半导体代工大鳄 以其质和量优势席卷全球

??????? 半导体代工企业正以其压倒性的生产能力开始一手包办全球的LSI制造。凭借其在LSI生产上积累的经验和知识，其技术实力也跃升至世界前列。设备制造商该如何与羽翼渐丰的这些代工巨头打交道呢？

“如果我们照现在这样继续与日本主要的大型半导体厂一道研发数码相机等核心SoC的话，也许有一天会行不通的。”日本奥林帕斯公司的常务董事、数字技术开发本部长栗林正雄表达了他的危机感（图1）。

其背景是日本半导体大厂有抑制自己的生产规模，转向“轻晶圆厂”的迹象。主要是为了抑制随制造技术的微细化而激增的设备投资及研发费用，从而改善收益。

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图1 市场要变，主角也要变

电子设备市场已从此前以发达国家为主导转向以新兴市场国家和地区为主导。设备关键部件的供给者也随之发生了更迭。将从垂直整合型的IDM手中夺取主角地位的，是水平分工的半导体代工厂商和无厂半导体制造商等。半导体代工厂商因接受全世界包括垂直整合型半导体厂商在内的委托生产，得以大量吸收技术和经验，其结果，使其具有了全球顶级的技术实力。

迄今为止，日本的大半导体制造商一直是采用自行设计和制造的垂直整合型体制。这种企业称之为IDM（Integrated Device Manufacturers）。近来，这种体制发生了动摇：富士通半导体将40nm工艺以后的LSI生产委托给了台湾的台积电（TSMC）。东芝的树立了相同的方向，其社长佐佐木则夫表示，“IDM无法再持续。我们将坚定地推进轻晶圆化。” （图2）

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图2 制造能力上的竞争

图中所示为2009年世界排名前四家的公司及台积电的销售额走势。TSMC的销售额依据该公司的公开数据，其它数据在1996年以前为IDC的数据，1997年至2009年是Gartner Japan的调查值。

对日本的半导体制造商而言，轻晶圆厂化确实有减少资本投资负担的益处。但对设备制造商而言，则“充满忧虑”（日本某数字消费设备厂商）。其最大的原因，是日本IDM自己无法再拥有最先进的半导体技术。

就电子设备而言，SoC可谓是掌握设备附加价值的最重要部件之一。正因为如此，才要利用最尖端的半导体技术，减小芯片面积、降低功耗（奥林帕斯的栗林）。设备的设计者，需要在预见数年后的半导体技术发展趋势的前提下，进行设备开发。因此才与拥有最尖端半导体技术的厂商建立密切的合作关系，并指定 LSI的开发伙伴。

要求最尖端半导体技术的设备制造商，都对信任和依靠今后可能不再拥有先进技术的日本半导体厂商，抱有和前述奥林帕斯同样的担忧。

一手包办SoC的生产

与奥林帕斯一样抱有危机感的设备厂商不在少数。尽管没有公开宣布，但许多电子界相关人士都知道日本某家庭游戏厂商最近将使用最尖端半导体技术的图形LSI的生产委托给了一家台湾大型代工企业。

游戏机用图形LSI只是冰山的一角：最近，承接LSI委托生产的代工企业，正开始一手包办全球的SoC生产（图3）。这已经在代工企业的业绩报表上显示出来。

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图3 寡头垄断在推进

2009年代工的市场份额。以代工业界份额居首的台积电为首的寡头垄断正在推进。

台积电（TSMC）拥有几乎一半的代工市场份额，最近的2010年第一季（1月到3月）的销售额比去年同期上升了133.4％，达到了921.9亿元新台币。这一增长率从整体电子业来看是极高的，而且象征着该公司杰出的增长势头。当季的营业利益率达到37.0％。

刚成立一年就成长为拥有约150个企业客户、仅次于台积电居第二位的，是美国的GLOBALFOUNDRIES公司。该公司是由美国的 Advanced Micro Devices（AMD）公司的制造部在2009年春天分立出来的企业。之后，于2010年1月，它与新加坡的大型代工厂特许半导体（Chartered Semiconductor Manufacturing Ltd）合并，获得了市场份额和客户群。该公司目前的市场份额大约是15％。

现在的市场份额虽只有几个百分点，但在代工市场上地位在逐渐提高的是韩国的三星电子。该公司最近几年强化了它SoC等的非存储器业务。击败诸豪强连连接获美国苹果公司平板电脑iPad及iPhone手机用核心SoC订单的事实，昭示了该公司包括代工业务的SoC业务实力的稳步提高。

随着代工企业的飞速步伐成长的，是专事封装和测试等半导体后工序的代工厂商。后工序也开始了从IDM转向轻晶圆化，最大的台湾日月光集团接到的委托在大量增加。

台积电（TSMC）的投资高峰

半导体代工企业展开了攻势。他们一直留意着日本半导体厂商推进轻晶圆厂的动向，自2010年开始，果断提出了为以前2～3倍额度的大规模设备投资计划（图4）。

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图4 代工企业一齐踩下了加速投资的油门

2010年以后，TSMC（a）、GLOBALFOUNDRIES（b）和三星电子（c）等的设备投资额都激增。

台积电（TSMC）2010年将实施创历史记录的48亿美元以上的设备投资。这一金额作为逻辑LSI投资可与美国英特尔比肩，在半导体业界属最高水准。台积电（TSMC）的营收虽只有因特尔的大约1/3，但投资金额却与英特尔相同。

台积电（TSMC）有可能将2010年的投资金额提到更高。2010年4月，该公司宣布要在台湾台中建设28nm以下工艺的旗舰厂——Fab 15，“其将是瞄准20nm、14nm、10nm和7nm技术的战略基地”。

为不被台积电（TSMC）狂涛般的投资甩得太远，竞争者也舍命追随。例如，GLOBALFOUNDRIES就将2010年的设备上投资激增至27亿美元，约为2009年的3.4倍。

三星电子也不甘落后。该公司在2010年5月17日宣布了2010年的设备投资计划，将在包括代工的SoC生产上投资约2兆韩元（1600亿日圆）。该公司表示，“我们是为了胜利才开展代工业务的。”

2009年夏风云突变

??????? 台积电（TSMC）、GLOBALFOUND-RIES等公司进行雪崩式巨额投资的背景，是中国市场引领的世界性需求扩大。“2009年夏，设备厂商及ODM企业的部件订购量突然激增”（日本某民间调查机构）。[!--empirenews.page--]

实际上，垄断全球笔记本电脑制造的台湾仁宝电子和广达电脑，2009年夏以后笔记本电脑的出货量大幅增加（图5）。仁宝2010年3月的出货量比上年同期增加68％，达到420万台，而广达上升52％，达410万台。

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图5 2009年夏季前后笔记本电脑的出货量激增

从事笔记本电脑的大型ODM厂商仁宝电子和广达计算机的笔计本电脑的月出货量走势。

出货量相差多个数量级的手机市场2010年似也会有切实的成长。综合考虑手机制造商、部件制造商和调查机构的设想，2010年全球市场将比上年增长10～22％，达到12.4亿到13.8亿台。

全球平板电视的年出货量“2010年度将比上年增长30%，达2.2亿台”（日本村田制作所），可谓涨声一片。

而半导体、电子部件和材料制造商的供给体制却没有跟上（图6）。受到雷曼兄弟事件的直接打击，面临公司存亡或退出业务危机的半导体和电子部件制造商不在少数。在这种情况下，无法进行足够的设备投资。其结果自2009年夏天开始，当设备制造商的订单大量增加时，供应和需求之间的差异就迅速扩展开来。

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图6 部件不足

HDD（a）、电容器（b）及DRAM（c）等的供应不足自2009年夏季后急速凸显出来。就半导体而言，不只是DRAM，逻辑LSI的生产能力不足也开始变得严重。

例如，DRAM及层积陶瓷电容器（MLCC）就严重缺货。一家日本调查公司说，HDD的“玻璃基板、磁头和马达等都不足”。

实际上，包括SoC的逻辑LSI的生产也陷入了相同的境地。台积电（TSMC）的消息人士透露：“我们所有的生产线都处在满负荷状态。而且不仅如此，2010年客户询价的订单总量，超出我们最大产能的30％～40％。”

GLOBALFOUNDRIES也表示，情况与2009年中经济衰退时完全不同：“手机、笔记本电脑及平板电视上配备的逻辑LSI的订货特别旺盛。我们的0.35μm、0.18μm、0.13μm和65nm工艺生产线的运转率极高。”

生产的重要性提高

供应不足对半导体和电子元件制造商而言，是扩大事业的绝好机会。抓住了这个机会出击逻辑LSI生产的，是代工企业。

眼下这股以规模为卖点的代工企业逐步一手包办逻辑LSI生产的潮流，并非是伴随经济形势变化而生的暂时性现象。今后，在半导体及电子设备业界，生产将变得越来越重要。

其背景是，LSI的主要市场将从以往的发达国家转向新兴市场国家。而新兴市场国家的人口大大多于发达国家。因此，面向新兴市场国家的电子设备的出货量及所需要的LSI会激增。据一家日本调查机构估计，全球2009年约3亿台的PC出货量到2020年会上升到5～6亿台。而手机的全球出货量2020年将达到20亿台。

从现在的部件供应不足情况可知，当数量飞速增加时，供给可能会成为瓶颈。在这种情况下，部件厂商及半导体厂商的生产能力，将会左右电子设备的发展趋势。就是说，生产的重要性相对提高了。面对新兴市场国家这样的前所未有的巨大市场，要求打造生产能力有数量级之提高的巨大规模的“超级厂商”。

事实上，各代工企业坦承他们怀着促进新兴市场国家的LSI市场形成的志向，将果断进行大规模投资。一家日本调查公司在报告中表示，“在面向新兴市场国家的LSI生产上扮演主要角色的将会是代工企业。今后数年间，他们很可能会实施巨额的设备投资，以扩大中长期的市场份额。

形成良性循环

掌握了量，也就可培育出技术。代工企业在制造技术的微细化等方面的技术实力已经跃居世界的前列。

有了庞大的生产能力，就可接受各种领域的LSI生产委托。而采用最尖端LSI等的最初产品，常常会出现一些问题。如果能对这些问题尽早分析原因加以解决，就可抢得最尖端LSI等量产的先机。这样便可接到更大的订单，同时也能积累更多的新经验，从而形成良性循环。代工企业在此前已有的“量”一道，也在不断获得代表技术实力的“质”。

在微细化上亦居前列

在微细化上打头阵的是美国英特尔和IBM公司，而代工厂商紧追其后。迄今一直如此的情形似有变化迹象。比较英特尔和台积电（TSMC）的逻辑LSI的微细化时间表可知，在90nm、65nm以及45nm～40nm工艺上英特尔均领先，而台积电（TSMC）则约迟1年开始量产。

这种情况在32nm～28nm工艺上发生了变化。英特尔2009年第四季开始量产32nm微处理器，而台积电（TSMC）2010年第二季则开始量产 28nm工艺的逻辑LSI。尽管英特尔还是领先，但差距已缩小到只有半年。并且相对于英特尔的32nm工艺，台积电（TSMC）的28nm已领先了半代。

接下来的22nm～20nm工艺，台积电（TSMC）已公布了领先于英特尔的详细量产计划。2010年4月，台积电提出了将越过22nm，于2012 年第三季开始生产20nm工艺逻辑LSI的计划。且这不只是单纯的目标，同时还公布了20nm所使用的晶体管、工艺及曝光技术。

代工企业技术实力的提高并未止步于制造技术的微细化。如，索尼率先开发的的背面照光（BSI）型CMOS传感器。影像元件业界普遍认为是“其他厂商一时难以追上”的技术。

然而事实上，委托台积电（TSMC）生产的美国OmniVision Technologies公司，已经继索尼之后量产出货。数码相机业界的一位高阶经理表示：“关于BSI型CMOS传感器的量产，台积电（TSMC）的表现应令人刮目相看。这证明他们所具有的技术，已可与索尼利用其在IDM上的优势建立起来的硅加工技术量水平相当。这些BSI CMOS传感器水平可供现今的小型相机使用。考虑到台积电（TSMC）的技术实力，不久的将来即可用于单反相机。”

要成为战略伙伴

代工厂商在拥有庞大生产能力的同时，也在逐步取得最先进的技术。设备和半导体制造商该如何与代工厂商打交道呢？

可以明确地说，投资参股及建立一揽子合作关系，缔结长期合约等成为战略合作伙伴是双方所需要的。截至目前，设备和半导体制造商一直视代工厂商为“可轻易更换的承包商”或“以自身生产为前提，当需求急增超过自身能力时的减压阀”。这样的看法应当抛弃。

在此基础上，自己开发SoC的设备制造商、ASSP制造商以及FPGA制造商，首先需要在是委托多家代工厂商还是只委托一家特定的代工厂商之间作出选择。选择前者的，是从事手机用LSI等业务的美国Qualcomm公司和FPGA厂商美国Xilinx公司。[!--empirenews.page--]

委托多家代工有两个好处：一个是容易确保价格主导权；另一个是在发生灾害或事故时可保证供应不中断。但因委托分散到多家，每家的LSI数量会减少可能会导致价格升高。可以说，Qualcomm和Xilinx是因自信每个品种均可大量出货，才选择了此方法。

而FPGA制造商美国的Altera公司则用了委托特定的一家代工企业。该公司历经多年，和台积电（TSMC）建立了密切的关系，而且“今后还要加强这种关系”（Altera）。这种方法的优点是，易于增加委托数量提高量产效果。其存在的问题是，当遭遇灾害及事故等时，可能会发生难以保证供应的情况。

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