集成電路企業介紹



01

集成電路產業鏈

       集成電路(integrated circuit,縮寫作 IC),或稱微芯片(microchip)、芯片(chip)。在電子學中是一種把電路小型化的方式,制造在半導體晶圓表面上。集成電路作為半導體的核心,可分為邏輯電路、存儲器、微處理器和模擬電路四類產品,占據整個半導體行業規模八成以上。集成電路產業鏈按上中下游,可分為設計、制造和封裝測試。

資料來源:ittbank

1.上游—集成電路設計


2019年排名第一的博通是全球領先的有線和無線通信 半導體公司。其產品實現向家庭、 辦公室和移動環境以及在這些環境中傳遞語音、 數據和多媒體。 Broadcom 為計算和網絡設備、數字娛樂和寬帶 接入產品以及移動設備的制造商提供業界最廣泛的、 一流的片上系統和軟件解決方案。

排名第二的高通公司是全球3G、4G與5G技術研發的領先企業,目前已經向全球多家制造商提供技術使用授權,涉及了世界上所有電信設備和消費電子設備的品牌。

排名第三的英偉達 是一家人工智能計算公司, 1999年,NVIDIA定義了GPU,這極大地推動了PC游戲市場的發展,重新定義了現代計算機圖形技術,并徹底改變了并行計算。


中國臺灣IC設計業者在2019年的表現皆不俗,其中,排名第四的聯發科(Mediatek)2018年開始以12nm制程生產高、中、低端手機處理器,2019年逐漸發揮性價比優勢,在智能手機市場擁有不低的能見度,例如OPPO的A系列與紅米等皆搭載其方案。

 

2.中游—晶圓制造加工


 晶圓制造屬于重資產領域,對設備和資金的需求很高,企業為保持競爭力,而每年用于采購設備等資本性開支比例很高。同時制造企業需要不斷追趕先進制程,1995 年以來,芯片制造工藝經歷了從 0.5 微米到目前 28nm、16/14nm 的發展過程,從 65nm 開始,晶圓制造生產線投資呈幾何級數的增長,隨著集成電路制程節點的縮小,制造技術難度成倍增加,能跟隨工藝發展的制造廠商越來越少。

 2017年,晶圓代工業內前五大廠商的資本支出之和占到了全行業資本支出的95.6%之多,臺積電和三星的資本支出占全球Foundry廠的70%。而臺積電一家就占據半壁江山,一直在大力建廠擴產,不斷鞏固其行業老大地位。三星方面,其90nm制程節點的研發費用為2.8億美元,而20nm的研發費用則飆升到了14億美元,這還不包括后期的新生產線生產費用和建廠費用。

 因此,先進制程研發逐漸成為了巨頭的游戲,其結果就是:具備130nm制程生產能力的廠家有22家,而能夠以16/14nm制程技術進行晶圓代工的廠商數量銳減到了5家。而具備10nm、7nm,以及更先進制程技術能力的廠商,也只剩下了臺積電、三星和英特爾這3家。因為進行7nm、5nm的研發費用過于高昂,如果沒有足夠量、穩定的客戶支撐,只能是巨虧,所以,GlobalFoundries和UMC先后退出了10nm及更先進制程工藝的爭奪戰。 

  

3.下游—封裝及測試


     國內封測領域已經處于世界第一梯隊。目前封裝測試業已成為我國集成電路產業鏈中最具有國際競爭力的環節。國際先進技術的進入帶動我國封測技術的不斷提高,當前國內封測產業呈現外商獨資、中外合資和內資三足鼎立的局面,內資封裝產業已形成一定的競爭力,長電科技、華天科技、通富微電等內資企業已進入全球封測企業前 20 名,并通過海外收購或兼并重組等方式不斷參與到國際競爭中,先進封裝產能得到大幅提升。


02

集成電路制造企業

據研調機構IC Insights發布《2020-2024年全球晶圓產能》報告。該報告統計截至2019年12月的25個最大晶圓產能領先者的排名,按每月200mm當量的裝機容量來計算,全球前五名晶圓產能每月產能超過100萬個晶圓(如圖);且前五大公司的產能合計占全球晶圓總產能的53%。


      1. 三星為全球存儲龍頭,擁有最多的晶圓產能,以月產290萬片200mm等效晶圓奪冠。占全球總容量的15.0%,其中約三分之二用于制造內存(DRAM)(閃存)NAND設備,分別占了全球45%、33% 市占率。

      三星電子的半導體帝國主要運營著存儲芯片和非存儲芯片兩大部門。其中,后者又被稱為S.LSI(System LSI),主要負責IC設計和Fab芯片代工,為其客戶和自家的智能手機生產芯片。

  作為巨無霸級別的IDM,三星一直覺得其晶圓代工業務水平還不夠好,視行業霸主臺積電為“眼中釘”,并通過大力投資、獨立代工業務、挖人等措施,不斷完善其晶圓代工技術能力和客戶認可度。2015~2016年,隨著三星Foundry先進制程能力的逐步成熟,其從臺積電那里奪得了不少大客戶訂單,收入頗豐。彼時的智能手機市場處于平臺期(開始出現衰退,但對相關產業鏈的影響有滯后效應),對于相關芯片的需求量還是比較旺盛。這兩方面的因素,使得三星Foundry在2016年出現了大幅度的增長。而到了2016~2017年,隨著臺積電先進制程的進一步成熟,三星Foundry部分大訂單又被臺積電搶了回去;此外,全球智能手機市場全面衰退,其負面效應也開始顯現,對相關先進制程芯片的需求大減。可以說,這兩個因素是導致三星Foundry在2017年銷售額同比增幅(4%)大幅下降的主因。

   三星電子代工部門另一個問題則是行業競爭問題,三星業務范圍廣泛,諸如蘋果、高通等主要客戶本身也是三星電子的競爭對手,即便知識產權和專利得到良好保護,也不能保證供應鏈的靈活自主和上層競爭帶來的影響。比如蘋果的A4~A7系列處理器均在三星代工,2011年雙方爆發系列專利訴訟后,蘋果將A8轉單至臺積電代工,A9分別交由臺積電和三星代工,A10又是全部由臺積電代工。由于上述原因,三星電子的代工部門雖然在制程技術的進展上和臺積電不分伯仲,但其背景決定了它很難成為晶圓代工領域的巨無霸。

   因此,三星于2017年決定將晶圓代工業務獨立出來,以進一步提升其市場競爭力。綜上,為了提升競爭力,三星在調整晶圓代工的業務結構,而臺積電依然在不斷鞏固自身的優勢,這兩強的市場爭奪戰將更加有看頭。

 

2.臺積電(TSMC)全球晶圓代工(Foundry)龍頭,是全球前五大晶圓產能排名唯一純晶圓代工廠商 , 以每月產能約為250萬片晶圓排名第二 , 占全球總產能的12.8%。

臺積電是一家既可敬又可怕的企業,可敬的是其突破性的芯片代工模式顛覆了半導體行業的游戲規則;可敬的是其成為晶圓代工界的軍校,為代工界培育了大量的人才;可敬的是其對中國半導體產業所作出的貢獻。但臺積電也越來越可怕,可怕在其過去數十年的霸主地位,僅一家便吞下晶圓代工的半壁江山;可怕在其對先進工藝的追逐,7nm幾乎獨攬生意,5nm進入量產階段,2nm已有謀劃;可怕在其早早對先進封裝技術的未雨綢繆和遠見,并不斷取得突破。

臺積電的專業芯片代工模式改寫了半導體產業的游戲規則,長久以來,臺積電一直處于晶圓代工界的老大地位,其市占率逐年攀升,過去十年臺積電的市占率一度處于一半以上的態勢,也因此格羅方德曾向歐盟和中國投訴臺積電壟斷。除此之外,臺積電在2011年下半年率先提供28nm制程的量產技術。

2012年,憑借平板電腦和智能手機等移動IC的強勁需求,臺積電實現了創紀錄的營收和利潤,其產能迅速轉向28納米,出貨量也比2011年增長了30倍。2012年臺積電的市占率增長到49.5%。2013年,臺積電28納米出貨量和收入快速增長,并且引入了FinFET晶體管結構,使得16納米獲得了更好的性能,除此之外,臺積電還開始了10納米工藝的研發。臺積電的市占率為46%。得益于28納米技術的強勁需求以及客戶對20納米片上系統代工的快速接受和需求提升,2014年臺積電創收和利潤再次達到新紀錄,其市占率一舉躍升到53.7%。其16nm FinFET Plus于2014年12月按計劃完成技術認證,7納米技術進入了高級開發階段。

2015年全球經濟發展疲軟阻礙了半導體的發展,但受益于先進工藝的發展,臺積電20納米訂單增加了一倍,16納米FinFET工藝也被成功引入,10納米取得了良好的進展并且完成了技術認證,7納米在產量和良率上都得到了提升。2015年臺積電在晶圓代工市場的市占率上升到55%。

根據 IC Insights 的統計資料顯示,臺積電在2016年以59%的市場占有率排第一,這主要是得益于臺積電通過成為世界邏輯IC行業技術和能力的可信賴提供商,10納米取得成功量產,7納米完成了技術認證。

2017年臺積電10納米工藝訂單激增,7nm量產,并抓住了移動設備、高性能計算、物聯網和汽車半導體的機遇,不但在收入、凈利潤和每股收益上都實現了穩健的增長,還為臺積電在未來幾年建立了強勁的發展勢頭。2017 年臺積電于全球晶圓代工市場的市占率高達 55.9%。

根據CINNO Research 產業研究統計的晶圓代工排名中,2018年積電的市占率為53.3%。據調研機構Trendforce指出,臺積電2019年第四季在代工市場的市占率為52.7%,而且2019年11月,臺積電市值一舉超越三星的市值,達到約2620億美元。


3. 美光擁有第三大產能,晶圓月產180萬片,占全球產能的9.4%。美光在2019年的產能增加因在新加坡的工廠開設的新300mm晶圓廠。該公司還收購了猶他州IM Flash合資工廠中的英特爾股份。美光科技計劃在2020年在維基尼亞州開設第二家晶圓廠。

美光是僅次于三星電子的第二大存儲器生產廠家,2016年以25億美元收購了日本芯片制造商爾必達,在全球DRAM存儲芯片的市場份額達到了24%,排名第三。美光在NAND FLASH的市場占有率約為12%,僅次于三星,東芝和西數。美光擁有自己的晶圓制造工廠, 其中DRAM,NAND FLASH分別占到總營收的60%,30%。美光科技旗下的工廠主要分布在美國,日本,臺灣,新加坡等地,其中DRAM產能主要位于日本和臺灣,3D NAND FLASH 主要來自美國和新加坡的兩座工廠。

4.SK海力士是第四大,每月晶圓產能接近180萬晶圓(8.9%)。其中80%以上用于制造DRAM和NAND芯片。SK海力士在全球NAND Flash市場的市占比例為10%,排名第五,在DRAM市場中的市占比例為29%,排名第。然而,眾所周知,存儲產業具有極強產業周期性,2019年正值產業下滑通道,導致SK海力士2019全年營收26.99兆韓元(約227.2億美元),同比下滑33%,營業利潤為2.71兆韓元(約22.8億美元),同比下滑87%,凈利潤為2.02兆韓元(約16.97億美元),同比下滑87%。其中,第四季度更是凈虧損1180億韓元,是自2012年Q2以來首度虧損,營業利潤也較上一季度下降了50%。

面對如此嚴峻的盈利壓力,SK海力士從2017年時就已經著手加強非存儲半導體事業,將Foundry事業部拆分設立SK海力士System半導體。并從去年開始就有消息傳出要收購Magnachip的晶圓代工業務。Magnachip為過去SK海力士的前身海力士半導體的一部分,在2004年結構調整時被售賣,公司擁有很多專利和知識產權,若能收入旗下,定能助力SK海力士拓展至更多Foundry業務領域。

SK海力士相關人士表示:公司力求確保Foundry事業的長期獲利能力和成長動能,以成為業界最具競爭力的企業。SK海力士還計劃通過CIS(圖象感應器)進駐非存儲半導體中的汽車和保安攝像頭等新領域。


5.Kioxia(前東芝存儲器)排名第五,是存儲器IC供應商,每月有140萬片晶圓(7.2%),其中包括大量的NAND產能供其晶圓廠投資和技術開發合作伙伴WesternDigital,但不包括東芝電子。在NAND flash市場中,東芝的內存產品市場占率約為16%,僅次于三星(約38%)。

2017年東芝為了彌補其能源事業資金缺口,決定將內存事業部分拆成為新公司TMC(Toshiba Memory Corporation),并出售股權以籌措資金。經歷多個陣營競相追逐,TMC最終以2兆日圓出售給以美國投資公司貝恩(Bain Capital)為主的「美日韓聯盟」。2019年10月TMC正式改名為Kioxia(鎧俠),準備在2020年IPO上市。進入前十的還包括英特爾(每月81.7萬片晶圓)、聯電(每月75.3萬片晶圓)、格芯GlobalFoundries、TI德州儀器和ST意法半導體。




參考資料來源:


1.拓墣產業研究院


2.IC Insights


3.CINNO Research


4.ittbank


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        文:劉純峰

       排版:張樂辰





2020年05月12日

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