经由多年的发展,随着以台积电为代表的Foundry的兴起,给家当模式带来了新的冲击。过去20年,“Fabless+Foundry”模式成为半导体行业发展的紧张推手。
根据IC insights数据统计,在1999-2020年间,相对付IDM厂商,环球前50 Fabless厂商的总营收增速更快、年均匀增速达13.0%。Fabless厂商在其细分行业的市场霸占率和话语权随之稳步提升。
图源:IC insights
而作为IDM模式国度栋梁的仿照芯片市场,也正在迎来新的颠簸。
不同于数字芯片对前辈工艺制程和剖析处理能力的持续追求,仿照芯片重在安全而精确地实现单一功能,更追求产品稳定性。
由于仿照芯片影响着旗子暗记处理、旗子暗记转换和电力调节等根本性性能,在电子终端中,可将仿照芯片比作下层根本而将数字芯片比作上层建筑,即:数字芯片决定着终端设备的高端化程度,而仿照芯片影响着终端设备的根本性能和数字芯片功能实现的稳定度。
因此,在生产模式上,仿照芯片与数字芯片有很大不同,相较于以Fabless+Foundry模式见长的数字芯片厂商,IDM是仿照芯片厂商比较方向的模式,以TI、ADI、瑞萨电子和安森美半导体等为代表的环球前十的仿照厂商均采取IDM模式。
IDM模式中,仿照厂商可以针对产品需求来调试自身的工艺,让设计和工艺的结合度更紧密。此外,IDM公司还可以同步开展产品设计和工艺研发事情,研发设计部门和制造部门快速沟通,缩短开拓韶光。
而如今,随着IDM运营模式下本钱的大幅提升和第三方代工厂的崛起,仿照芯片行业的“树林”里分出了两条路。
仿照厂商路线之争:
IDM VS Fablite
TI坚守IDM大本营,大力扩产12英寸晶圆厂
"人生就像滚雪球,主要的是找到湿雪和很长的坡道",这句广为流传的巴菲特名言被奉为财富积累的圭表标准和要义,许多企业都在探寻增长的"长坡厚雪"。
在半导体领域,如果从过去十年乃至更长的韶光跨度来看,TI的雪球无疑极为成功,这种成功源于其计策的前瞻性。
作为当前环球市占率排名第一的仿照IDM,仿照芯片业务已霸占TI半导体总收入的近80%,并且从其管理层多次发言来看,仿照芯片将在未来的很永劫光里,连续成为TI的紧张路线,乃至还将与嵌入式处理器一起扩大收入占比。
根据方案来看,TI操持到2030年将内部制造芯片带来的收入从2020年占总营收的80%增加到2030年的90%以上。TI还希望内部封装芯片的比例能从2020年的60%提升到2030年的90%以上,使其能够更好地掌握供应链。
同时,2022年TI内部生产的芯片中,只有40%是由300mm(12英寸)晶圆厂生产,但操持到2030年把这个比例提高到80%以上。
可以大略理解为,TI未来将遵照IDM模式,持续加大自身产能占比,且加速向300mm晶圆制造转移。
IDM模式的上风在于,能够整合内部技能上风、积累工艺履历;协同设计与制造,实现产品快速迭代;IDM能降落本钱,享有更高的产品附加值等等。
而对付12英寸产线,TI表示,在向300mm晶圆迁移之后能够带来40%的本钱节约,与此同时,公司还将把毛利提升到68%。这也阐明了为什么TI如此积极地投入到这个转型中去。再加上,TI在过去几年里一贯在砍掉分销商,通过直营的办法进行芯片发卖,这势必将进一步提升其产品利润率的掌握。
而为了实现这样的目标,TI不断加大成本支出操持。面对半导体行业周期,与大多数行业公司不同,TI没有操持减少成本支出或减缓新工厂的培植。
2月16日,TI宣告将投资110亿美元在美国犹他州的莱希建造第二座300mm晶圆制造厂,估量将于2023年下半年开始建造,最早将于2026年投产。据悉,该工厂紧邻德州仪器位于该地区的现有12英寸晶圆制造厂LFAB,建成后这两个工厂将合并为一个晶圆制造厂进走运营。
2022年12月,TI LFAB厂已开始生产仿照和嵌入式产品。犹他州李海晶圆厂源自2021年7月德州仪器9亿美元对美光12英寸晶圆厂的收购。
2022年9月,TI位于美国德州理查森的最新12英寸晶圆厂开始了初步投产,连续几个月扩大规模,以知足电子产品未来增长的半导体需求。RFAB2与RFAB1相连,是德州仪器新增的六家12英寸晶圆制造厂之一。RFAB1在2009年投产,当时是天下上家12英寸仿照晶圆厂。
2022年5月,TI位于德克萨斯州谢尔曼的全新12英寸半导体晶圆制造基地已经正式破土动工,该制造基地总投资300亿美元,首座工厂估量于2025年开始投产。
实际上,早在2009年TI就从奇梦达手中买下300mm生产线,打造了业内第一家12英寸仿照晶圆厂RFB1。谋划多年的TI,已在300mm晶圆厂领域建立极高的护城河,目前已有2座300mm晶圆厂稳定量产,到2030年这个数字将达到8座。
综合来看,TI持续加强自行生产规模,与许多其他IDM企业越来越依赖委外代工形成光鲜比拟。
在过去10年内,TI的利润率一贯保持上升态势。按照TI的说法,创造高利润率与他们用12英寸晶圆厂生产仿照芯片、降落本钱有关。
高毛利是仿照芯片厂商保持竞争力的一个主要成分,而迈向12英寸则是他们保障高毛利,盈利未来的办法之一。
在进行了这一系列的操作往后,TI未来不但能够在产品供应和供应链掌握上节制了主动权,在产品定价上更将游刃有余。考虑到仿照芯片制程的龟龄命和TI的高毛利,加上美国芯片法案带来的帮助,TI正在往更高的一个层级迈进。
一众仿照IDM大厂转向Fablite
与TI比较,随着家当发展的变革,ADI、安森美、瑞萨电子等仿照大厂选择将相称大的一部分产能外包给代工厂,由传统的仿照IDM逐渐走向了Fablite模式。
Fablite模式是指IDM+Fabless的综合,是一种轻晶圆模式,即IDM企业将部分制造业务转由协力厂商代工,自身则保留一部份制造业务。
Fablite模型由IDM蜕变而来,是企业降落投资风险的一种策略。
实际上,早在10年前,Fablite模式已经被提出。据IC Insights调查显示,在2014年之前的5年里,环球有72家晶圆厂被关闭,个中8英寸和6英寸晶圆厂高达65%,12英寸晶圆厂占11%。这意味着环球半导体行业不愿意承受巨大的产能压力,正在走向Fablite或Fabless。
当时欧洲的仿照芯片企业先知预言家,比如恩智浦、ST和英飞凌等,都较早开始履行Fablite策略。比如2015年恩智浦收购飞思卡尔后,就很少再展开其他大的收购,更多时候是不断剥离一些业务。ST和英飞凌等也都实行Fablite策略,出于利润最大化的考虑将部分产能委外代工。
日本在过去几年间陆续关停了大量晶圆厂。去年瑞萨电子宣告,2022年将关闭位于日本山口县的6英寸晶圆制造厂,将部分能转移到其它8英寸厂,部分产品停产。实际上2020年时,瑞萨就已经宣告关闭其位于高知县的6英寸晶圆厂。
瑞萨高管Sailesh Chittipeddi表示,虽然公司依然坚持芯片自主制造操持,但前辈工艺节点会选择外包给台积电等代工厂。他说:“从长远来看,更前辈的节点我们将不得不依赖第三方,对付任何比成熟工艺的40纳米更高等的芯片,我们都必须依赖代工互助伙伴。”
纵然在经历了2021年环球芯片产能短缺问题后,瑞萨电子也表示,纵然日本政府推动振兴本土半导系统编制造业,仍会选择将前辈的工艺节点外包给台积电等代工厂,专注于本钱掌握。
近日,瑞萨电子在媒体沟通会上强调了其一贯坚持的Fablite策略,增加了前端和后端流程的外包占比。截至2022年,瑞萨电子自产比例不到一半,前后端工艺均为40%。
瑞萨电子总裁兼首席实行官Hidetoshi Shibata表示,“瑞萨将连续投资源身的工厂,但总体而言,将提高代工/OSAT 外包的比例。尤其是前端工艺,我们会让自己工厂和代工厂的定位更随意马虎理解。” 例如,前辈的工艺利用代工厂。对付更成熟的工艺将利用自己工厂和代工厂的“稠浊模式”。
安森美近期也在转变策略,由传统IDM模式向更加灵巧的Fablite模式转型。近年来,安森美已经卖掉了其位于美国缅因州南波特兰、比利时Oudenaarde、爱达荷州波卡特洛的200mm晶圆厂,以及位于日本的新泻工厂。
同时,安森美逐渐退出小规模晶圆厂,将重心转向300mm晶圆的产能,并提高通用封装后端厂的灵巧性,进一步加大该部分的外部产能,其外部产能从2021年的34%增加到现在的约45%。
这种转型再叠加公司其他的计策调度,让安森美过去几年得到了不错的古迹表现。2022财年,安森美收入同比增长24%至创记录的83亿美元,毛利率亦创新高。
安森美总裁Hassane EI-Khoury表示,之以是选择这样的模式,紧张是由于传统的大规模扩展产能的办法,有时与得到的回报率并不匹配,以是安森美方向采纳更加灵巧的制造路线和策略。未来将坚持这样的制造路线和策略,并退出规模不敷的晶圆厂。
几年前,ADI也开启了Fablite模式,只保留了部分的6英寸和8英寸工厂,而收购的Maxim也是同样选择和代工厂互助,自己工厂开始出售和减产,300mm晶圆则是与代工厂共同开拓工艺的模式。
可见,除了TI之外,传统意义上的仿照IDM半导体公司险些都向着Fablite转变,从纯粹IDM到Fablite的模式,可以说是半导体家当发展过程中的一条进化路线。从家当发展的大维度上看,家当分工将更加风雅、高效,而Fablite与IDM企业做代工只是大象转身的一个侧面。
国产仿照厂商的出路
作为环球最紧张的仿照芯片消费市场,中国仿照芯片市场空间广阔,发展性见长。
据Frost&Sullivan统计,2021年中国市场规模约2731亿元,估量2025年中国仿照芯片市场规模将增长至3340亿元,年复合增长率约为6%,增速高于环球仿照芯片市场整体增速。
数据来源:Frost&Sullivan
与弘大的市场需求比较,海内仿照IC厂商由于规模较小和资金方面的压力,当前以Fabless模式为主。
有业内人士向笔者表示,海内多数仿照厂商采取Fabless模式,这是由企业的发展阶段所决定的。芯片制造环节为重资产模式,对前期成本积累哀求较高,但目前海内多数仿照厂商产品线单一,订单量小,抗风险能力弱,经不起市场颠簸。如果海内设计企业自建产线,以目前体量,极易陷入小马拉大车的窘境。因此,多数体量不敷的公司均采取Fabless模式,与Foundry公司保持密切互助以只管即便保持良好产能供给。
但Fabless也有上风,比如迭代速率快、可以选择具有技能多元化、产品多元化、客户群体多元的上风的代工厂互助,而且可以减少资金压力和内部管理问题等。此外,Fabless和Foundry利益高度同等,深度互助没有顾虑。而IDM和Fabless每每是竞争对手,二者的互助一定会有冲突。
向Fablite模式发展
Fabless使厂商可专注于设计,为中小规模厂商的起步办法。但随着芯片产能紧缺情形的恶化,以及地缘政治成分下对付产能可控的考虑,海内越来越多的Fabless仿照厂商也开始逐步自建晶圆或封测产线,向Fablite模式发展,以达到防微杜渐的浸染。
例如,海内领先的图像传感器格科威,目前正在通过召募资金培植部分晶圆BSI生产线和晶圆制造试点线,从Fabless向Fablite运营模式转型。建成后,部分BSI图像传感器产品的生产将由直接采购BSI晶圆变为先采购标准CIS逻辑电路晶圆,再独立进行晶圆键合、晶圆减薄等BSI晶圆的分外加工工序。同时,格科微还引进了华虹半导体、粤芯半导体、中芯国际等海内晶圆代工厂投资,进行有选择的代工与设计。
除格科微之外,目前海内也有不少仿照厂商在探索Fab-Lite经营模式,如卓胜微开始自建滤波器产;思瑞浦开始自建测试中央;圣邦微电子对外成立了全资子公司来建立测试项目;开元通讯以自有工艺与海内顶尖的8英寸MEMS大型代工厂进行量产互助。
国产仿照厂商由Fabless模式向Fablite转型有许多好处:首先是性价比更高;再者,Fablite模式可以更好地掌握产品的质量和可靠性,产品开拓周期更可控;此外,对代工厂的依赖降落,产能分配等待问题不再受影响;Fablite一样平常专注于比较成熟或者比较老的节点,仿照芯片一样平常采取成熟的节点。而且仿照芯片产品生命周期长,相对付前辈技能节点须要更少的资金运行;可以更好的应对市场变革,比如汽车芯片短缺,低本钱的方法肃清内部生产需求不敷等。
Fablite模式让设计与制造工艺更紧密结合,有利于公司做出差异化产品。因此,Fablite将成为规模相对较小但对产能和关键生产环节有所掌握的仿照芯片企业的发展趋势。
向虚拟IDM和IDM模式演进
另一方面,仿照厂商从Fabless直接进入IDM模式跨度过大,虚拟IDM(Virtual IDM)助力设计与工艺结合兼顾成本投入,Fabless公司转入时风险相对较低,或为良好的过渡模式。
虚拟IDM是半导体生态链的一种设计制造模式,是综合本钱、资源、技能、市场等成分对半导体家当的影响而提出来的一种模式。与传统IDM比较,少了晶圆代工的环节,与Fabless比较,多了封装测试和市场客户的环节。
虚拟IDM模式结合自有工艺平台帮忙Foundry公司生产,也可在产线中安装自有设备、并供应职员支持,公司常日拥有工艺专利或封测厂等内部资源。这让虚拟IDM有能力拓展高端产品,与相对低毛利的Fabless厂商实现差异化竞争。代表厂商如芯源系统、矽力杰等。此外,尚未上市的广州粤芯半导体同样实施虚拟IDM为营运策略,为用户供应多样化的仿照芯片需求。
然而,面对TI的计策和方案,不但让跟在其后的竞争对手挖空心思,也让海内那些在过去希望通过低售价来更换TI获取市场的做法大概会在未来几年行不通。
同时,又由于仿照芯片量少样多的特性Foundry本钱上风被弱化,因此长期来看IDM模式或容许帮忙国产仿照厂商构筑壁垒。
详细到中国的IDM公司们,目前海内的IDM中多处于自给自足的状态,暂未实现向Fablite的转变。华润微、士兰微等IDM公司也持续丰富仿照电路产品线。
由于标准化程度越高、发卖量越大的产品对单位本钱优化的敏感性越强,国产仿照芯片的IDM化将率先开始于标准化程度较高、发卖量较大的料号。例如,士兰微率先实现AC-DC产品的IDM化,以在通用类产品实现本钱上风。
综上,就仿照芯片而言,IDM模式会更具本钱和技能上风,海内已有仿照芯片厂商开始向IDM模式发展。但从另一方面来看,IDM灵巧性太低,产能小了不足用,建多了又会造成巨大摧残浪费蹂躏,碰着淡季仅仅养产线便是巨大包袱。尤其国产芯片的市场颠簸较大,海内IDM的腾挪空间较小,就显得弹性更加不敷。这也是国产IDM仿照厂商须要谨慎对待的一大寻衅。
环顾市场现状和发展趋势,海内仿照IC厂商正处于快速发展阶段,仿照IC国产化率进一步提升的内部和外部条件均趋于成熟。
整体而言,笔者认为在仿照芯片领域IDM上风明显,或为国产仿照厂商的必经之路;但在短期内,Fabless模式可帮助规模较小的公司专注设计、更灵巧切入高发展赛道,也有自身上风。同时,海内代工厂制程和工艺知足哀求,技能日臻成熟,可以与Fabless仿照厂商进行协同;而虚拟IDM和Fablite模式兼顾设计、工艺的结合与前期成本投入,是较好的过渡模式。
在当前国产替代机遇和新兴技能带动下,海内仿照IC厂商迎来了内部和外部的双重历史机遇,在产品、技能、客户、市场份额等方面有望加速打破,推动仿照芯片国产化进程。
写在末了
据美国半导体工业协会(SIA)发布的数据显示,2022年环球芯片发卖中,仿照芯片发卖额同比增长了7.5%,达到890亿美元,是所有芯片种类中发卖额增幅最大的品类。仿照芯片在一波又一波风潮中,持续保持增长,未来前景广阔。
无论是仿照芯片厂商对制造产线的不断收购,还是IDM向Fablite模式的精简,以及Fabless到晶圆生产线的新建,都解释了制造对付芯片的主要性。在大宗产品领域,垂直整合仍旧具有很大的竞争意义。同时,采取灵巧、得当的制造分销模式也是仿照芯片企业担保竞争力必须综合考虑的问题。
归根结底,选择哪种经营模式不能一概而论,仿照厂商须要根据行业属性、企业自身利害、市场环境以及计策方案等多方面成分进行评估,选择一个适宜自身发展的模式才是最好的。