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新挑戰(zhàn)者中芯國際能否動搖臺積電霸主地位?

作者: 時間:2016-12-28 來源:半導(dǎo)體行業(yè)觀察 收藏
編者按:由于摩爾定律逼近極限,讓過去仰賴在制程上甩脫對手一個世代、降低成本綁住訂單,借以維持高毛利的作法將日益困難,因此未來朝向能管控成本的規(guī)模化,將成為未來晶圓代工廠豎立競爭力的方向。

  相較之下,用自己的資金自行建造工廠,不但讓國際大廠愿意將先進(jìn)制程交由代工而不用擔(dān)心其商業(yè)機(jī)密被盜取、更能充分發(fā)揮產(chǎn)線產(chǎn)能。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/201612/342141.htm

  不過真正讓曹興誠砸掉整個宏圖霸業(yè)、從此聯(lián)電再也追趕不上的分水嶺,還在于1997年的一場大火,與2000年聯(lián)電與IBM的合作失敗。

  我們在前述中提到,聯(lián)電的每個晶圓廠都是獨(dú)立的公司,「聯(lián)瑞」就是當(dāng)時聯(lián)電的另一個新的八吋廠。在建廠完后的兩年多后,1997年的八月開始試產(chǎn),第二個月產(chǎn)就沖到了三萬多片。該年10月,聯(lián)電總經(jīng)理方以充滿企圖心的口吻表示:「聯(lián)電在兩年內(nèi)一定干掉臺積電!」不料兩日后,一把人為疏失的大火燒掉了聯(lián)瑞廠房?;馂?zāi)不僅毀掉了百億廠房,也讓聯(lián)瑞原本可以為聯(lián)電賺到的二十億元營收泡湯,更錯失半導(dǎo)體景氣高峰期、訂單與客戶大幅流失,是歷史上臺灣企業(yè)火災(zāi)損失最嚴(yán)重的一次,也重創(chuàng)了產(chǎn)險業(yè)者、賠了100多億,才讓臺灣科技廠房與產(chǎn)險業(yè)者興起風(fēng)險控制與預(yù)防的意識,此為后話不提。

  在求新求快的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),只要晚別人一步將技術(shù)研發(fā)出來、就是晚一步量產(chǎn)將價格壓低,可以說時間就是競爭力。在聯(lián)瑞被燒掉的那時刻,幾乎了確定聯(lián)電再也無法追上臺積電。

  2000 年與IBM的合作,對聯(lián)電來說又是一次重?fù)簦瑓s是臺積電翻身的關(guān)鍵。

  隨著半導(dǎo)體元件越來越小、導(dǎo)線層數(shù)急遽增加,使金屬連線線寬縮小,導(dǎo)體連線系統(tǒng)中的電阻及電容所造成的電阻/電容時間延遲(RC Time Delay),嚴(yán)重的影響了整體電路的操作速度。要解決這個問題有二種方法──一是采用低電阻的銅當(dāng)導(dǎo)線材料;從前的半導(dǎo)體制程采用鋁,銅的電阻比鋁還低三倍。二是選用Low-K Dielectric (低介電質(zhì)絕緣)作為介電層之材料。在制程上,電容與電阻決定了技術(shù)。

  當(dāng)時的IBM發(fā)表了銅制程與Low-K材料的0.13微米新技術(shù),找上臺積電和聯(lián)電兜售。該時臺灣半導(dǎo)體還沒有用銅制程的經(jīng)驗,臺積電回去考量后,決定回絕IBM、自行研發(fā)銅制程技術(shù);聯(lián)電則選擇向IBM買下技術(shù)合作開發(fā)。然而IBM的技術(shù)強(qiáng)項只限于實驗室,在制造上良率過低、達(dá)不到量產(chǎn)。到了2003 年,臺積電0.13 微米自主制程技術(shù)驚艷亮相,客戶訂單營業(yè)額將近55億元,聯(lián)電則約為15億元。再一次,兩者先進(jìn)制程差異拉大,臺積電一路躍升為晶圓代工的霸主,一家獨(dú)秀。

  Nvidia 執(zhí)行長兼總裁黃仁勛說:「0.13微米改造了臺積電?!?/p>

  現(xiàn)在的聯(lián)電在最高端制程并未領(lǐng)先,策略上專注于12 吋晶圓的40以下納米、尤其28納米,和8吋晶圓成熟制程。除了電腦和手機(jī)外,如通訊和車用電子芯片,幾乎都采用成熟制程以控制良率、及提供完善的IC給予客戶。聯(lián)電積極利用策略性投資布局多樣芯片應(yīng)用,例如網(wǎng)路通訊、影像顯示、PC等領(lǐng)域,針對較小型IC設(shè)計業(yè)者提供多元化的解決方案,可是說是做臺積電不想做的利基市場。


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  臺積電的28納米制程早在2011年第4季即導(dǎo)入量產(chǎn)。反觀聯(lián)電28納米制程遲至2014年第2季才量產(chǎn),足足落后臺積電長達(dá)2年半時間。在28納米的基礎(chǔ)上聯(lián)電仍得和臺積電競爭客戶,故在28納米需求疲軟時臺積電仍能受惠于先進(jìn)制程、而聯(lián)電將面臨不景氣的困境。近來競爭趨烈,中芯也已在2015 年下半量產(chǎn)28 納米,故聯(lián)電計畫跳過20納米,原因在于20納米制程在半導(dǎo)體上有其物理局限,可說是下一個節(jié)點的過渡制程,效果在于降低功耗,效能上突破不大,因此下一個決勝節(jié)點會是16/14納米制程。

  聯(lián)電預(yù)計在2017年上半年開始商用生產(chǎn)14納米FinFET芯片,以趕上臺積電與三星,然而在隨著制程越趨先進(jìn),所需投入的資本及研發(fā)難度越大,聯(lián)電無法累積足夠的自有資本,形成研發(fā)的正向循環(huán),未來將以共同技術(shù)開發(fā)、授權(quán)及策略聯(lián)盟的方式來彌補(bǔ)技術(shù)上的缺口。

  二、最大的威脅者——三星


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  由李秉喆創(chuàng)立的韓國三星集團(tuán)是世界上最大的一家由家族控制的商業(yè)帝國,早期出口干魚、蔬菜、水果到中國東北去。1970年代生產(chǎn)洗衣機(jī)、冰箱、電視機(jī)等家電, 1980年代開始引進(jìn)美國先進(jìn)技術(shù)并和韓國半導(dǎo)體公司完成合并,家電、電信與半導(dǎo)體成為三星電子的核心業(yè)務(wù)。

  三星的晶圓代工事業(yè)的發(fā)展之所以能成功,蘋果可以說是一股最主要的助力。三星是動態(tài)隨機(jī)存取記憶體(DRAM)和快閃記憶體(NAND)的領(lǐng)導(dǎo)廠商,全球市占率達(dá)15.5%。故其始終掌握著iPhone的記憶體關(guān)鍵零組件,比如iPhone 4使用的快閃記憶體芯片來自三星、iPad顯示器也是由三星生產(chǎn)。

  再加上三星的電子產(chǎn)品,使用的是自家生產(chǎn)的處理器、如Exynos獵戶座;為了獲得蘋果的資源發(fā)展晶圓產(chǎn)業(yè)、同時不讓自己的產(chǎn)能過剩(若處理器僅用在三星自身產(chǎn)品上會有多余產(chǎn)能),其晶圓代工幾乎是用成本價吃掉蘋果單、記憶體打包一起折扣賣,來幫自己的晶圓代工練兵。


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  從iPhone的第一代芯片開始,蘋果一直向三星采購ARM架構(gòu)的芯片。2010年蘋果自主研發(fā)的A4芯片被搭載在iPad上正式發(fā)表、隨后又搭載在iPhone 4中。A4處理器雖出自蘋果,三星自家發(fā)表的S5PC100處理器和A4芯片上采用的內(nèi)核一模一樣,兩款芯片的電路設(shè)計上可以說是同一批人馬。后續(xù)的A5、A6、A7也都是三星生產(chǎn)。

  不過蘋果和三星在代工處理上的關(guān)系,直到三星在Android智慧型手機(jī)與蘋果的iOS開始起了摩擦。2011年蘋果正式起訴三星GALAXY系列產(chǎn)品抄襲iPhone和iPad、三星又反起訴蘋果侵犯其10項技術(shù)專利,蘋果與三星的專利訴訟戰(zhàn)幾乎遍及全世界。

  臺積電之所以一直沒辦法獲得蘋果訂單,是由于臺積電報價強(qiáng)硬,而蘋果迫使臺積電接受與三星同樣的成本價、另一方面是當(dāng)時臺積電廠房產(chǎn)能已經(jīng)滿載,無法接下蘋果如此大量的訂單。后來蘋果因與三星爭訟、力行「去三星化」政策,且三星在20納米制程的良率無法突破,最后只用來生產(chǎn)自家Exynos 5430(用在GALAXY A8)與Exynos 5433(用在GALAXY Note 4);臺積電20納米制程領(lǐng)先三星,同時臺積電已經(jīng)將產(chǎn)能擴(kuò)張完畢,最后才由臺積電首度拿下iPhone 6的A8處理器全部訂單。從另一方面而言,此舉也是蘋果試著掌握議價權(quán)的策略──蘋果樂于見到兩家代工廠的競爭,讓價格成了比拼芯片效能外的最佳籌碼。

  三星原先還在苦惱20納米制程的良率問題,忽然間竟直接殺到14納米制程了。造成這個驚人轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵因素,在于臺積電內(nèi)部所發(fā)生的泄密問題。

  梁孟松是加州大學(xué)柏克萊分校電機(jī)博士,畢業(yè)后曾在美商超微(AMD)工作幾年,在1992年返臺加入臺積電。臺積電在2003年擊敗IBM、一舉揚(yáng)名全球的0.13微米銅制程一役,其中便有他的功績。

  2009年,梁孟松因研發(fā)副總升遷不上的問題、憤而離開研發(fā)部門,帶走了自己的一組人馬投奔南韓。接下來的幾年,三星的制程突然研發(fā)快速進(jìn)步,從48、32、28納米的間隔時間急遽縮短,且三星的電晶體制程與臺積電的差異快速減少。合理來說,三星的技術(shù)源自于IBM,其電晶體應(yīng)是圓盤U狀,而非臺積電所獨(dú)有的棱形結(jié)構(gòu)特征,但到了14納米制程,在結(jié)構(gòu)上幾乎已經(jīng)與臺積電無異,據(jù)臺積電委托外部專家所制作的對比分析報告指出,若單從結(jié)構(gòu)上來看,已經(jīng)無法分辨兩種晶圓是來自于臺積電或是三星所制造,幾乎可以斷定是擅長FinFET技術(shù)的梁孟松將營業(yè)秘密泄露給了三星。

  2014年5月,法院判定梁孟松直至2015年12月31日前不得進(jìn)入南韓三星工作。臺灣法院從未限制企業(yè)高階主管在競業(yè)禁止期限結(jié)束之后,還不能到競爭對手公司工作,可以說是個歷史性的判決。



關(guān)鍵詞: 中芯國際 臺積電

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