【Lynn写点週报】格罗方德为何放弃7nm製程,稳固台积电先

浏览量793 点赞291 2020-06-12
【Lynn写点週报】格罗方德为何放弃7nm製程,稳固台积电先

过去晶圆代工战争下,从 180/130nm 到 14/16nm 节点,每一家厂商都在竞争最新的製程,试图将电晶体的体积尽可能地缩小,降低电阻,在相同体积的晶片上带来更好的效能及功耗表现,争取晶片订单,但今年却有反常的状况发生,晶圆代工厂对于 7nm 製程的开发纷纷抱持着谨慎态度,投资明显趋于保守。

2018 年 8 月 27 日,总部位于美国,世界规模第二大的专业晶圆代工公司格罗方德在官网上发布了一则名为「GLOBALFOUNDRIES Reshapes Technology Portfolio to Intensify Focus on Growing Demand for Differentiated Offerings」的公告:宣布暂缓 7 奈米的製程开发,专注在获利高的成熟 14/12nm 产线──退出晶圆代工的先进製程竞赛。

巧合的是,先前台湾的联华电子也已宣布不再投资 12nm 以下的先进製程,同样专注在多样化的产品线,终结过去 18 年不断追赶先进製程的策略。随着 2018 年逐步踏入年底,晶圆代工公司纷纷暂停追赶先进製程,目前只剩台积电一家达成 7nm 製程的量产,为何半导体公司纷纷放弃先进製程,独留给台积电一间独吞?

Lynn 对这个问题感到非常好奇,虽然我本身不是半导体业的专业人士,但仍想从科普的角度来对晶圆代工产业分享一些看法,因为是较粗浅的看法,我决定採用三个面向来检视自身的想法,以确保较高的正确性,包含:投资成本、市场客群及财务结构。本周 Lynn 将跟各位一起讨论这次格罗方德放弃 7nm 先进製程背后的商业考量。

格罗方德放弃 7nm 製程,朝成熟製程多角化前进

由阿拉伯基金投资的格罗方德宣布改变先进製程的投资策略,将暂缓 7nm 製程开发,转为发展 14/12nm 製程平台上的多角化产品,像是 RF、嵌入式记忆体、低功耗晶片等等,并进行「组织重整及裁员」,布局自动驾驶、IoT 及 5G 领域。

此外,格罗方德也将 ASIC 设计及开发部门独立拆成 100% 持有的子公司,为客户提供 7nm 的先进设计产品,代工部分则会另寻供应商,不由格罗方德本身代工。格罗方德也表示,现阶段及未来几年 14nm 的产品仍是客户的需求主力,将专注发展多角化产品来满足客户的需求,而不选择昂贵的先进製程投资。

Lynn 将格罗方德的公告浓缩成上述这两段文字,透露出两个重要讯息:第一是投资 7nm 製程的风险太高,即使在未来几年,格罗方德客户的主力仍是以 14/12nm 平台为主,贸然跟进 7nm 不但昂贵,而且风险很高。第二是 ASIC 领域仍有发展潜力,而先进製程仍是追求 ASIC 晶片效能的首要方式,因此格罗方德选择只做「设计」,并将代工外包,也说明代工 ASIC 晶片的获利潜力仍小于追赶先进製程的投资成本。

投资成本:7nm 製程需要重新投资,光刻技术由 DUV 转 EUV
【Lynn写点週报】格罗方德为何放弃7nm製程,稳固台积电先
Sources: Semiconductor Engineering

为什幺格罗方德认为投资 7nm 先进製程的风险这幺大呢?随着摩尔定律的逼近,物理限制让半导体製程的进步难度越来越高,电晶体的大小受到原子的物理限制,结构越趋紧密,产线的良率控制难度也就更高。

在 10nm 以下製程,为了将更多、更小的电晶体塞在积体电路内,首先面临的挑战是光刻技术的限制──14/16nm 製程需要使用 DUV 进行二次曝光,到了 10nm 及以下的製程,厂商则需要使用三次至四次曝光技术,耗费较多的工序及能耗,成本上相对不理想。

因此半导体厂商需要由传统的 DUV 转为投入 EUV,利用解析度较高的 EUV 设备进行一次至两次光罩曝光,将晶片电路图投射在基板上。对于半导体厂来说,转进 EUV 代表光刻设备的重新投资。

EUV 主要由 ASML 生产,一台要价 1.8 亿美元,台积电今年的资本支出预计高达 100 亿美元左右。台积电初期还是使用 DUV 生产 7nm 晶片,EUV 要等到明年才会完全採用,资本支出很可能更高──这笔庞大的资本支出不是每一间公司都有能力承担的风险,盲目跟进可能有过度投资的风险。

格罗方德整间公司的年营收仅有 55 亿美元,在评估未来一到两年客户对 7nm 製程的採用率及投资效益后,结论是投资 7nm 製程的风险非常高。

市场客群:格罗方德遭到 AMD 转单,先进製程倚赖规模化生产,投资回收困难
【Lynn写点週报】格罗方德为何放弃7nm製程,稳固台积电先
Sources: Glocal Foundry Annual Report 2017

目前市场上预计第一批採用 7nm 製程仅有处理器客户群,像是苹果、高通、华为、NVidia,应用主要都在 CPU 及 GPU 这些以效能及功耗为导向的晶片组,应用在市场规模最大的手机、运算中心、个人电脑及绘图处理。

这些厂商都属于一级客户:作为市场的领先厂商,最新製程的产品往往都要赶第一时间推出来抢佔市佔率,要求的出货量不但大,而且良率一定要有合格水準以上──对晶圆代工厂来说是非常严苛的标準,因此他们的订单通常只有最先完成製程研发的龙头厂商可以取得。举例来说,今年苹果 A12 处理器在 9 月底就需要完成出货,苹果手机的年出货量好几千万台,晶圆代工厂的良率及产量必须跑在最前面才有办法满足客户需求。

然而根据新闻,上述的客群今年已经将 7nm 订单交给已经量产的台积电。格罗方德即使完成 7nm 製程研发及量产,在无法争取以上大型客户的情况下,其他规模较小的客户群也负担不起先进製程的高订价──甚至是原先的母公司 AMD 为了追赶 Intel 的处理器效能,都愿意付出高额违约金,设计直接跃进至 7nm,将代工订单从格罗方德转进台积电,效能直接压倒 Intel 卡关很久的 10nm 製程。

题外话:其实只要 Intel 找台积电代工,处理器也能直接跃进至 7nm 製程,但是 Intel 本身也有代工业务,最高利润的产品没办法不给自家人。Intel 预计把产能开给自家的高阶处理器,导致最近 Intel CPU 严重缺货,通路价猛烈飙涨。

Acer 及 HPE 也纷纷跳出来公开讨论 Intel 八代 CPU缺货的问题,这对电脑市场及运算中心的影响不小,缺货会间接推动客户改採 AMD 处理器的可能性,这项消息让华尔街对 AMD 有了更大的想像,促使其股价持续上涨。

回到正题,在格罗方德丧失了这笔 AMD 订单后,即使完成 7nm 研发,以格罗方德现有的客户群,营收主要来源仍会来自 28nm 及 14nm 系列的成熟产线,先进製程的产能满载率肯定不太理想,自然没有理由再冒庞大风险投资 7nm 製程,只能转向投资成熟产线特规化,以多角化策略来取得利基市场。

但格罗方德也没有完全放弃 7nm 市场,旗下的 ASIC 部门负责高效能 ASIC 晶片的业务,为的是争取高速处理晶片的市场,这些讲求效能的产品短期内一定都会走向最新的 7nm 製程,包含资料运算中心、虚拟货币矿机、AI 运算及其他特殊用途的高效运算市场。

然而这个部门仅负责设计,代工业务部份会外包给其他晶圆代工厂,为了避免业务冲突及管理上考量,这个 ASIC 部门将独立分拆成子公司。

财务状况:格罗方德营运亏损下无法在先进製程持续竞争,负债也正在攀升

格罗方德是由 Mubadala Investment Company旗下 Advanced Technology Investment Company100% 持有的私人公司,无法取得个别财报,仅能从 Mubadala Investment Company 揭露的 2017 年财报来判别其营运状况。

但 Lynn 能掌握的线索不多,由于格罗方德是併入 Mubadala 的合併报表,2017 年母公司营运为亏损 5.6 亿美元,且发现格罗方德的负债从 2016 年的 1.45 亿美元增加到 2017 年的 2.09 亿美元,Mubadala 其他的投资项目负债金额没有显着增加。

由此判断,Mubadala 的亏损可能部分来自格罗方德,晶圆代工业务持续在借钱投资。除此之外,格罗方德从 2018 年陆续传出裁员的消息,先前 6 月传言裁员 5%,9 月又说要裁另一波,财务状况应该不甚理想。

即使背后金主是阿拉伯的主权基金,不代表母公司允许格罗方德无限制的烧钱,成为基金的无底洞钱坑,格罗方德过去 10 年持续在亏损。因此在财务面来说,格罗方德投资 7nm 製程确实风险很大,特别是尚未实现获利以前,应该专注在营收主力的成熟製程,先求获利向投资人交代。

全球第二大的格罗方德退出,未来晶圆代工产业是不是由台积电独霸了?

这项消息对于台积电是否为利多还有待观察。虽然未来 7nm 製程将由台积电独霸,但 1~2 年内晶圆代工厂的营收主力还是会停留在 28nm 至 14nm 製程的产品,格罗方德这次将资源集中投入在 14/12nm 系列产品,无非是瞄準市场规模最大的部分,直接跟台积电及其他晶圆代工厂竞争。

因此这些退出先进製程的晶圆代工厂,会与台积电在成熟製程展开更激烈的竞争。对于台积电来说,并不是完全有利的消息,短中期内反而有不利的影响。这场晶圆代工大战还会持续下去,只是随着先进製程的投资门槛越来越高,各家的策略不再一昧竞争先进製程,而是各自寻找产品利基点,分食这一块半导体市场大饼。