台积电攻防战

2019-04-26
14:00:30
来源: 半导体行业观察

前些天,在发布第一季度财报时,针对一些传闻,台积电 CEO 魏哲家表示: “ 目前并没有收购计划。 当然,如果出现符合公司战略的好机会,我们会考虑。现阶段,我们会对已有资产进行高效整合,以实现进一步发展。”

之所以出现这样的传闻,与近期格芯(GlobalFoundries)的一系列动作有很大关系。今年 2 月,格芯以 2.36 亿美元,将位于新加坡的 12 英寸晶圆厂 Fab 3E 卖给了世界先进半导体( Vanguard International Semiconductor , VIS ),而世界先进是台积电的子公司。

而就在前些天,格芯又宣布与安森美半导体达成协议,将格芯位于美国纽约州East Fishkill的 12 英寸晶圆厂 Fab 10 出售给后者,价格为 4.3 亿美元。这之后,很快就出现了连锁反应,市场又传出格芯正在为其位于新加坡伍德兰的 12 英寸晶圆厂 Fab 7 寻找买家。不过,格芯否认了该传闻。

然而,在一连串出售旗下资产的动作之后,市场开始传言格芯有意整体打包出售,而传闻中的收购方,包括三星和台积电。

但该公司CEO很快就出面辟谣:格芯没有整体出售的计划,过去一连串的资金收缩,以及部分产线出售动作,只是为调整发展战略做的先期工作。

在全球晶圆代工领域,作为台积电的四大竞争对手之一,格芯和其它三家(三星半导体,联电,中芯国际)一直扮演着追赶者的角色,但台积电深厚的技术功底、对晶圆代工业务的专注,以及在最先进制程方面的领先优势等,使得其龙头老大的地位一直难以被撼动。在这样的情况下,格芯和联电在去年先后宣布退出10nm、 7nm 及更先进制程的竞争,将资源都投入到了特种工艺上去。

因此,一旦有竞争对手出售较为先进的工艺产线(以12英寸的为主),人们就会联想到台积电有可能接手,以进一步扩大其在先进制程方面的优势。当然,台积电的最大竞争对手三星半导体也是热议的接盘手。

存储业务收购疑云

实际上,不只是最近,2018年也传出了台积电要收购的消息,当时的标的是存储业务,在业界引起了不小的波澜。去年 9 月,在中国台湾国际半导体展( SEMICON Taiwan )上,台积电新任董事长刘德音有过一番表述,在 20 分钟的英文演讲中,他总共提到了 14 次“存储”。他一再强调,当前的人工智能运算,有八成以上的能源消耗在内存,是当前半导体技术的一大瓶颈。

刘德音表示,数据中心的功耗占了近一半的营运成本,而人工智能更加剧了这些成本,过多的能源消耗,将增加芯片厂商许多成本。对此,刘德音称,要解决这个问题,必须整合存储、逻辑与高带宽互连,打造真正的3D集成电路。

紧接着,在接受媒体采访时,刘德音首度承认: 台积电“不排除收购一家内存芯片公司”,但还没有明确目标。

刘德音的这一表态,不禁让人吃了一惊,从他的表述来看,台积电很有可能并购一家存储器厂商,无论是DRAM,还是 NAND Flash ,都会在其考虑范围之内,因为在 2017 年闹得沸沸扬扬的东芝 TMC 业务并购案中,台积电就曾经考虑过参与竞购,从而进入 NAND Flash 领域,但因为未能完全评估好而放弃。而此次刘德音的表态,其标的似乎更倾向于 DRAM 企业,据当时的猜测,台湾地区的南亚科是主要目标。当时还有消息称, 与全球第3大DRAM厂美光成立合资公司,也是可能的选项之一,甚至还有直接收购美光的传闻。

2017年,台积电向业界发布了 eMRAM (嵌入式磁阻式随机存取存储器)和 eRRAM (嵌入式电阻式存储器)技术,目标是要实现更高效能、更低能耗以及更小体积,以满足未来行业全方位的运算需求。

另外,嵌入式存储器具有超高耐用性,无论是对环境温度的容忍范围还是存取的次数,都远超传统解决方案,因此,嵌入式存储技术,不仅能解决能效问题,更可以将其运用在其他特定市场。

基于这样的背景,台积电考虑收购存储业务就显得顺理成章了。不过,到目前为止,一切收购消息还都只是传闻,后续情况有待观察。

对手步步紧逼

台积电有意收购存储业务,除了与存储自身技术特点及应用发展趋势紧密相关外,还与存储器市场行情有着一定的关系。

从2016下半年到 2018 上半年,全球存储器市场出现了大规模的缺货和涨价状况,因此,全球三大存储器厂商三星、 SK 海力士和美光赚的盆满钵满,三星还因此超越了半导体行业霸主英特尔,登上了营收第一的宝座。但从 2018 下半年开始,行情开始出现变化, DRAM 和 NAND Flash 的价格一路下滑,直到今天,这种跌势才有所缓解,因此,三星、 SK 海力士和美光的营收在一年多的时间内,从大起,转为大落。

在这样的情势下,拥有丰富资金储备的三星半导体和SK海力士分别对外宣布,要在今后几年加大对非存储业务的投入,以降低风险,减小单一领域大起大落对公司营收的影响。而这两家公司不约而同地将发展重点放在了逻辑芯片和晶圆代工业务上,要知道,晶圆代工是台积电的本行,而逻辑芯片,特别是采用先进制程的逻辑芯片(如手机基带、 AP 芯片, CPU 、 FPGA 等)是台积电核心竞争力的体现,三星半导体和 SK 海力士在这方面大规模的投资计划,客观上肯定会在不久的将来对台积电构成竞争压力。

下面具体看一下三星半导体和SK海力士最近的投资举措。

就在前些天,三星宣布了一项总额为133万亿韩元(约合 1157 亿美元)的投资案,用于加强半导体业务,目标是成为世界级的存储芯片、逻辑芯片领导者。 三星副会长李在镕今年初曾经放话, 2030 年前,三星将成全球非存储器业的龙头厂商。

据悉,三星的133万亿韩元投资中,有 73 万亿是技术研发费用, 60 万亿是建设晶圆厂基础设施,其中包括 30 万亿韩元(约 263 亿美元)的 EUV (极紫外光)光刻产线投资案,据 BusinessKorea 报道,三星可能先在韩国华城( Hwaseong )厂增设 EUV 产线,预定明年完工。此外,三星还要进一步加强晶圆代工业务,以往只锁定高通等国际级大客户,只和少数韩国 IC 设计企业合作,因此,当地中小型无晶圆厂多向中国台湾的晶圆代工厂(主要是台积电),或韩国的 DB Hitech 下单。如今,三星要改变策略,打算增加本土中小型企业的接单量。

对此,有分析师表示,如果三星对韩国无晶圆厂打开大门,能鼓励更多优秀工程师投入IC设计等非存储器产业。 这对于其实现非存储业务的发展目标大有帮助。

为了与台积电争夺先进制程订单,三星半导体于2017年将晶圆代工业务独立了出来,使其能更专注在这方面的业务上。目前,拥有丰厚资金储备的三星正在寻觅合适的收购对象,以期待在非存储业务领域有所拓展,最为吸引眼球的就是前一段时间传出其可能收购 NXP ,由于汽车电子成为了半导体行业下一波的主要增长点,而 NXP 非常擅长此道,在高通收购其失败后,盯上这块肥肉的肯定不只一家,假设三星确有收购 NXP 意愿,且能够成功的话,无疑会给三星的半导体业务增添上一块重重的砝码,这也符合其拓展逻辑芯片和晶圆代工业务的总体战略,从而进一步对台积电施压。

SK海力士方面,今年 2 月,该公司提出了与三星类似的计划,将投资 1070 亿美元建设 4 座晶圆厂,以巩固其存储芯片的行业地位。

4月 22 日,据路透社报道, SK 海力士正在考虑收购逻辑芯片制造商美格纳半导体 ( MagnaChip )在韩国清州市的晶圆代工厂,以扩大其 8 英寸晶圆生产线,不过该消息尚未得到证实。

由于手机基带和AP处理器,以及汽车芯片等逻辑器件随应用增加而供不应求,使得许多晶圆代工厂的 8 英寸产能处于满载状态。 而为了应对市场需求,除了SK海力士期望从 MagnaChip 取得8英寸产能之外,台积电也于去年在台湾地区开设了8英寸晶圆厂。

台积电在2018年 12 月宣布将于台南厂区新建 8 英寸晶圆厂,供应链表示,台积电增建新产能,主要是为了应对车用芯片对高压制程的强劲需求。这是自 2003 年在上海松江 8 英寸厂成立后,台积电 15 年来第一次新建 8 英寸厂。一直以来,台积电是将相当数量的 8 英寸产能外包给世界先进的。

这样,SK海力士也要在逻辑芯片的代工业务上发力了,这正好与台积电的拓展业务对上了,未来这两家也会形成一定的竞争关系。

综上,传统竞争者,以及新近入局者都在加强晶圆代工业务,而它们不约而同地都是存储巨头。那么,既然存储厂商可以向晶圆代工渗透,该领域的霸主自然也可以向存储领域渗透了,何况前两年存储器行情那么好,且又是半导体业的大宗商品,市场巨大且永恒。

整合封装业务

以上,主要讨论了台积电及其竞争对手在并购方面的情况。 而该公司CEO魏哲家表示,目前并没有收购计划,现阶段,公司会对现有资产进行高效整合,以实现进一步发展。

谈到对现有资产进行高效整合,晶圆代工自不必说,而随着技术和市场需求的发展,芯片本身的构成方式也在发生着各种变化,单纯靠制造已经难以应对这种变化,各种新型的封装形式逐步进入市场,并发挥着越来越重要的作用,这使得台积电也开始布局封测业务,而不只是依赖于下游的封测厂商。

实际上,台积电的封测业务整合之路早就开始了,如著名的封装技术InFO( Integrated Fan-Out ),就是台积电的标志性技术,于 2014 年推出,该技术的优势可让芯片与芯片间直接连结,减少芯片封装后的厚度,以便为硬件设备成品腾出更多空间给其他零件所用;正因如此,台积电才力压三星,成为苹果公司两代 A 系列处理器独家代工厂商。

在InFO之后,台积电又推出了 CoWoS ( Chip on Wafer on Substrate )封装技术。该技术是为解决能耗问题而发展出的解决方案。

目前,InFO和 CoWoS 封装技术已经应用在多种产品上,例如英特尔和 Xilinx 的 FPGA 芯片用到了 CoWoS ,苹果的 A 系列 SoC 则采用了 InFO 。

然而,在刘德音看来,以上这些技术只是台积电的权宜之计,他希望在未来,存储器和逻辑元件能够彼此堆叠,从而使互连密度再提高100倍。

因此,3D封装技术应运而生。

2018年 5 月,台积电在美国举办的第 24 届年度技术研讨会上,发布了晶圆堆叠技术 Wafer-on-Wafer ( WoW ),这是真正意义上的 3D 封装。该技术通过使用形成硅通孔( TSV )连接的 10 微米孔彼此接触。按照台积电合作伙伴 Cadence 的说法,堆叠晶圆设计可以放置在中介层上,将一个连接路由到另一个连接,创建一个双晶立方体,甚至可以使用 WoW 方法垂直堆叠两个以上的晶圆。

台积电攻防战

据悉,WoW最大应用场景很可能是 GPU ,其可以在不增加 GPU 核心面积或者是使用更小制程节点情况下增加晶体管数量,从而提升显卡性能。

不过,目前WoW技术的最大问题是对工艺要求非常高, die 之间要准确无误地对齐,而且要确保任何一片 die 都是没有问题的,否则组装完成后发现其中一个工作不了,整个封装芯片就报废了,因此良品率比较低,生产成本较高。另外,现在芯片的单位发热量相当高,采用堆叠技术的话会让发热更加集中,对芯片的寿命难以把控。

因此,当下在已经非常成熟的16nm工艺上使用 WoW 比较妥当,但台积电的目标是在 7nm 和 5nm 制程上应用。

前些天,在台积电说法会上,据联席CEO魏哲家透露,台积电已经完成了全球首个 3D IC 封装,预计在 2021 年量产,据悉,该技术主要面向未来的 5nm 工艺,最可能首发 3D 封装技术的还是其最大客户苹果公司。

虽然台积电在说法会上没有明确提及他们首发的3D 封装技术是否为WoW,但估计就是这项新技术。

结语

按照魏哲家的说法,目前,台积电主要是通过对现有资产进行高效整合的方式,来寻求进一步发展,而非并购。不过,他也提到,如果出现符合公司战略的好机会,也会考虑收购。也就是说,台积电并没有关上收购的大门,只是在等待机会。而在主要竞争对手,如三星半导体通过大规模投资和并购的方式,步步紧追的情况下,作为晶圆代工龙头,以及全球排名前4 位的半导体大厂,台积电在未来的并购市场上有何表现,值得我们这些围观者期待。

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