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【科普】IC产业专业名词及产业链关系

2017-04-18 11:37
Radow
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什么是 IC 设计厂?

芯片根据功能有很多种类,比如计算机的 CPU、手机的 CPU 等等。就连电子手表、家电、游戏机、汽车… 等电子产品中也有自己的 CPU芯片。

可以说 IC 芯片是当仁不让的数字时代基石啊!

等等,你说你不清楚什么是 CPU?CPU (CentralProcessing Unit) 又称中央处理器、处理器,是驱动整台计算机运作的中心枢纽,就像是计算机的大脑;若没有CPU,计算机就无法使用。

我们平常看到的计算机或手机接口只是“屏幕”,实际上真正运行的是 CPU 。它会执行完计算机的指令、以及处理计算机软件中的数据后、再输出到屏幕上面显示出来。(手机就是一台小计算机)

IC 设计公司的营运重心,包括了芯片的“电路设计”与“芯片销售”的部分。

比如高通设计完芯片电路、命名为“Snapdragon”后,再交由三星代工晶圆制造、再交由日月光代工封装芯片与测试。

待成品完工后,再送回高通进行产品销售,和小米或三星等手机厂商洽谈新一代的手机机种、有哪些要使用Snapdragon 芯片。

最后你身为消费者,就会看到小米推出红米 Note 4X手机,搭载了高通 Snapdragon 625 芯片、或三星的 S8 搭载了 Snapdragon 835 芯片了。

台湾的 IC 设计的厂商有联发科 (MTK)、威盛、矽统。联发科专门设计手机的通讯芯片,威盛、矽统则专攻计算机芯片组市场。

这些 IC 设计厂商由于没有自己的晶圆厂,也被称为Fabless、或无厂半导体公司。这究竟是什么意思呢?

早期,半导体公司多是从IC设计、制造、封装、测试到销售都一手包办的整合组件制造商(Integrated Device Manufacturer, 俗称 IDM)。

IDM 厂包含了如英特尔 (Intel)、德州仪器 (TI)、摩托罗拉(Motorola)、三星 (Samsung)、飞利浦(Philips)、东芝 (Toshiba),以及华邦、旺宏。

然而,由于摩尔定律的关系,半导体芯片的设计和制作越来越复杂、花费越来越高,单独一家半导体公司往往无法负担从上游到下游的高额研发与制作费用。

因此到了1980年代末期,半导体产业逐渐走向专业分工的模式──有些公司专门设计、再交由其他公司做晶圆代工和封装测试

其中的重要里程碑,莫过于 1987 年台积电 (TSMC) 的成立。

由于一家公司只做设计、制程交给其他公司,容易令人担心机密外泄的问题 (比如若高通和联发科两家彼此竞争的IC设计厂商若同时请台积电晶圆代工,等于台积电知道了两家的秘密),故一开始台积电并不被市场看好。

然而,台积电本身没有出售芯片、纯粹做晶圆代工,更能替各家芯片商设立特殊的生产线,并严格保有客户隐私,成功证明了专做晶圆代工是有利可图的。

因此,我们可以根据上面提到的历史渊源与产业发展,将现有的半导体产业链的厂商分成几种主要的模式:

1. IDM (整合组件制造商) 模式

(1) 领导厂商

Intel、德州仪器 (TI)、三星

(2) 特点

集芯片设计、制造、封装、测试、销售等多个产业链环节于一身。

早期多数芯片公司采用的模式。

需要雄厚的运营资本才能支撑此营运模式,故目前仅有极少数的企业能维持。比如:

三星虽有自己的晶圆厂、能制造自己设计的芯片,然而因建厂和维护产线的成本太高,故同时也为 Apple 的iPhone、iPad 的处理器提供代工服务。

近日Intel 由于自身出产的行动处理器销售不佳,也有转向晶圆代工厂的趋势。

(3) 优势

能在设计、制造等环节达到最佳优化,充分发挥技术极限。

比如你就会看到 Intel 常常技术领先。

能有条件率先实验并推行新型的半导体技术。

Intel 独排众议采用 Gate-Last 技术、鳍式场效晶体管 (FinFET),后才引起其他厂商争相复制。

2. FOUNDRY (代工厂) 模式

(1) 领导厂商

台积电(TSMC)、联电、日月光、矽品

(2) 特点

只负责制造、封装或测试的其中一个环节。

不负责芯片设计。

可以同时为多家设计公司提供服务,但受制于公司间的竞争关系。

比如产线若没做到完全的独立性,则有相当风险会外漏客户的机密。

(3) 优势

不承担商品销售、或电路设计缺陷的市场风险。

IC 设计商才是做品牌营销、卖芯片产品的。

做代工,获利相对稳定。

(4) 劣势

仰赖实体资产,投资规模甚巨、维持产线运作的费用高。

台积电对于 10 奈米级的投资金额约达台币 7,000 亿元,对3奈米、5奈米等级的投资金额亦已达5,000 亿元、后续尚在增加中。可见得想做晶圆代工,没有一定资本额玩不起。

进入门坎高。除了制程上的技术突破不稀奇,良率才是关键的 Know-how。

晶圆代工与 IC 设计的电路有关、不同的客户有不同的电路结构,相当复杂。

一般能将良率维持在八成左右已经是非常困难的事情了,台积电与联电的制程良率可以达到九成五以上,可见台湾晶圆代工的技术水平。

需要持续投入资本维持工艺水平,一旦落后、则追赶难度相当大。

想想联电当初是如何因为技术投入方向错误和厂房大火,输给台积电的…

台积电和 Intel 现在在砸大钱力拼奈米制程、生怕输给对方也是因为如此。

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