半年,联发科就曾花费16.2亿元新台币购置半导体再租给力积电生产。但最为典型的案例莫过于联电,联电今年的资本支出仅为15亿美元,尽管如此,相比去年增幅也达50%。其采取与芯片设计公司三星等合作扩张产能的方式,即芯片设计公司出资购买设备,提供给联电,再让后者代工芯片。4月底,联电更是宣布与多家芯片设计公司合作扩充位于台南的12英寸晶圆厂产能,芯片设计公司以议定价格预先支付订金的方式,确保取得未来产能的长期保障。

如此一来,半导体产业长期存在的两种模式似乎伴随“缺芯潮”蔓延而变得模糊,无晶圆厂商为了保证产能开始向IDM模式靠拢,而一些IDM厂商,如英特尔,则在今年宣布启动代工业务。

今年2月,帕特·盖尔辛格出任英特尔首席执行官,在其3月下旬的一次演讲中,除了抛出英特尔将投资200亿美元新建两座晶圆厂,预计在 2024 年量产 7nm 或更先进制程的消息外,还宣布了英特尔将重返晶圆代工业务。

这一消息在当日直接冲击了台积电股价,但在近一个月之后的一次演讲中,台积电创始人张忠谋回应道,“英特尔要做晶圆代工业务相当讽刺。台积电 1986 年成立,在 1985 年筹资期间就找英特尔投资,但是英特尔拒绝,虽然当年度的景气状况没有太好,但仍是有一点看不起的意味。”

“英特尔此前也多次尝试进入代工业务,我也曾参与类似的项目,当时给Altera公司做代工,我们内部半开玩笑地说,英特尔最终收购Altera就是因为代工产品一直做出不来,英特尔就干脆买下这家公司。”一位曾在英特尔参与多个制程研发的工程师告诉《中国新闻周刊》,英特尔做代工的一个重要阻力便是缺少服务意识,“很难想象英特尔愿意低姿态地陪伴小客户成长,像台积电创办初期的一些小客户,如高通,现在也变成了巨头。但英特尔会挑选客户,当年苹果曾找英特尔做代工,就因为订单量有限被拒绝,如今这被英特尔高层认为是个极其愚蠢的决定。”

同时,技术问题也被他认为是英特尔从事晶圆代工的障碍之一,“英特尔工厂的工具相对比较封闭,更多生产高附加值芯片如CPU。但比如同样为28nm制程芯片,不同类别的芯片往往需要不同的工艺,因此英特尔产线能否很好服务于诸如手机芯片、车规芯片等尚存疑问”。

但显然,英特尔重归晶圆代工业务并非仅仅是一家企业看中芯片制造市场,其背后的深意或许可以归结为盖尔辛格的一句话,“美国公司应该将三分之一的半导体生产放在美国本土进行。”目前,这一比例仅为12%。

大力刺激半导体回流

盖尔辛格所言现状源于代工模式的兴起。据波士顿咨询数据,美国半导体制造业所占市场份额从1990年的37%降低至如今的12%,如果按照目前趋势发展下去,可能降低至6%,但是相比之下,美国半导体公司占全球芯片销售额的47%。

研究劳动力市场与经济政策的智库Employ America发文回顾美国半导体产业的 历史 称,从上世纪80年代起,为了与日本、韩国等国家的半导体公司竞争,美国的半导体政策逐渐转向鼓励缩减运营成本、提高公司利润,忽略了对于半导体供应链的构建,使半导体产业围绕巨头形成了一套脆弱的供应链。“在去工厂、轻资产的运营理念下,虽然每家半导体公司的资产负债表看起来更加稳健,美国芯片制造的优势却已经转向中国台湾、韩国等其他地区”。

目前,全球芯片制造75%的产能在东亚地区,而美国正希望芯片制造业回流,但其面临人才与成本的瓶颈。

张忠谋提到,美国晶圆制造的条件与台湾地区相较具有绝对优势,包括水电等资源,但是美国的人才敬业程度和台湾地区不能比,台湾地区有大量优秀的工程师、技师、作业员比较愿意投入制造业。

前述英特尔工程师也向《中国新闻周刊》解释,美国芯片制造业不断流失的一个原因便是美国的文化体系不太容易产生服务意识。芯片属于精密加工制造业,与东亚文化圈更为兼容,需要工人有很强的纪律性、服从性,因此当今世界最重要的代工厂都集中在东亚。“即使是英特尔这样的美国公司,其工厂的管理体系也与其他部门不同,推行军事化管理”。

美国在成本方面的劣势更为明显,在美国建设一个新芯片工厂的10年总拥有成本大约比亚洲地区高25%~50%,假如要满足半导体自给自足,美国需进行3500亿~4200亿美元的前期投资,这一数字也比中国大陆的1750亿~2500亿美元要高出不少。

(工作人员在黄色光源工作环境中观察光刻胶前烘情况。光刻胶又名光阻,是半导体芯片制造工业的核心材料。图/新华)

美国半导体行业协会今年2月致信美国总统拜登,提到竞争国家均投入巨资吸引半导体制造、研究,美国的缺席导致自身失去竞争力,造成美国在全球半导体制造份额中的降低。美国需要鼓励建设并更新半导体制造设施,并在研究领域投入。

当地时间6月8日,美国国会参议院通过了《美国创新与竞争法》,其中批准拨款520亿美元,在今后5年里大力促进美国半导体芯片的生产和研究。参议院民主党领袖舒默曾称其为“ 历史 性的520亿美元投资,用以确保美国保持芯片生产的领先地位”,并直言,“这项法案将确保美国不再依赖外国芯片加工商。”据路透社报道,其中包括390亿美元的生产和研发激励,以及105亿美元的实施计划,包括国家半导体技术中心、国家先进封装制造计划和其他研发计划,以及 15亿美元的应急资金。

美国商务部长吉娜·雷蒙多在芯片厂商美光 科技 出席活动时称,这520亿美元的资金将为芯片生产和研究产生超过1500亿美元的投资,当中包括州和联邦政府以及私营企业的出资,也就是通过联邦资金释放更多私人资本,“到完成时,在美国可能有七家、八家、九家、十家新工厂。”她预计,各州将为芯片设施争夺联邦资金,而商务部将有透明的资金发放程序。

去年以来,美国国会两党议员不断提出鼓励美国芯片产业发展的法案,如“2020美国晶圆代工法案”(AFA)、“为芯片生产创造有益的激励措施法案”(CHIPS)。CHIPS法案还被纳入拜登提出的2.3万亿美元基础设施计划,于今年早些时候颁布,批准了半导体制造激励措施和研究计划,但尚未提供资金,拜登也曾呼吁拨款500亿美元,促进半导体生产和研究。

此前,苹果、亚马逊、谷歌、微软等 科技 巨头联手包括英特尔、高通、台积电等在内的芯片产业链企业,组建了一个游说团体——美国半导体联盟(SIAC),目标便是向美国政府施压,要求美国国会为CHIPS法案提供500亿美元资金。

台积电、三星等均已计划在美国扩建芯片厂的情况下,一场对于政府补贴政策的争夺已然展开。早在去年5月,台积电便宣布将在美国亚利桑那州投资120亿美元新建12英寸厂,预计将在2024年建成投产,初期月产能为2万片5nm芯片,而这一计划的投资与产能规模在今年被多次曝出仍在扩大。

在向美国得州政府提交的文件中,三星也披露了其赴美建厂计划的具体细节:计划耗资170亿美元,10年内在当地创造约1800个就业机会,位于奥斯汀,面积700万平方英尺。三星还提醒说,该项目“竞争激烈”,美国亚利桑那州凤凰城、纽约北部的Genesee县及韩国替代地点都是奥斯汀的潜在竞争者。如果落户奥斯汀,将在今年二季度破土动工,预计在2023年第三、第四季度投入运营,传闻将用于生产先进的3nm制程。三星明确要求在20年内,得州特拉维斯县和奥斯汀市对三星芯片厂的税收减免将达约14.8亿美元,高于先前提到的8.055亿美元。

谈及美国积极复兴半导体制造产业,张忠谋认为,美国做事永远是“胡萝卜与棒子”一起,补贴只不过短期几年而已,不能弥补长期的竞争劣势,过了补贴政策的那几年,还是要看实力。

供应链安全被打破

持续增长的旺盛需求正在拉长半导体的景气周期。不只是美国,韩国、日本、欧洲等国家或地区都在吸引半导体制造回流。日本政府已经承诺扩大现有约2000亿日元的基金规模,支持国内的芯片制造行业。韩国政府业宣布为本土芯片产业提供1万亿韩元长期贷款,扩张8英寸晶圆厂产能,并增加材料和封装投资。欧盟提出的“2030数字指南”计划的目标之一便是到2030年,欧洲半导体生产至少占据全球产值的20%。

伴随分工模式兴起,半导体产业曾被视为全球化程度最深的产业之一,基于2019年的数据,在对整个产业附加值的贡献中,有6个国家和地区(美国、韩国、日本、中国大陆、中国台湾和欧洲)的贡献度都至少达到8%。但经历这一轮“缺芯潮”,出于维护供应链安全的考量,半导体产业正在向本地收缩,中国也不例外。

波士顿咨询曾作出预测,假设在每个地区建设完全自给自足的本地供应链,将需要9000亿~1.225万亿美元的增量前期投资,并导致半导体价格整体上涨35%~65%,最终导致消费者电子设备成本上升。

“趋势已经很明显,这在日本厂商的产品中得到充分体现,拆开日本的电子产品,会发现其使用的芯片基本上都来自日本,未来各地也会遵循这样的趋势,简单说就是在哪里设计,就要在哪里生产。”上海一家芯片设计公司CEO刘东(化名)告诉《中国新闻周刊》。

中国半导体行业协会副理事长、中国半导体行业协会集成电路分会理事长叶甜春认为,美国、欧盟强化本土产业链,缺芯固然是一项因素,但根本原因是对供应链安全的一种担心。芯片产业链全球化发展的地域分工,导致有些地区的工业空心化,现在各地希望在本地建立一个至少能够维持最小可行制造能力的产业体系。

但在他看来,欧美要建设本土晶圆制造业是很困难的,这是一个成本、供应链体系和产业生态的问题。首先供应链企业要跟过去,把供应链重建起来,经济代价和后续的运维成本会非常高昂;其次,发展制造业需要人才资源作为支撑,欧美高校的人才体量能否支撑制造产业的重建,也值得考量。“继续创新”或许是欧美发展制造业的一条路径,但通常意义上的产业回流是很难操作的。

对于中国当下的芯片产业前景,叶甜春在接受《中国电子报》采访时指出,国内集成电路存在“卡脖子”问题,在部分领域显得被动,但是跟10年前近乎“休克”的状态相比,是完全不一样的。但他担心的是,眼前的问题得到缓解之后,对后续的布局缺乏紧迫感,耽误两年然后发现“卡脖子”这个问题始终存在。

他的建议是,对中国而言,首先是确保供应链的安全,28nm以上的供应链要实现绝对安全,14nm、7nm的技术短板也要尽快补齐。此外还要锻造长板,真正摆脱“受制于人”需要掌握足够的反制手段。要把握好全球化分工与供应链产业链自主可控的“度”。

国产替代如何加速

刘东注意到,其实从去年开始,国内的芯片厂商,包括一些终端产品厂商,已经在将供应链逐步从境外转移至中国大陆,当时主要是受到华为被制裁事件的冲击,随着这一轮“缺芯潮”爆发,这一趋势将更加明显。

深迪半导体今年为国内一家一线手机厂商供应六轴IMU惯性传感器芯片,深迪半导体公共关系负责人黄杜告诉《中国新闻周刊》,从2019年第一次送样,经历两年的测试才最终谈成,“对于手机厂商更换一款芯片的成本并不小,因此一旦习惯于采购外国厂商的芯片就没有动力冒风险更换。”

而多位国内手机厂的供应商向《中国新闻周刊》证实,在消费电子领域,国内终端厂商今年都在转移产业链,“能用国产替代的都尽可能使用国产替代,就算国内供应商无法做主力供应商,也会让其作为辅助供应商。”

徐鸿涛甚至认为,这次“缺芯潮”的一个原因便是国产替代导致代工厂新产品导入规模增长,“比如原来一家代工厂的产能分配中,量产与新产品导入的比例可能是8:2,但随着新产品导入的需求增加,就挤占了量产部分的比例分配,其中部分原因便是国产替代和产能紧张导致开辟新供应商需求的加剧,一款新产品都要经历漫长新产品导入才能量产。”

不仅是终端厂商在更多启用国内芯片厂商的芯片,一些国内的无晶圆厂商也开始将产能向中国大陆转移。

对于刘东的公司而言,与其合作的代工厂遍布中国大陆和台湾,韩国、美国。“只是每家投产多少不一,一方面是要为特定种类的芯片寻找更适合的工艺,另一方面也是为了规避风险。但是一旦产能全球性紧缺,即使产能再分散,风险也难以回避。”刘东反问,“这一轮‘缺芯潮’中,已经可以看到地方保护色彩加重,比如一家韩国代工厂,面对一位韩国客户与中国客户的需求时,他会怎么选择?”

一家三星投资的芯片设计公司负责人告诉《中国新闻周刊》,正是由于三星背书,其产能几乎未受影响,反而扩张产能争抢到产能紧缺的竞争对手的订单。

用刘东的话来说,“大家都变得不那么有操守”。这在一定程度上也源于政府的干预,前述刚刚成立的SIAC便在公开信中称,“当行业努力纠正短缺造成的供需失衡时,政府应该避免干预。”外界认为这暗指美国政府此前施压包括台积电在内的代工厂保证 汽车 芯片产能。

有中芯国际人士告诉《中国新闻周刊》,中芯国际在分配产能时会从终端应用的角度考虑,也就是如果某款芯片缺失,会不会影响普通人生活,甚至国民经济,“会仔细甄别企业的产能需求,依企业真实需求而定,也不会多给企业产能。”

多位业内人士都感慨,在这一轮“缺芯潮”中更能看到中芯国际的意义。“如果产能在国内,遇到疫情这样的极端情况,至少还能见面沟通,但如果投产在韩国、中国台湾的代工厂,连见面协调的可能都没有。”一位芯片厂商负责人透露,从去年开始,公司就在将产能从境外逐步转移至中国大陆,目前已接近一半,甚至直接邀请一家国内代工企业入股,“也是为了未来更顺畅地转移产能”。

这样的产能转移不止发生在某一家公司身上,姚海平也坦言,公司会将中芯国际14nm、12nm制程作为主打的平台,“14nm以下先进制程代工其实可选余地并不多,无非是三星、台积电、中芯国际等几家。现在中芯国际的先进工艺的产能利用率还不高,所以今年其扩张产能集中在28nm等成熟制程,因为其先进制程工艺刚刚开发出来不久,国内的设计公司做出针对的设计需要时间,估计在明年年中中芯国际先进制程产能也会变得非常饱满。”

中国缺少的不仅是先进制程的产能,其实,目前市场上20nm以上工艺节点产能占据了82%,更多的芯片产品依赖成熟制程产能。

“国内除了中芯国际和华虹,形成量产能力的也就是华润上华,但每月8英寸晶圆的产能可能只有两三万片,确实太少,可能都无法支撑大一点的客户。新的代工厂产能完全跟不上,特别是目前一些产品需要特定工艺,比如BCD高压,其实只有中芯国际、华虹、华润上华这三家公司有技术准备,再无其他选择,这就是目前的现状。”前述中芯国际人士告诉《中国新闻周刊》。

黄杜提到,“前一段时间政府征求对行业支持政策的意见建议,我们提出除了鼓励主要以线宽制程为标准的先进标准工艺,也要支持不依赖于线宽的MEMS特色工艺,MEMS惯性传感器芯片在人工智能物联网时代将会获得越来越广泛的应用。”

MEMS工艺是芯片制造的一种特殊工艺,被广泛应用于惯性传感器芯片制造,而惯性传感器芯片已经进入每一部智能手机,手机横屏与竖屏视角的转换便依赖这颗芯片实现。

“如今各地晶圆厂烂尾的情况已经让政府感到担忧,但总体而言,大陆的产能仍然很短缺。”有晶圆厂商负责人告诉《中国新闻周刊》,“几年前公司原本计划投资建设晶圆厂,计划投资50亿元,年产能为1万片8英寸晶圆,但之后项目夭折,原因便是地方政府不再支持。” “当时项目遇到国家收紧半导体投资,地方政府对于项目获得国家资金支持没有信心,就需要地方承担大部分资金压力。”这位负责人说,工厂从开工到“投片”需要3年时间,而根据当时的测算,8年才能回本,这段时间对于地方政府来讲过于漫长。

当下,政府对于晶圆厂的支持无疑举足轻重,中芯国际创始人张汝京在总结项目能够获得成功的条件时就说到,要有政府支持,中央政府通常是在政策和税务上的支持,地方政府通常是给予土地和项目奖励等支持,为了引进一些新项目,需要各级地方政府制定一些准入的指导。

他向《中国新闻周刊》建议说,通过国家发改委窗口指导,一定程度上避免错误的投资导致的国家财产和资金的损失的考量下,可以积极推动国家需要的这类半导体公司。但是如果管控过于严苛,也可能会把这个产业的发展遏制住,减缓国家集成电路与半导体产业的发展。“投资金额小于10亿元以下的,按现有方式进行备案;对于政府投资金额低于某一数位的,如50亿元以下的,由省市相关发改委窗口指导;金额更大的由上一级的发改委管控。至于民企或外资为主的,因为政府担的风险较小,可适度放宽指导窗口。”

在叶甜春看来,此前多地都爆出芯片制造的“烂尾”工程,是因为个别项目在市场定位、技术研发、团队配置等方面没有做好准备,仓促上马。对于做好准备的项目,该上马还是要上马。

他指出,据不完全统计,国内逻辑IC存在40万片12英寸的月产能缺口,存储器至少缺20万~30万片月产能。保守估计,月产能缺口在60万~70万片。整体产能缺口这么大的时候,应该更大规模、更有效率地扩产。“中国貌似缺乏最新的技术和产品,但是全球80%以上的产品用不到最尖端制程,14纳米以上制程能覆盖绝大部分需求——虽然市场份额可能只有百分之六七十,但这上面有大量文章可做。”

英特尔高调进军芯片代工市场,欲上演三国争霸

众所周知,智能手机行业集成芯片供应基本由高通、苹果、三星、海思麒麟、联发科这些半导体巨头公司完成,但三星电子外,其它芯片制造商更多担任芯片设计工作,实际制造部分通常交给台积电这类第三方代工公司完成。虽然三星电子凭借8nm射频芯片制程工艺和更低的生产制造成本,得以在芯片代工市场分得一杯羹,但份额始终有限。

近日,芯片代工市场再迎新巨头入局。7月27日,向来以PC芯片制造供应出名的英特尔高调宣布入局芯片代工市场,公布了自家的工艺路线图和全新的Intel 20A制程工艺。

其中,以往的命名方式有所改动,每个制程工艺都附带了相应的创新技术。比如此前的10nm ESF工艺更名为Intel 7,基于FinFET晶体管优化,将每瓦性能提升10%;更名为Intel 4的7nm工艺,采用EUV光刻机技术,用超短波长的光,刻印极微小的图样,带来每瓦20%的性能提升和芯片面积缩减。

当然,笔者更关心的是,英特尔介绍的Intel 20A制程工艺。凭借RibbonFET工艺GAA晶体管架构和PowerVia背面电能传输网络技术的结合,英特尔喊话高通试图寻求合作,但现实状况却是“郎有情妾无意”。

那么,台积电、三星珠玉在前,英特尔凭什么能拿下高通骁龙芯片的订单?Intel 20A制程工艺相比台积电5nm制程工艺是否存在优势?如果英特尔真拿下高通订单,对芯片代工行业会带来哪些影响?这些问题值得我们去思考。

我们知道,当前芯片代工市场台积电主要应用5nm制程工艺,三星则推进8nm射频芯片,尽管产能能效、工艺水准有所不同,但综合来看二者都属于FinFET工艺,这是一种互补式金属半导体晶体管。因为形状与鱼鳍相似,也被叫做鳍式场效应晶体管,能改善电路控制并减少漏电流,缩减晶体管闸长,使得芯片集成面积进一步缩减,有利于高集成芯片的工艺打磨、改进。

但半导体元器件发展到5nm工艺节点后,鳍式晶体管结构越来越无法满足晶体管之间的静电控制,尺寸进一步缩小情况下容易发生漏电现象。因此Intel 20A制程上,英特尔舍弃了市场主流的FinFET晶体管结构,转向GAA晶体管(全环绕栅极晶体管),有意思的是,此前三星明确表示会在自家3nm节点、台积电宣布会在2nm节点引入此项全环绕栅极晶体管结构。

对比之下反而英特尔走在了工艺节点前端,相比主流的FinFET晶体管架构,GAA晶体管开关速度更快,能实现与多鳍结构相同的驱动电流,占用空间更小;加上英特尔自身的顶级芯片制造商定位,并不缺芯片制造、极限环境测试技术经验,还在全球多地开设晶圆厂提升自家产能。

新的工艺节点加上自家首创、能优化信号传输的PowerVia传输网络,加上高数值孔径EUV技术以及晶圆厂投产,让新入局的英特尔信心满满,喊话高通寻求合作,但高通公司是否愿意信任英特尔,还得看实际成片良品率。

我们知道英特尔向来有牙膏厂“美名”,高通骁龙芯片也不例外。以骁龙865芯片为例,同款芯片模型按良品率好坏、三丛集架构调整,组合出骁龙865 Plus、骁龙870多款产品,精准收割不同需求消费者。倘若英特尔与高通骁龙两大牙膏厂联手,那么手机集成芯片性能将被再度精分切割,同代芯片模板衍生出更多的芯片数目,并非没有可能。

面对英特尔信心满满的喊话,高通公司回应称:高通公司对英特尔决定成为代工厂,并投资领先节点技术感到高兴。但当前战略合作伙伴仍是台积电和三星,高通公司正在评估英特尔公司技术,还没有具体的产品计划,总体来说弹性供应链会使高通公司的业务受益。

尽管英特尔CEO表示正在加快制程工艺创新,以确保在2025年制程性能领先业界,但就目前来说,高通这类半导体巨头对英特尔在高集成手机芯片制造工艺、极限环境测试等环节的技术、经验积累都抱有怀疑态度。出于对高集成度芯片良品率和调教经验的需求,主打PC芯片制造的英特尔仍需要拿出实际的成片,为高通这类半导体公司提升信心。

相较台积电的5nm工艺、三星的8nm射频芯片制程工艺,虽然率先应用GAA晶体管结构,但英特尔在手机芯片代工生产工艺、极限环境测试环节都有不小的追赶距离。那么,拥有PC芯片主导话语权的英特尔为何进军代工市场,能否改变当前全球缺芯的市场格局呢?

我们知道,因为全球疫情、台积电产能供不应求、晶圆厂火灾等多重原因,全球市场缺芯的局面还要延续,英特尔同样如此,积极投资布局芯片代工除过自给自足之外,更多看重需求过剩的芯片代工市场机遇。对台积电、三星来说,尽管英特尔目前仍存在不小的技术、经验差距,但新兴的晶体管结构,高数值孔径EUV技术加上英特尔在PC市场的积累,英特尔追赶起来并不会太难。

其次,重新崛起的AMD芯片,相比英特尔10代、11代无论制程工艺还是核心架构性能、功耗控制都有不小优势,加上更低的价位,AMD芯片对英特尔市场冲击力度不小,为了拓展额外的盈利业务,英特尔瞄准芯片代工市场试图与高通联手,也就不足为奇了。

当然,对芯片代工市场而言,随着智能物联行业不断发展,越来越多的家居产品需要智能芯片提供AI性能支撑,加上庞大的智能手机群体和PC产品,台积电、三星需要不断地升级产能来供应市场,但随之而来的是芯片制造成本不断提升,市场需要新人入场来缓解芯片短缺局面,拉低市场行情,让芯片、PC硬件、手机芯片价格回归正常水准。

最后虽然英特尔入局能给丢失华为重要客户资源的台积电带来竞争压力,但就目前全球缺芯的局面来说,英特尔入局对全球缺芯局面最多只能起到缓解作用,要想半导体市场回归正常还需要市场调节和更多的企业产能担当。

在笔者看来,自信满满拓展新业务的英特尔入局对自身发展,芯片市场都是有利的。不得不说的是,在成熟的台积电芯片制造产业链面前,英特尔需要良品率过关的成品,博取半导体企业信任,短时间内台积电制造工艺仍有不小的差距,高通观望的态度就是佐证之一。