台积电一家独大 芯片纳米制程未来趋势如何？

芯片行业对于数字的高度敏感，越来越成为晶圆代工厂商以及芯片厂商的“紧箍咒”。对于处于金字塔尖的巨头们来说，不无例外。

近日供应链传出消息，称晶圆代工巨头台积电已经赢得了2019年苹果A13芯片的独家订单，加上此前的高通、华为、英伟达等厂商的订单，明年台积电在全球专业晶圆代工市场份额有望升至60%。而在2018年上半年，台积电全球市场占有率已经达到56%，也就是说，全球有一半以上的半导体、芯片都来自于台积电。

对于先进制程的热情投资来自于芯片市场的需求爆发。比如华为明年推出的麒麟990以及高通骁龙的855（8510）都需要更先进的制程来提高市场的竞争力。集邦拓墣产业研究院分析师姚嘉洋对第一记者表示，制程越先进，面积越小，性能提升的同时功耗也会降低，一般来说，10nm对16nm，功耗大约会下降20%到30%。数字越小则代表了越先进的技术水准。

但从分析机构提供的数据来看，无论是芯片厂商还是晶圆代工厂商，越往“金字塔”走，承担的压力就越大。国际半导体市场研究机构ICInsights最新的报告指出，预计2018年全球四大纯晶圆代工厂中，除了台积电，GlobalFoundries、联华电子和中芯国际每晶圆平均收入都在下降。

ICInsights预测，未来5年能有能力投入先进制程的晶圆代工厂，只有台积电、三星以及英特尔，激烈竞争之下，一定会让定价压力一路延烧到2022年为止。

选手“退赛”

在过去，半导体市场的重点一直围绕着传统的芯片微缩，在器件中加入更多功能，然后在每个工艺节点上缩小器件。

然而到了最近几年，芯片在每个节点处的微缩都变得更加昂贵和复杂。如今，只有少数人能够负担得起在先进节点上设计芯片的费用。根据IBS的数据，仅IC设计成本就从28nm平面器件的5130万美元跃升至7nm芯片的2.978亿美元。

ICInsights表示，台积电能保持一枝独秀的地位，主要原因就是其几乎垄断了最先进制程工艺节点的市场。

事实上，全球四大晶圆代工厂每片晶圆的平均营收在2014年已经触顶，达到1149美元，之后一路缓跌至2017年。ICInsights指出，制程技术的先进与否，影响了每片晶圆营收的高低，0.5?8英寸矽晶圆每片平均营收只有370美元，20nm以下12英寸晶圆每片平均营收却达6050美元。若以平方英寸平均营收来看，0.5?制程技术与20nm以下制程技术，前者的平均营收7.41美元，远远不如后者的53.86美元。

出于市场的压力，部分晶圆代工巨头开始选择“停下脚步”，检讨不断“烧钱”投入先进工艺后带来的后果。

在今年8月，格芯（GLOBALFOUNDRIES，原名格罗方德）正式对外宣布搁置7nmFinFET项目，并调整相应研发团队来支持强化的产品组合方案。在第一财经记者获得的一份资料中，格芯表示，在裁减相关人员的同时，一大部分顶尖技术人员将被部署到14/12nmFinFET衍生产品和其他差异化产品的工作上。

“客户对半导体的需求从未如此高涨，并要求我们在实现未来技术创新方面发挥越来越大的作用。”格芯首席执行官汤姆·嘉菲尔德（TomCaulfield）表示，“今天，绝大多数无晶圆厂客户都希望从每一代技术中获得更多价值，以充分利用设计每个技术节点所需的大量投资。从本质上讲，这些节点正在向为多个应用领域提供服务的设计平台过渡，从而为每个节点提供更长的使用寿命。这一行业动态导致设计范围到达摩尔定律外部界限的无晶圆厂客户越来越少。我们正重组我们的资源来转变业务重心，加倍投资整个产品组合中的差异化技术，有针对性地服务不断增长的细分市场中的客户。”

而在前不久，也有消息称英特尔将会把旗下的技术和制造业务拆分为三个不同部门，这被外界理解为10nm工艺迟迟无法大规模量产所导致的结果。

不管怎样，联电与格芯先后退出先进制程军备竞赛，加上英特尔的10纳米制程处理器量产出货时程再度递延到2019年底，均显示先进制程的技术进展已面临瓶颈。

金字塔尖的竞争

三星似乎是目前台积电在先进制程“数字游戏”中的唯一对手。

在近几年来，三星在先进制程工艺方面一再取得对台积电的领先优势，14/16nmFinFET、10nm工艺均先于台积电投产，而在台积电分析师会议举行的同一天，三星宣布使用极紫外光刻技术（EUV）的7nmLPP工艺开始生产，叫板意味十足。

对于三星的动作，台积电高调反击表示，手上已有100个7nm的流片客户，应用在AI领域的高速运算芯片占多数，更重要的是，2019年第二代采用EUV技术的7nm将贡献10亿美元营收。

其中一位客户就是华为，有消息称海思麒麟990目前正用台积电7nmPlusEUV的工艺设计，预计在2019年一季度正式流片，而一次流片就至少花费3000万美元，但华为并没有对此作出回复。

而在高通的4G/5G峰会上，华为也是被提及最多的竞争对手。而为了“反制”对手，高通也在加快芯片模组的出货节奏。现场的一名高通工作人员对记者表示，目前高通正在把AI的能力，覆盖到更多的芯片组合中，包括骁龙675的AI性能提升了50%。

过去，三星电子与高通的合作可谓紧密，但由于三星7nm工艺迟迟未上，分析师称高通最新的顶级移动芯片骁龙8150有可能转由台积电代工，不过，在三星第二代采用EUV工艺的7nm芯片量产后，又迎来了变数。

“纯晶圆代工厂每片晶圆的平均收入在很大程度上取决于工艺技术的最小特征尺寸。”ICinsights最新的统计显示，2018年，0.5μm/200mm每片晶圆的平均营收（370美元）和小于20nm/300mm每片晶圆创造的营收（6050美元）之间的差异超过16倍。

正是因为台积电小于45nm的工艺产品占其营收的大多数，这就使得该公司每片晶圆的营收在2013年到2018年之间保持2%的年平均复合增长率。但GlobalFoundries、UMC和中芯国际在这个周期内的年平均复合增长率则下滑了2%。而这也是三星为什么在疯狂投资先进制程的原因。

但对于大多数这一领域的游戏玩家来说，并不是说成熟的制程市场没有机会。

“减轻前沿技术领域的投资负担将使格芯能够对物联网、IoT、5G行业和汽车等快速增长市场中对大多数芯片设计人员真正重要的技术进行更有针对性的投资，”Gartner研发副总裁SamuelWang表示，“虽然最先进技术往往会占据大多数的热搜头条位置，但鲜少有客户能够承担为实现7nm及更高精度所需的成本和代价。14nm及以上技术将在未来许多年继续成为芯片代工业务的重要需求及驱动因素。这些领域将有极大的创新空间，可以助力下一轮科技发展狂潮。”

更多的代工厂商应该重点关注为高增长市场中的客户提供真正差异化的产品，比如自动驾驶、物联网和全球过渡至5G等新领域的强劲需求。