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半導體的IDM和代工廠模式,誰更適合中國產業?

本文來自微信公眾號:

芯謀研究 (ID:icwise)

,作者:顧文軍,原文標題:《IDM向後,Foundry向前,再議IDM與Foundry之涼熱》,頭圖來自:視覺中國

過去三年,全球半導體產能緊張,按理對擁有可控產能的IDM來說應該形勢更好,但實際上卻是Fabless增速迅猛,與IDM走勢出現明顯分化。從營收來看,2019 年, IDM 跌 20%,Fabless跌1%;2020年,Fabless增長22%,IDM增長9%;2021年,Fabless增長36%,IDM增長21%。最近Foundry業龍頭臺積電預計今年增長可達30%。預估大陸代工龍頭中芯和華虹今年也有較大增長。以上資料都印證了芯謀研究在《Foundry向熱,IDM向冷,產能過剩下的辯證分析》一文中的判斷。由於前文引發激烈討論,在此我們有必要做進一步分析,

到底IDM與Foundry哪個更適合中國市場?

注:IDM(Integrated Device Manufacture)即垂直整合製造模式,IDM企業集晶片設計、晶片製造、晶片封裝和測試等多個產業鏈環節於一身;

Foundry即代工廠,在積體電路領域是指專門負責生產、製造晶片的廠家;

Fabless,是Fabrication(製造)和less(無、沒有)的組合,是指“沒有製造業務、只專注於設計”的一種運作模式。

討論之前分享一個對比。國際Fabless巨頭身懷重金,不差錢,但對自建產線毫不動心,卻依然透過加價長單等多種方式在Foundry鎖定產能。有意思的是,體量連國際巨頭十分之一都不到的一些國內Fabless大廠,不停砍單,不願花小錢鎖定產能,但卻對需要花大錢建產線熱情高漲。有錢的不願花大錢,缺錢的不願花小錢,反而願意花大錢。兩相比較,道不盡的魔幻。

IDM還是Foundry,這在國際上已不是問題,產業內已有定論。英特爾幾年前萬人大裁員,現在收購TOWER向Foundry轉型。感測器、模擬器件等產品看似更適合IDM,但是相關巨頭如博世、ST、恩智浦,毫不猶豫地走向了輕代工的Fab-lite模式;Foundry龍頭臺積電創紀錄地大幅擴產;高通、AMD這些國際Fabless巨頭晶圓需求大,技術實力強,風險抵抗強,也有較強工藝技術水平,但依然堅持Fabless。

趨勢已經非常明確,國際領先的IDM大幅收縮,轉向Fab-lite;國際領先的Fabless堅持Fabless毫不動搖。一眼望去,IDM的盡頭,要麼Foundry,要麼Fabless。

或許國內產業發展有其特殊性,但這種特殊效能否超越產業的規律性? 

一、Foundry優勢

為什麼Foundry和Fabless是未來終極形態,我們從臺積電是如何戰勝英特爾、AMD是如何起死回生的歷史來剖析。這或許是人盡皆知的故事,但其中真正的秘密即便業內也少有人知曉。

英特爾的IDM模式是封閉的,臺積電的Foundry模式是開放的。因此,

英特爾與臺積電是它與它們的競爭,是個體與群體的較量

。英特爾的先進工藝研發,無論人、錢還是其他資源只能靠自己;臺積電則撬動整個行業來為自己發展先進工藝,它發展了一個強大的朋友圈:蘋果、高通、華為

(2020年7月16號之前)

、AMD和英偉達這些超級客戶為臺積電的研發出人、出錢、出技術。隨著先進工藝研發更加複雜,投入需求更多,市場變化加快情況下。Fabless輕裝上陣,推動Foundry更快發展。

所以,IDM與Foundry的模式競爭,表面看是英特爾與臺積電在競爭,實際上卻是英特爾與臺積電+高通、蘋果、華為、AMD等Fabless組成的聯盟的競爭。隨著臺積電的平臺越開放,服務的企業越多,獲得客戶的支援就越多,臺積電技術上的優勢就越發明顯。

AMD的翻身也是道路選擇的勝利,它於2012年放棄Global Foundries股份,完全走上Fabless模式。為此AMD甚至向Global Foundries支付4。25億美元的“解約金”,跨過Fab-lite,直接從IDM轉型為Fabless。十年來AMD沒有走過回頭路,成就了自己的驚天大逆轉。

事實上,Fabless巨頭在Foundry技術研發中的參與之深,超乎外界想象。Fabless和Foundry利益高度一致,深度合作沒有顧慮。而IDM和Fabless往往是競爭對手,二者的合作必然不斷有衝突。

所以,英特爾新任CEO基辛格上任後,立刻擴大技術聯盟,與IBM合作開發下一代製程,收購Tower補充射頻、感測器等方面的技術空白。正如基辛格所言,“收購Fab是為了積累Foundry的DNA。”英特爾所謂的IDM2。0實質就是Foundry2。0。

此外,市場方面Foundry也佔盡優勢。得益於其開放模式,大型Foundry有幾十種工藝平臺,上千家客戶,涵蓋產品領域無數。晶片製造是規模經濟,訂單越多,其種類越多元化,東方不亮西方亮,產線的騰挪空間就越大,抵禦風險的能力就強。

以臺積電為例,它的客戶非常多元化,既有主流電子產品的大客戶,比如主攻手機晶片的蘋果、高通、華為

(2021年之前)

等,又有通訊、GPU、汽車晶片、礦機晶片等專屬領域的產品,還是ST和ADI等傳統成熟工藝的產品。不僅種類覆蓋多,工藝跨度也大。先進工藝,成熟工藝同時多方覆蓋。

所以臺積電的產品不僅有量,還有層次和差異性。這樣的好處一是可以捕捉不同的市場熱點,不錯失大的市場機會;二是先進工藝和成熟工藝之間可以互補。當新技術轉變為成熟技術,重金造就的產線不會因為高階客戶的轉移而閒置,可以保證公司的良好運營與足夠的安全冗餘。

而IDM更適合單一產品市場巨大的企業,但由於現在及未來市場日趨分散,終端產品多元化,導致晶片也多元化,單一大量的產品越來越少。同時產品的更新換代加快,產品的生命週期縮短。導致從PC到手機,到萬物互聯,量大單一的標準產品越來越少。

這對IDM造成很大影響。旺季時可以保證飽和生產,但淡季時產線就不得不閒置。因為IDM只服務自己,在產線空置之後,即便想服務其它企業,但技術上、服務平臺上短期內很難匹配。

IDM、Fabless和Foundry是非常不同的商業模式,

Fabless的核心在於設計,Foundry在於製造,IDM的核心在於產品

。Foundry更像是服務業,開門招徠八方賓客,提升製造平臺的技術能力和產能;而完全靠自己的IDM,正如前文所述,它的工藝研發和產能擴張必然落後於Foundry;沒有製造積累的Fabless,向製造轉移的難度那就更大。所以,專心於設計業務的Fabless,專心於製造的Foundry,比自給自足的IDM活得更好。

今年第一季度,全球排名前五的純晶圓代工廠的業績無不取得高增長,排名第五的華虹營收同比上升95。1%;國際大型Fabless也高歌猛進,高通營收同比增長41%,英偉達營收同比增長46%。這與IDM形成明顯的對比,IDM頭羊英特爾一季度營收同比下降7%。

二、國內Fabless轉型IDM之劣勢

趨勢如此,相比國際大型設計企業,國內設計企業選擇轉型IDM時要更加謹慎。理由如下:

1. 國內設計企業的體量普遍偏小,抗風險能力太弱。

如上圖所示,國內設計公司與國際企業相比體量差距巨大。有意思的是,行業前十中,中國臺灣有四家企業,尤其聯發科做通訊晶片,聯詠、瑞昱與奇景產品也側重相對單一的產品,但是它們從沒傳出要做IDM的訊息。

Fabless關鍵是要看產品量級和產品的定義能力,國內晶片設計公司數量很多,但多數企業產品線單一,訂單量小,抗風險能力弱,經不起市場波動。

所以,假如國內設計企業自建產線,以目前體量,極易陷入小馬拉大車的窘境。

製造業艱難之處在於,若產能過小,則沒有規模效應;若產能做大了,固定支出就會增多。開工動土無小事,支撐一條產線,各種配套一個不能少,攤子只要鋪開,就要24小時不停燒錢,裝置成本、運營成本,人力成本、綜合費用等各種成本就撲面而來。

大炮一響黃金萬兩,Fab一建燒錢過萬,Fab看似是印鈔機,實際也是吞金獸。

而且建產線並不能為設計公司帶來更多市場,即便能為設計企業省下代工費用和驗證費用,但能否抵消養活產線的成本?能否有較高的資本回報率?答案應該很明確,否則高通、英偉達這樣的公司,在行市大熱的時候,寧願缺產能,也不自建產線。

2. 國內設計公司對Foundry嚴重依賴,這一點與國際大型設計公司完全不同。

國際企業不僅有巨大的產能需求,而且多是COT

(Customer Owned Tooling)

客戶。它們雖然是Fabless,但並不代表它們在工藝的know how上也Fabless。相反,它們的工藝積累很深,強大到可以幫助Fab提升工藝研發。實際上,國際領先的Fabless除了Fab less,其它並不less。

而國內設計公司大多依賴於第三方IP、依賴於EDA工具、依賴於Fab的工藝和支撐,多數情況下缺乏工藝know how ,相比而言更依賴Fab。所以,大部分國內公司在製造方面是真正的Fabless。當然,也不排除國內少數設計公司有工藝的積累,但即便有積累也多是在標準工藝上做些修修改改。這種情況下,國內Fabless自建產線,縱然有一定工藝積累,但距離Fab的水平還差很遠。

3. IDM靈活性太低,產能小了不夠用,建多了又會造成巨大浪費,遇到淡季僅僅養產線就是巨大負擔。

尤其國產晶片的市場波動較大,國內IDM的騰挪空間較小,就顯得彈性更加不足。今年一季度國內晶片企業庫存暴增,如果設計企業自建產線,遭遇這樣的淡季,產線閒置浪費巨大。

三、總結

不可否認,國內有一部分踏實做事的設計公司,由於其產品特殊,自身前期必要的技術積累,也有自己的市場需求,確實有自建產線的必要和可能性。但這少之又少。芯謀研究希望國內Fabless轉向IDM時要更加謹慎。

不理性的轉做IDM就好比一個人去飯店吃飯,因為某一次人太多不得不排隊,就一氣之下買了整個酒樓。如果是真土豪倒也罷了,但如果是借錢買酒樓就該反省反省。因為隔壁的真土豪,還在酒樓前老老實實地排著隊,至多也只是加價提前定個位子,或者成為VIP會員擁有一個固定包間。

當然,我們也不能無視中國晶片設計企業的產能焦慮。正因為弱小無力預定產能,在產能緊張時,因為沒有預定產能,拿不到訂單,這是一個不可忽視的惡性迴圈。既然相關方有財力支撐企業建新產線,為何不在預定產能,與現有的代工企業合作等方面多做文章?甚至支援晶片設計企業與Foundry合建產線。只要有發展的決心,辦法總會有,不過無論哪一種都比自建產線更為聰明。

人類社會的本質是分工協作。中國臺灣半導體正是依靠專業分工,依靠開放式的平臺,實現整體崛起。國內設計企業也可以遵從這個趨勢,在強大製造合作伙伴的幫助下,透過多種形式的緊密合作,做大做強。

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