關(guān)鍵字：半導體供應鏈 半導體OEM 晶圓代工
半導體諮詢(xún)公司ATREG資深副總裁兼負責人Barnett Silver在會(huì )中發(fā)表對于封裝與IC制造市場(chǎng)的看法。
他說(shuō)，“過(guò)去十年來(lái)，隨著(zhù)技術(shù)邁向下一個(gè)先進(jìn)節點(diǎn)，半導體制程與晶圓廠(chǎng)開(kāi)發(fā)的總成本急遽上升，預計在14nm節點(diǎn)以后只有臺積電(TSMC)、三星電子(Samsung)與英特爾(Intel)等少數幾家代工廠(chǎng)還握有足夠的資金持續這一制程競賽。這使得OEM以及無(wú)晶圓廠(chǎng)的IC設計公司只能依靠少數幾家代工選擇，持續地受到牽制。因此，大型OEM必須垂直地重新整合其具策略性的芯片供應鏈。”
圖1：芯片整合歷經(jīng)周期性循環(huán)。
Silvers預計在未來(lái)三年內將會(huì )出現轉捩點(diǎn)——諸如蘋(píng)果(Apple)、Google和亞馬遜(Amazon)等資金充裕的OEM可望投資于越來(lái)越多的代工廠(chǎng)與IC封裝廠(chǎng)，以確保其供應鏈穩定，屆時(shí)半導體產(chǎn)業(yè)將能更有效地利用先進(jìn)節點(diǎn)，以及降低芯片產(chǎn)能分配的風(fēng)險。從觀(guān)察多家代工廠(chǎng)與IDM的收購/整并談判中，Silver目睹了這一類(lèi)大型OEM的競價(jià)過(guò)程(不過(guò)至今并未成功)。
對于OEM而言，抗衡臺積電等少數幾家晶圓代工廠(chǎng)市場(chǎng)主導地位的方法之一，就是透過(guò)不同程度的資本參與、經(jīng)營(yíng)權與所有權介入，以及收購委外半導體組裝與測試服務(wù)供應商(OSATS)與代工廠(chǎng)的股份，以及開(kāi)發(fā)其他的替代生產(chǎn)模式。
Silver表示，這種混合的半導體制造模式可能為其帶來(lái)‘產(chǎn)能權益’，即半導體公司或OEM可投資于一座晶圓廠(chǎng)，以便取得該晶圓廠(chǎng)(包括保證獲得產(chǎn)能)整體成功的股份；或者透過(guò)更進(jìn)一步的合作(共同合作)模式，由多家半導體公司共同擁有與經(jīng)營(yíng)一座晶圓廠(chǎng)，并確保按比例獲得整體產(chǎn)能，同時(shí)共同分擔營(yíng)運費用。
圖2：先進(jìn)封裝仍將是一個(gè)明顯的差異化因素，將推動(dòng)產(chǎn)業(yè)重新整合。
“在此過(guò)程中，封裝技術(shù)至關(guān)重要，然而卻經(jīng)常被忽視了”，Silver表示，他看到OSAT和晶圓代工服務(wù)的融合態(tài)勢。
根據Yole Developpement的調查報告，2014年全球半導體IC晶圓中約有19%采用晶圓級封裝技術(shù)(如晶圓植凸塊、RDL與TSV等)制造，預計在2015年還將提高到20%。
Silver表示：“在代工廠(chǎng)、OSAT和IDM競相搶占510億美元的芯片組裝與測試市場(chǎng)之際，我預期未來(lái)將會(huì )看到更多的整并與收購。隨著(zhù)封裝技術(shù)變得越來(lái)越先進(jìn)，特別是在晶圓級，在前段制程與后段封裝之間將會(huì )發(fā)生重新整合與融合。”
盡管大部分的進(jìn)展都來(lái)自于硅穿孔(TSV)技術(shù)，包括分辨率、深度與長(cháng)寬比等，該技術(shù)仍被認為成本高昂，而僅限于高階應用，包括服務(wù)器內存或高性能運算等。雖然2015年被認為是3D TSV起飛的一年，可望看到更多高頻寬內存加速量產(chǎn)，但在今年歐洲3D TSV高峰會(huì )上的眾多爭議多半都圍繞在這種全3D架構何時(shí)才能和2.5D中介層一樣在消費應用上展現競爭力與成本優(yōu)勢。這種不確定性對于OSAT來(lái)說(shuō)正是一個(gè)好機會(huì )，讓他們能夠擴展產(chǎn)品組合，以及抗衡企圖掌控一切的代工廠(chǎng)。
根據半導體封裝諮詢(xún)公司TechSearch International總裁E. Jan Vardaman指出，雖然TSV技術(shù)已經(jīng)被廣泛地應用在感測器和MEMS，但產(chǎn)能問(wèn)題以及堆疊內存與邏輯組件帶來(lái)的熱挑戰仍然讓3D TSV無(wú)法得到消費應用的青睞。
Vardaman認為，邏輯組件和內存的單芯片整合最早將在2018年實(shí)現，但由于智能型手機帶來(lái)的價(jià)格壓力，將使其難以在2019年以前采用3D TSV實(shí)現邏輯組件與邏輯組件的堆疊架構。
“芯片堆疊正成為現實(shí)，AMD目前也在著(zhù)手進(jìn)行中，”AMD資深研究員Bryan Black觀(guān)察今天的2.5D和3D封裝解決方案表示，“但為什么現在才發(fā)生？”他聲稱(chēng)AMD大約在十年前就已經(jīng)解決了產(chǎn)能問(wèn)題了，而且即將在其所有產(chǎn)品系列中使用TSV技術(shù)。
成本是首要原因，特別是以先進(jìn)制程節點(diǎn)制造大型芯片時(shí)，由于產(chǎn)量減少，使得成本變得更高昂。“芯片整合也已經(jīng)耗盡能量了，”Black認為，下一代制程節點(diǎn)的整體成本并不一定就會(huì )比較便宜。”
圖3：電晶體成本的不確定性
他的分析是，即使摩爾定律(Moore’s law)能夠為每個(gè)新制程節點(diǎn)帶來(lái)更多的電晶體，也不會(huì )是最適用的電晶體了，因為制程微縮將不再支持單一芯片上的不同功能，例如快速邏輯、低功耗邏輯、類(lèi)比與快取等。
因此，從邏輯上來(lái)看，工程師將會(huì )試著(zhù)把大型單芯片分成專(zhuān)用的組件，最大限度地發(fā)揮新的和現有制程節點(diǎn)的價(jià)值，而僅透過(guò)2.5D與3D堆疊進(jìn)行重新整合。在他看來(lái)，IC整合將永遠不會(huì )脫離中介層，相反地，硅中介層將會(huì )是未來(lái)的SoC關(guān)鍵接口，支持多種來(lái)源的3D組件，使其可依所需的步調擴展各種功能。
圖4：硅中介層將是未來(lái)的SoC界面。
隨著(zhù)堆疊芯片的成本降低，OEM將能夠善加利用芯片共享以取代軟IP授權，購買(mǎi)市場(chǎng)上最好的芯片，并加以組裝制作成自有的SoC。為了自行整合，大型OEM將樂(lè )意投資于OSAT或進(jìn)行封裝的代工廠(chǎng)。
“在服務(wù)器領(lǐng)域，還有誰(shuí)比Google或Facebook更清楚他們需要的是什么？”Black指出，“這些公司并不希望被AMD或英特爾的硬體產(chǎn)品所束縛，但他們也不至于打造出更比半導體公司更多創(chuàng )新，他們只需要增加自己的創(chuàng )新就夠了。”
“因此，理想情況下，他們會(huì )希望市場(chǎng)上出現一款配備開(kāi)放插槽的芯片，讓他們能創(chuàng )造自已想要的產(chǎn)品，”Black如此評論，同時(shí)也坦言曾經(jīng)與Goolge的工程師交換過(guò)意見(jiàn)。
這種芯片級IP共享的愿景是：大型OEM可購買(mǎi)來(lái)自不同廠(chǎng)商經(jīng)測試可用的芯片，以及管理自家的2.5D中介層插槽，在某些情況下甚至還可加入自家的ASIC于產(chǎn)品組合中，這一愿景與ATREG設想的垂直重新整合情景不謀而合。
“現在正是商業(yè)模式改變的有利時(shí)機！”Black的結語(yǔ)似乎暗示著(zhù)芯片供應商更希望專(zhuān)注于銷(xiāo)售更多經(jīng)IP驗證可用的分離式芯片，而非無(wú)法符合OEM期待的大型多功能整合芯片。
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