集成电路企业介绍


01

集成电路产业链

       集成电路(integrated circuit,缩写作 IC),或称微芯片(microchip)、芯片(chip)在电子学中是一种把电路小型化的方式,制造在半导体晶圆表面上。集成电路作为半导体的核心,可分为逻辑电路、存储器、微处理器和模拟电路四类产品,占据整个半导体行业规模八成以上。集成电路产业链按上中下游,可分为设计、制造和封装测试。

资料来源:ittbank

1.上游—集成电路设计


2019年排名第一的博通是全球领先的有线和无线通信 半导体公司。其产品实现向家庭、 办公室和移动环境以及在这些环境中传递语音、 数据和多媒体。 Broadcom 为计算和网络设备、数字娱乐和宽带 接入产品以及移动设备的制造商提供业界最广泛的、 一流的片上系统和软件解决方案。

排名第二的高通公司是全球3G、4G与5G技术研发的领先企业,目前已经向全球多家制造商提供技术使用授权,涉及了世界上所有电信设备和消费电子设备的品牌。

排名第三的英伟达 是一家人工智能计算公司, 1999年,NVIDIA定义了GPU,这极大地推动了PC游戏市场的发展,重新定义了现代计算机图形技术,并彻底改变了并行计算。


中国台湾IC设计业者在2019年的表现皆不俗,其中,排名第四的联发科(Mediatek)2018年开始以12nm制程生产高、中、低端手机处理器,2019年逐渐发挥性价比优势,在智能手机市场拥有不低的能见度,例如OPPO的A系列与红米等皆搭载其方案。

 

2.中游—晶圆制造加工


 晶圆制造属于重资产领域,对设备和资金的需求很高,企业为保持竞争力,而每年用于采购设备等资本性开支比例很高。同时制造企业需要不断追赶先进制程,1995 年以来,芯片制造工艺经历了从 0.5 微米到目前 28nm、16/14nm 的发展过程,从 65nm 开始,晶圆制造生产线投资呈几何级数的增长,随着集成电路制程节点的缩小,制造技术难度成倍增加,能跟随工艺发展的制造厂商越来越少。

 2017年,晶圆代工业内前五大厂商的资本支出之和占到了全行业资本支出的95.6%之多,台积电和三星的资本支出占全球Foundry厂的70%。而台积电一家就占据半壁江山,一直在大力建厂扩产,不断巩固其行业老大地位。三星方面,其90nm制程节点的研发费用为2.8亿美元,而20nm的研发费用则飙升到了14亿美元,这还不包括后期的新生产线生产费用和建厂费用。

 因此,先进制程研发逐渐成为了巨头的游戏,其结果就是:具备130nm制程生产能力的厂家有22家,而能够以16/14nm制程技术进行晶圆代工的厂商数量锐减到了5家。而具备10nm、7nm,以及更先进制程技术能力的厂商,也只剩下了台积电、三星和英特尔这3家。因为进行7nm、5nm的研发费用过于高昂,如果没有足够量、稳定的客户支撑,只能是巨亏,所以,GlobalFoundries和UMC先后退出了10nm及更先进制程工艺的争夺战。 

  

3.下游—封装及测试


     国内封测领域已经处于世界第一梯队。目前封装测试业已成为我国集成电路产业链中最具有国际竞争力的环节。国际先进技术的进入带动我国封测技术的不断提高,当前国内封测产业呈现外商独资、中外合资和内资三足鼎立的局面,内资封装产业已形成一定的竞争力,长电科技、华天科技、通富微电等内资企业已进入全球封测企业前 20 名,并通过海外收购或兼并重组等方式不断参与到国际竞争中,先进封装产能得到大幅提升。


02

集成电路制造企业

据研调机构IC Insights发布《2020-2024年全球晶圆产能》报告。该报告统计截至2019年12月的25个最大晶圆产能领先者的排名,按每月200mm当量的装机容量来计算,全球前五名晶圆产能每月产能超过100万个晶圆(如图);且前五大公司的产能合计占全球晶圆总产能的53%。


      1. 三星为全球存储龙头,拥有最多的晶圆产能,以月产290万片200mm等效晶圆夺冠。占全球总容量的15.0%其中约三分之二用于制造内存(DRAM)(闪存)NAND设备,分别占了全球45%、33% 市占率。

      三星电子的半导体帝国主要运营着存储芯片和非存储芯片两大部门。其中,后者又被称为S.LSI(System LSI),主要负责IC设计和Fab芯片代工,为其客户和自家的智能手机生产芯片。

  作为巨无霸级别的IDM,三星一直觉得其晶圆代工业务水平还不够好,视行业霸主台积电为“眼中钉”,并通过大力投资、独立代工业务、挖人等措施,不断完善其晶圆代工技术能力和客户认可度。2015~2016年,随着三星Foundry先进制程能力的逐步成熟,其从台积电那里夺得了不少大客户订单,收入颇丰。彼时的智能手机市场处于平台期(开始出现衰退,但对相关产业链的影响有滞后效应),对于相关芯片的需求量还是比较旺盛。这两方面的因素,使得三星Foundry在2016年出现了大幅度的增长。而到了2016~2017年,随着台积电先进制程的进一步成熟,三星Foundry部分大订单又被台积电抢了回去;此外,全球智能手机市场全面衰退,其负面效应也开始显现,对相关先进制程芯片的需求大减。可以说,这两个因素是导致三星Foundry在2017年销售额同比增幅(4%)大幅下降的主因。

   三星电子代工部门另一个问题则是行业竞争问题,三星业务范围广泛,诸如苹果、高通等主要客户本身也是三星电子的竞争对手,即便知识产权和专利得到良好保护,也不能保证供应链的灵活自主和上层竞争带来的影响。比如苹果的A4~A7系列处理器均在三星代工,2011年双方爆发系列专利诉讼后,苹果将A8转单至台积电代工,A9分别交由台积电和三星代工,A10又是全部由台积电代工。由于上述原因,三星电子的代工部门虽然在制程技术的进展上和台积电不分伯仲,但其背景决定了它很难成为晶圆代工领域的巨无霸。

   因此,三星于2017年决定将晶圆代工业务独立出来,以进一步提升其市场竞争力。综上,为了提升竞争力,三星在调整晶圆代工的业务结构,而台积电依然在不断巩固自身的优势,这两强的市场争夺战将更加有看头。

 

2.台积电(TSMC)全球晶圆代工(Foundry)龙头,是全球前五大晶圆产能排名唯一纯晶圆代工厂商 , 以每月产能约为250万片晶圆排名第二 , 占全球总产能的12.8%

台积电是一家既可敬又可怕的企业,可敬的是其突破性的芯片代工模式颠覆了半导体行业的游戏规则;可敬的是其成为晶圆代工界的军校,为代工界培育了大量的人才;可敬的是其对中国半导体产业所作出的贡献。但台积电也越来越可怕,可怕在其过去数十年的霸主地位,仅一家便吞下晶圆代工的半壁江山;可怕在其对先进工艺的追逐,7nm几乎独揽生意,5nm进入量产阶段,2nm已有谋划;可怕在其早早对先进封装技术的未雨绸缪和远见,并不断取得突破。

台积电的专业芯片代工模式改写了半导体产业的游戏规则,长久以来,台积电一直处于晶圆代工界的老大地位,其市占率逐年攀升,过去十年台积电的市占率一度处于一半以上的态势,也因此格罗方德曾向欧盟和中国投诉台积电垄断。除此之外,台积电在2011年下半年率先提供28nm制程的量产技术。

2012年,凭借平板电脑和智能手机等移动IC的强劲需求,台积电实现了创纪录的营收和利润,其产能迅速转向28纳米,出货量也比2011年增长了30倍。2012年台积电的市占率增长到49.5%。2013年,台积电28纳米出货量和收入快速增长,并且引入了FinFET晶体管结构,使得16纳米获得了更好的性能,除此之外,台积电还开始了10纳米工艺的研发。台积电的市占率为46%。得益于28纳米技术的强劲需求以及客户对20纳米片上系统代工的快速接受和需求提升,2014年台积电创收和利润再次达到新纪录,其市占率一举跃升到53.7%。其16nm FinFET Plus于2014年12月按计划完成技术认证,7纳米技术进入了高级开发阶段。

2015年全球经济发展疲软阻碍了半导体的发展,但受益于先进工艺的发展,台积电20纳米订单增加了一倍,16纳米FinFET工艺也被成功引入,10纳米取得了良好的进展并且完成了技术认证,7纳米在产量和良率上都得到了提升。2015年台积电在晶圆代工市场的市占率上升到55%。

根据 IC Insights 的统计资料显示,台积电在2016年以59%的市场占有率排第一,这主要是得益于台积电通过成为世界逻辑IC行业技术和能力的可信赖提供商,10纳米取得成功量产,7纳米完成了技术认证。

2017年台积电10纳米工艺订单激增,7nm量产,并抓住了移动设备、高性能计算、物联网和汽车半导体的机遇,不但在收入、净利润和每股收益上都实现了稳健的增长,还为台积电在未来几年建立了强劲的发展势头2017 年台积电于全球晶圆代工市场的市占率高达 55.9%。

根据CINNO Research 产业研究统计的晶圆代工排名中,2018年积电的市占率为53.3%。据调研机构Trendforce指出,台积电2019年第四季在代工市场的市占率为52.7%,而且2019年11月,台积电市值一举超越三星的市值,达到约2620亿美元


3. 美光拥有第三大产能,晶圆月产180万片,占全球产能的9.4%。美光在2019年的产能增加因在新加坡的工厂开设的新300mm晶圆厂。该公司还收购了犹他州IM Flash合资工厂中的英特尔股份。美光科技计划在2020年在维基尼亚州开设第二家晶圆厂。

美光是仅次于三星电子的第二大存储器生产厂家,2016年以25亿美元收购了日本芯片制造商尔必达,在全球DRAM存储芯片的市场份额达到了24%,排名第三。美光在NAND FLASH的市场占有率约为12%,仅次于三星,东芝和西数。美光拥有自己的晶圆制造工厂, 其中DRAM,NAND FLASH分别占到总营收的60%,30%。美光科技旗下的工厂主要分布在美国,日本,台湾,新加坡等地,其中DRAM产能主要位于日本和台湾,3D NAND FLASH 主要来自美国和新加坡的两座工厂。

4.SK海力士是第四大,每月晶圆产能接近180万晶圆(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市场的市占比例为10%,排名第五,在DRAM市场中的市占比例为29%,排名第。然而,众所周知,存储产业具有极强产业周期性,2019年正值产业下滑通道,导致SK海力士2019全年营收26.99兆韩元(约227.2亿美元),同比下滑33%,营业利润为2.71兆韩元(约22.8亿美元),同比下滑87%,净利润为2.02兆韩元(约16.97亿美元),同比下滑87%。其中,第四季度更是净亏损1180亿韩元,是自2012年Q2以来首度亏损,营业利润也较上一季度下降了50%。

面对如此严峻的盈利压力,SK海力士从2017年时就已经着手加强非存储半导体事业,将Foundry事业部拆分设立SK海力士System半导体。并从去年开始就有消息传出要收购Magnachip的晶圆代工业务。Magnachip为过去SK海力士的前身海力士半导体的一部分,在2004年结构调整时被售卖,公司拥有很多专利和知识产权,若能收入旗下,定能助力SK海力士拓展至更多Foundry业务领域。

SK海力士相关人士表示:公司力求确保Foundry事业的长期获利能力和成长动能,以成为业界最具竞争力的企业。SK海力士还计划通过CIS(图象感应器)进驻非存储半导体中的汽车和保安摄像头等新领域。


5.Kioxia(前东芝存储器)排名第五,是存储器IC供应商,每月有140万片晶圆(7.2%),其中包括大量的NAND产能供其晶圆厂投资和技术开发合作伙伴WesternDigital,但不包括东芝电子。在NAND flash市场中,东芝的内存产品市场占率约为16%,仅次于三星(约38%)。

2017年东芝为了弥补其能源事业资金缺口,决定将内存事业部分拆成为新公司TMC(Toshiba Memory Corporation),并出售股权以筹措资金。经历多个阵营竞相追逐,TMC最终以2兆日圆出售给以美国投资公司贝恩(Bain Capital)为主的「美日韩联盟」。2019年10月TMC正式改名为Kioxia(铠侠),准备在2020年IPO上市。进入前十的还包括英特尔(每月81.7万片晶圆)、联电(每月75.3万片晶圆)、格芯GlobalFoundries、TI德州仪器和ST意法半导体。




参考资料来源:


1.拓墣产业研究院


2.IC Insights


3.CINNO Research


4.ittbank


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        文:刘纯峰

       排版:张乐辰










2020年05月12日

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