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IC產業一般又被稱為半導體產業,由設計、製造、封測三個環節構成。

譬如,全球首屈一指的晶片設計公司高通就以「無晶圓廠」模式聞名於世。

高通會將自己設計好的晶片交由其他晶圓廠(如台積電、三星)代工,再給封測廠(如日月光)進行封裝與測試。

無晶圓廠模式讓晶片設計公司省掉一大筆晶圓廠運營及建造成本。

那麼,在IC產業鏈裡面,各大半導體廠商都扮演何種角色?咱們今天就來好好聊一下!

兩種業務模式

IC(半導體)產業目前主要有兩種業務模式,一種是整合元件製造商模式(IDM);另一種是垂直分工模式,即IP核+Fabless+Foundry+封裝測試廠。

在台積電未成立之前,世界上只有一種IDM模式,台積電的誕生使半導體產業開始向走向分工模式。


IDM模式及其廠商

IDM廠商擁有自己的晶圓廠,能夠一手包辦IC設計、晶片製造、晶片封裝、測試,甚至延伸到了下游電子終端。

目前,全球湧現了一大批Fabless和Foundry,不過IDM仍占據主要的地位。

國外IDM廠商主要有:英特爾(Intel)、SK海力士、美光、NXP、英飛凌、索尼、德州儀器(TI)、三星(Samsung)、東芝(Toshiba)、意法半導體(ST)等。

大陸IDM廠商主要有:華潤微電子、士蘭微、揚傑科技、蘇州固鎝、上海貝嶺等。

台灣IDM廠商主要有:旺宏、華邦等。

缺陷:成本高,對市場反應遲鈍

一般來說,IDM廠需要雄厚的運營資本才能支撐此營運模式,故目前僅有極少數的企業能維持。

總體上,IDM的資本支出與Foundry 相當,卻遠高於Fabless;IDM 的研發投入占銷售收入比重比Fabless 低,卻要遠高於Foundry。

所以,一個成功的IDM 所需投入最大。

譬如,三星雖有自己的晶圓廠、能製造自己設計的晶片,然而因建廠和維護產線的成本太高,故同時也為 Apple 的iPhone、iPad 的處理器提供代工服務,就連Intel也有轉向晶圓代工廠的趨勢。

除了成本高以外,IDM廠另一大局限就是對市場的反應不夠迅速。

由於IDM企業的「體量」較大,所以「慣性」也大,因此對市場的反應速度會比較慢。

優勢:利潤率高,技術領先

當然,作為目前全球最為主流的一種半導體模式,IDM廠的優勢還是非常明顯的。

首先,IDM廠可以整合內部資源。

在IDM 企業內部,從IC 設計到完成IC製造所需的時間較短,主要的原因是不需要進行矽驗證(SiliconProven),不存在工藝流程對接問題,所以新產品從開發到面市的時間較短。

而在垂直分工模式中,由於Fabless 在開發新產品時,難以及時與Foundry 的工藝流程對接,造成一個晶片從設計公司到代工企業的流片(晶圓光刻的工藝過程)完成往往需要6-9 個月,延緩了產品的上市時間。

其次,IDM廠利潤率高。

在整個IC產業鏈,最前端的產品設計、開發與最末端的品牌、營銷利潤率最高,中間的製造、封裝測試環節利潤率較低。

譬如,在美國上市的IDM企業平均毛利率是44%,凈利率是9.3%,遠遠高於Foundry 的15%和0.3%以及封裝測試企業的22.6%和1.9%。

最後,IDM廠擁有絕對領先的技術優勢。

大多數IDM 都有自己的IP(Intellectual Property,智慧財產權)開發部門,經過長期的研發與積累,企業技術儲備比較充足,技術開發能力很強,具有絕對領先的技術優勢。

IP核模式及其廠商

IP(智慧財產權)的供應商處於半導體產業的最上游,由於現在的IC設計已步入SoC(系統級晶片)時代,所以一款SoC設計的晶片內可能會包含CPU、DSP、Memory、以及各類I/O 接口等,而這些內部單元都是以IP的形式集成在一起。

由於大多數Fabless沒有足夠的精力和時間單獨開發IP,必須藉助於IP供應商的IP來加快產品設計和縮短面市時間,所以最近幾年IP供應商成長很快。

目前,全球各大IP供應商主要靠授權費和版稅來掙錢,設計公司一般會先購買IP技術授權費,在晶片設計完成並銷售後,再按照晶片銷售的平均價格向IP供應商支付一定比例的版稅。

不過由於設計成本變得日益昂貴,許多IP廠開始進行商業模式變革,將由一些設計用仿真模型組成的設計套件部分(DesignKit)授權給設計公司,將GDSII部分(硬核)授權給Foundry廠商,以減輕設計公司的授權成本。

有些IP廠商還免費提供部分設計套件,設計公司前期不用花一分錢就可以完成前端設計仿真甚至後端布局布線工作,直到設計接近完成時再考慮是否需要取得商業授權來完成設計並量產,以降低設計公司的風險。

全球領先的半導體IP核供應商:ARM(被軟銀收購,全球最大的IP核供應商)、Synopsys、Imagination Technologies(收購MIPS科技公司) 、Cadence、Silicon Image、Ceva、Sonic、Rambus、eMemory、Vivante Corporation等。

IP供應商的困境

一般情況下,真正擁有出色或獨特IP的小型IP 廠商,最終都以被併購收場。

例如,MIPS 收購Chipidea、ARM收購Artisan,而Imagination Technologies最終又吃下了MIPS,這些IP廠大多都被系統廠商或者規模比自己更龐大的IP公司收購。

而且,IP 供應商的營業收入僅占IP 所產生的真實價值的一小部分,相當大的一部分IP收入,均流向了Intel(英特爾)、Qualcomm(高通)、TI(德州儀器)等擁有內部IP部門的半導體公司,他們才是真正掌握核心技術的巨頭。

除此之外,大部分專業IP 廠商只能掌握中低端的IP,多數IP 因為數量巨大而很難賣出高價。

Fabless模式及其廠商

Fabless,也就是IC設計公司,沒有自己的加工廠和封測廠,IC 產品的生產只能依靠專門的代工廠(Foundry)和封裝測試廠商。

當然,除了進行IC設計還要負責IC 產品的銷售。

某些Fabless 具有強大的研發實力,也擁有頂尖的IP核產品,IP 授權費和版稅成為其重要的收入來源,如晶片專利巨頭Qualcomm。

國外Fabless有:高通、博通、英偉達、AMD、美滿電子、賽靈思、Dialog、Altera等。

中國頂尖的Fabless有:聯發科(台灣)、海思、展訊、 晨星半導體、聯詠科技、瑞昱半導體等。

Foundry模式及其廠商

Foundry(代工廠)即無晶片設計能力,但有晶圓生產技術的廠商。

目前,全球Foundry模式的廠商大多聚集在亞洲,尤以中國大陸、台灣、新加坡、日本和韓國最為著名。

一般來說,Foundry 只專注於 IC 製造環節,不涉足設計和封測,不推出自己的產品,只為Fabless 和 IDM (委外訂單)提供代工服務,並收取一定比例的代工費。

Foundry可以同時為多家設計公司提供代工,獲利相對穩定,但仰賴實體資產,投資規模較大,且維持產線動作的費用高,從這方面來說,Foundry的進入門檻非常之高。

Foundry的客戶主要有兩類:一類是Fabless公司,例如Qualcomm、Nvidia、Xilinx、AMD等。

另一類是IDM廠商,例如Intel,ON,ST,TI,Toshiba等。

全球頂尖的Foundry有:台積電、格羅方德、聯華電子、中芯國際、力晶、華虹半導體、towejazz(以色列)、dongbu hitek(韓國)等。

封裝測試廠

一塊晶片的誕生大致會經歷如下幾個環節:設計-晶圓製造-封裝-測試。

封裝,顧名思義就是把裸片(die)用塑料封起來,外部只留接觸的pin腳。

而測試,也可叫FT(final test),目的是最後出廠時保證你這個產品的性能可滿足設計要求。

封裝測試企業只專注於封測環節,為Fabless 或者IDM 提供封測服務,並收取一定比例的加工費。

目前,台灣封測廠無論是技術還是產能均雄踞全球之首。

譬如,排名世界第一的封測大廠日月光,以及名列前茅的矽品、力成、南茂、欣邦、京元電子等均出自台灣。

不過,近年大陸本土封測廠憑藉一系列併購動作,地位也迅速攀升。

2014年,長電科技一舉吃下了曾排名第四的新加坡封測大廠星科金朋,通富微電也於2015年收購AMD蘇州和AMD檳城兩家封測工廠各85%股份。

大陸3大封測巨頭:長電科技、華天科技以及通富微電

長電科技:通過收購星科金朋,獲取了SiP、FoWLP等一系列先進封裝技術,藉此搶占未來五年先進封裝技術的先機,能夠為國際頂級客戶和高端客戶提供下世代領先的封裝服務。

收購了星科金朋後,長電科技一躍晉升2016年全球前10大委外封測廠第三位,業務覆蓋國際、國內全部高端客戶,包括高通、博通、SanDisk、Marvell、海思、展訊、銳迪科等。

華天科技:在崑山、西安、天水三地均有全面布局,指紋識別、RF-PA、MEMS、FC、SiP等先進封裝產量不斷提高,產品結構不斷優化,已具備為客戶提供領先一站式封裝的能力,2017年公司的先進封裝產能有望逐步得到釋放。

其中,崑山廠主攻高端技術,深化國際戰略布局。

崑山廠目前主營晶圓級高端封裝,訂單量最大的是CIS封裝,Bumping封裝也開始逐步小批量的生產。

西安廠立足中端封裝,突破手機客戶,以基本封裝產品為主,定位於指紋識別、RF、PA和MEMS,MEMS產量已經突破1000萬隻/月,而指紋識別的產能也開始釋放。

天水廠定位以中低端引線框架封裝與LED封裝為主,是公司此前營收的主要來源,未來隨著天水廠的擴產計劃逐步完成並經歷產能爬坡後,生產經營將逐步步入穩定狀態,營收能力也有望實現較大幅度的提升。

而從技術上來看,華天科技2016年發展的最大亮點要數指紋識別產品的封裝技術,公司針對不同的需求而開發出了適合的指紋識別封裝工藝,尤其是為瑞典FPC和匯頂開發的「TSV+SiP」指紋識別封裝產品已經成功應用於華為系列手機。

通富微電:收購的AMD蘇州、檳城兩廠主要從事高端集成電路封測業務,產品包括CPU(中央處理器)、GPU(圖形處理器)、APU(加速處理器)以及Gaming Console Chip(遊戲主機處理器)等,封裝形式包括FCBGA、FCPGA、FCLGA以及MCM等,先進封裝產品占比100%。

通過該次收購,通富微電實現了兩廠先進的倒裝晶片封測技術和公司原有技術互補的目的,公司先進封裝銷售收入占比也因此超過了七成。


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