3D工藝終將改變半導(dǎo)體格局

是時(shí)候該去好好為摩爾定律唱安魂曲了，一個(gè)延綿了半個(gè)世紀(jì)的定律如果你硬要把它繼續(xù)牽強(qiáng)附會(huì)到3D半導(dǎo)體工藝的時(shí)代，要么是Intel希望繼續(xù)用這根棍子驅(qū)趕半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)前進(jìn)以證明自己的高貴血統(tǒng)和王者地位，要么就是半導(dǎo)體業(yè)者都不愿意做那個(gè)高調(diào)的掘墓人來掩埋指揮了整個(gè)產(chǎn)業(yè)50年的一句話，從而讓眾多信奉摩爾定律的半導(dǎo)體從業(yè)信徒如喪失信仰般不知所措。

其實(shí)，即使Intel自己，似乎也不再如前幾年那樣熱衷繼續(xù)炒作摩爾定律這個(gè)概念，而更愿意將3D和2D時(shí)代做一個(gè)清晰的分割。畢竟，如果說摩爾定律只是虛妄的預(yù)言，并最終恰好正確了半個(gè)世紀(jì)終成神話，那么3D的FINFET工藝則切切實(shí)實(shí)的將Intel的半導(dǎo)體霸主地位展現(xiàn)無疑，更可怕的是，這將是再次改變半導(dǎo)體整個(gè)產(chǎn)業(yè)格局的前奏。

Altera牽手Intel，是3D革命變奏曲的第一個(gè)音節(jié)，作為最早選擇代工廠進(jìn)行深度合作的大廠之一，Altera能夠再次率先邁向3D制造，無疑是一種勇敢的賭博，當(dāng)然其中也許還有一些對競爭對手和昔日密切伙伴之間合作的醋意在心頭。在這里，我們不妨大膽的去面對一個(gè)問題，3D工藝究竟能帶給半導(dǎo)體芯片的改變是什么？

礙于成本考量，很多半導(dǎo)體芯片的工藝演進(jìn)越來越慢，但是停滯不等于停止，而是緩慢的前行，也許用不了多久很多半導(dǎo)體企業(yè)就會(huì)在成本和低價(jià)的血戰(zhàn)中好奇如果采用3D工藝會(huì)不會(huì)給自己的產(chǎn)品帶來革命性的性能與集成的優(yōu)勢，從而讓自己的產(chǎn)品逃離紅海，重新找回當(dāng)年高利潤的美好年代。而不容置疑的是，前幾個(gè)吃螃蟹者在承擔(dān)一定風(fēng)險(xiǎn)之后，注定會(huì)迎來一個(gè)短暫的幸福時(shí)光，隨后也許就是蜂擁而起之后的再次紅海降臨。

決定半導(dǎo)體產(chǎn)品成敗的因素不外乎有三個(gè)，成本，性能與功耗，當(dāng)然生態(tài)系統(tǒng)什么的則是另一個(gè)范疇。而提升性能和降低功耗最直接的就是切入新的工藝。從這個(gè)角度來說，沒有理由停止對先進(jìn)工藝的追求，更何況現(xiàn)在是3D技術(shù)，天知道多了一個(gè)柵的IC究竟比之前的平面工藝性能強(qiáng)大了多少？按照現(xiàn)在的信息，到2014年底，除了Intel之外，TSMC，GF（global foundries）以及三星四家可能都會(huì)推出FINFET 3D工藝，半導(dǎo)體制程也將全面邁入14nm這一代（TSMC是16nm）。如果說2015年礙于各種成本的原因，只有FPGA和AP兩個(gè)產(chǎn)品會(huì)跟隨CPU一起演進(jìn)到FINFET，但是，到了2016年，甚至2017年，14nm這代工藝因?yàn)椴捎玫膹S商越來越多，工藝越來越成熟，無論制造還是芯片設(shè)計(jì)的成本都會(huì)下降很多，也許會(huì)有一些成熟的其他產(chǎn)品如通信芯片或某些用量很大的SoC希望走到3D制造工藝?yán)飳で蟛町惢?

所謂群聚效應(yīng)，就是用的人越多，成本越低，成本越低，用的人就會(huì)更多，如此循環(huán)，直到很多產(chǎn)品都進(jìn)入其中。就好像現(xiàn)在很多MCU這樣低利潤產(chǎn)品也會(huì)愿意切入65nm甚至45nm工藝一樣，制造和設(shè)計(jì)成本可以接受之后自然會(huì)向前演進(jìn)一個(gè)工藝，以求更高性能更低功耗。同樣的理由是，如果真的3D工藝證明了自己確實(shí)強(qiáng)大了很多，只要成本降到一個(gè)合理的地步，那么就有足夠多的廠商會(huì)愿意走進(jìn)3D制造的世界，帶給自己的用戶3D工藝的IC產(chǎn)品，最重要，只要讓廠商感覺到新工藝帶來的性能和功耗方面的競爭力很快就會(huì)讓利潤超越付出的成本。

即使到現(xiàn)在，也沒有看出來到底3D工藝在哪些地方改變了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的格局，因?yàn)檎f了這么多我們唯獨(dú)沒有深入談?wù)摰囊粋€(gè)話題是，究竟誰可以提供FINFET工藝。隨著IBM聯(lián)盟可能不會(huì)重金投入對FINFET工藝更深入的研發(fā)，那么對很多代工廠而言，他們自己想開發(fā)出FINFET工藝就變得越來越困難，這就意味著，能不能將FINFET工藝導(dǎo)入自己的Fab，就成為未來代工廠非常重要的行業(yè)門檻，而3D工藝首先的作用就是繼續(xù)拉大代工廠之間的規(guī)模差異。

也許，很多人以為半導(dǎo)體是個(gè)高科技的創(chuàng)意行業(yè)，靠的是聰明才智。的確，半導(dǎo)體靠的是高科技，世界最精密的自動(dòng)化工藝生產(chǎn)線沒有高技術(shù)支持是做不出來的，但是半導(dǎo)體的實(shí)質(zhì)還是砸錢的游戲，而那些IC設(shè)計(jì)到了現(xiàn)在這個(gè)精細(xì)分工年代早就成為了一種腦力活動(dòng)，或者說變成了一種在PC上的高技術(shù)含量的拼接游戲，完全不需要跟制造和工藝這些東西打交道就能生產(chǎn)出自己的東西。而現(xiàn)在半導(dǎo)體真正的核心技術(shù)還是制造，看看半導(dǎo)體公司的研發(fā)投入，你覺得Intel年年上百億的研發(fā)投入都會(huì)去研究處理器架構(gòu)了么？砸出來的工藝優(yōu)勢，才是實(shí)打?qū)嵅豢扇〈暮诵母偁幜?，不是被挖走一兩個(gè)首席設(shè)計(jì)師，打幾次專利官司就能搞定的東西，這切切實(shí)實(shí)考驗(yàn)的是經(jīng)驗(yàn)與財(cái)力的雙重積累。這就是為什么TSMC在28nm頻繁跳票的基礎(chǔ)上，還是引來高通，富士通、賽靈思等多家半導(dǎo)體巨頭從競爭對手主動(dòng)轉(zhuǎn)投而來，而原有客戶敢怒不敢言的底氣所在。雖然IDM模式早就證明了不再是未來的潮流，但是未來半導(dǎo)體的核心不是fabless，而是foundry+fabless，這其中，foundry和fabless的話語權(quán)各半，而不會(huì)只是一方服務(wù)另一方的角色定位了。

分析到這里，也許可以揭開真正改變發(fā)生的源頭了，那就是代工廠的兩極分化，一邊是能夠?qū)隖INFET工藝的Intel，TSMC，Sumsong和GF，一邊是有導(dǎo)入可能但未必能成功的UMC，SMIC等，當(dāng)然還有更多壓根沒想過要觸及這么高工藝的代工廠們。我們知道，有了工藝上的優(yōu)勢之后，強(qiáng)者會(huì)更強(qiáng)，為了邁向先進(jìn)工藝，fabless比如會(huì)讓半導(dǎo)體代工的單子會(huì)越來越多的集中在幾個(gè)大廠身上，這一點(diǎn)，我想Intel在決定14nm產(chǎn)線布局的時(shí)候就已經(jīng)先知般預(yù)見到了這一點(diǎn)，他們決定從14nm開始正式切入代工市場，因?yàn)镕INFET的門檻讓代工這個(gè)行業(yè)不會(huì)再是微利了，雖然比不上gross margin 60%以上的CPU，但是也足夠讓Intel賺回大部分工藝投資了。除了高額的工藝投資，2016年前后，還有一個(gè)重要的趨勢，450mm晶圓可能投產(chǎn)，這樣，大廠的產(chǎn)能更足，吸引客戶的能力更強(qiáng)，半導(dǎo)體的總產(chǎn)量每年也就增加5%左右，留給小廠的生存空間會(huì)更小。

當(dāng)年，Intel拖垮AMD的正是高額的制造費(fèi)用，現(xiàn)在這個(gè)情景會(huì)在制造行業(yè)頻繁上演。最近，據(jù)說GF贏得了MTK的28nm訂單，據(jù)說，broadcom也加大28nm的投入，據(jù)說Qualcomm遲遲沒有宣布和UMC的合作計(jì)劃，原因是什么，因?yàn)閁MC的28nm不理想，連同是聯(lián)字輩的MTK都選擇了新的GF繼續(xù)自己的未來，這就說明在越來越高的工藝研發(fā)之路上，UMC可能無力再去前行，工藝遲遲上不去不是最可怕的，最可怕的是合作伙伴不停轉(zhuǎn)投競爭對手，壯大對手的同時(shí)給自己本就捉襟見肘的財(cái)務(wù)雪上加霜。當(dāng)年TSMC跨過28nm用了兩年，他們撐的下來，但是昔日世界第二的UMC面對內(nèi)外交困的局面，是否能有資本再挺進(jìn)20nm甚至FINFET，似乎已經(jīng)有了明確的答案。

好，真正震撼的假設(shè)來了。UMC如果無法繼續(xù)開發(fā)工藝，未來怎么走，這么多中小代工廠在訂單越來越困難之后，怎么謀劃未來。有條路可走，模擬代工！模擬半導(dǎo)體現(xiàn)在的高利潤就是因?yàn)楦骷叶际亲约荷a(chǎn)為主，工藝8寸為主，材料相對比工藝更重要，而這個(gè)市場新進(jìn)入的企業(yè)也很多。雖然現(xiàn)在也有很多模擬代工廠，但是數(shù)量不多，資本不夠雄厚，科技實(shí)力不強(qiáng)。而這些傳統(tǒng)數(shù)字代工廠如果將未來投入其中，科技實(shí)力更強(qiáng)，服務(wù)經(jīng)驗(yàn)豐富，還有大量的數(shù)字ip，若再加上IBM等科技企業(yè)可以提供各種材料的授權(quán)，如果這些代工廠未來轉(zhuǎn)型，這將是一筆不小的產(chǎn)能提供。這必然會(huì)讓整個(gè)模擬半導(dǎo)體市場帶來翻天覆地的變化，從而讓模擬代工也形成一個(gè)非常完整的產(chǎn)業(yè)鏈分工節(jié)點(diǎn)，從而快速降低模擬半導(dǎo)體的進(jìn)入門檻，進(jìn)而拉低所有模擬半導(dǎo)體的利潤率。而這一切，我感覺在2016年以后，就可以一點(diǎn)點(diǎn)上演。若是模擬半導(dǎo)體利潤降低一半，那么整個(gè)半導(dǎo)體就將是一個(gè)全新的模樣，那個(gè)時(shí)候，會(huì)發(fā)生什么，誰都不知道！

靠著出色的產(chǎn)品規(guī)劃和財(cái)務(wù)運(yùn)作，在6寸晶圓廠和相關(guān)材料的基礎(chǔ)上，linear2011年登頂NASDAQ最會(huì)賺錢的公司，但是，如果真的3D工藝+450mm晶圓拉開了半導(dǎo)體代工廠之間的差距，那么模擬代工將是下一個(gè)半導(dǎo)體發(fā)展最可能突破的領(lǐng)域，那個(gè)時(shí)候，模擬廠商們，你們的好日子是否還會(huì)繼續(xù)，模擬半導(dǎo)體的準(zhǔn)入門檻屆時(shí)也許會(huì)降到和數(shù)字一樣低，半導(dǎo)體將迎來全新的競爭格局！