格芯公司是一家半导体企业,全名为格罗方德半导体股份有限公司,是一家总部位于美国加州硅谷桑尼维尔市的半导体晶圆代工厂商,成立于2009年3月。格罗方德半导体股份有限公司由AMD拆分而来、与阿联酋阿布扎比先进技术投资公司(ATIC)和穆巴达拉发展公司(Mubadala)联合投资成立的半导体制造企业。
在2017年的时候,格芯公司也是在成都成立了12英寸晶圆成都制造基地项目,总投资超过了90亿美元,产品应用在移动终端、物联网智能设备以及汽车电子等相关领域。国内外芯片产业发展态势分析研判
中国科学院科技战略咨询研究院
芯片专题课题组
芯片是指内含集成电路的硅片,是采用半导体工艺把多种元件以及元件之间的连线制作在半导体晶圆上的具有特定功能的电路,是电子产品的基础构件。芯片广泛应用于从手机到超级计算机,从普通家用电器到大型工程机械和设备上,几乎无处不在。因此芯片扮演着现代工业基石的角色,成为信息科技迈上新台阶的关键命门。芯片制造技术是当今世界最高水平微细加工技术,是全球高科技国力竞争的战略必争制高点。

半导体产业及其上下游
芯片产业链包括设计、制造、封装测试等主要环节,也涉及上游的半导体设备和材料产业,以及下游的应用行业。
全球芯片产业技术发展态势
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经过多年发展,芯片产业成为高度国际化、高度研发导向的产业。芯片产业发展面临着来自技术和产业的双重挑战。
从技术角度而言,缩小晶体管尺寸越来越难并将最终达到极限,先进制程工艺的推进越来越慢。摩尔定律长期被认为是半导体行业的发展蓝图,而近年来摩尔定律被认为或已趋于发展极限,业界提出了“摩尔定律牵引”(More Moore)、“超越摩尔定律”(More than Moore)、“超越互补金属氧化物半导体(CMOS)”(Beyond CMOS)三大发展方向。《国际元件及系统技术路线图》提出不再以继续提升运算速度与效能为重点,而是关注如何让芯片发展更能符合应用需要。路线图预测非硅CMOS 尺寸微细化将止于2024 年的3 纳米工艺节点,提出通过管芯三维堆叠、层间致密互联、异质异构集成、器件低功率化等方案,变相实现微细化,借以延续芯片性能增长。IC Insights 提出集成电路设计和制造将向以下方向发展:缩小特征尺寸、引入新的材料和晶体管结构、采用更大直径硅晶圆、提高制造设备的生产能力、提高工厂自动化程度、电路和芯片的三维集成,先进的集成电路封装和整体系统驱动的设计方法等。
集成电路产业链及相关主要厂商
过去20年间,美国半导体企业的销售额约占全球的一半,韩国、日本、欧洲和我国的台湾地区也有表现优异的企业。
从产业角度而言,芯片产业创新的重心正在转移和扩张,产业高度集中导致竞争减少、市场垄断等风险不断加大。当前,芯片产业应用从传统的计算扩展到移动设备、汽车、云数据中心等领域,企业涉及的技术领域和目标进一步拓展。领先一步,“赢者通吃”,落后一招,“全盘皆输”,是芯片产业生态的“丛林法则”,因此预先布局、掌握领先的核心技术是芯片企业市场制胜的关键砝码。此外,通过并购来扩展市场规模、占有先进技术、布局未来关键领域是芯片企业强化市场竞争力的重要途径。近年来,国内外集成电路企业兼并重组风起云涌,产业并购呈现聚焦战略整合和布局新兴领域的趋势。一方面,龙头企业为实现规模经济和降低成本,持续开展出于战略整合目的的国际并购,呈现出规模大、交易金额高、强强联合的特征。另一方面,随着产业技术进入后摩尔时代,企业加快布局新兴市场,围绕物联网、汽车电子、数据中心、人工智能等领域的并购日趋活跃。上游企业让下游客户入股,以提升研发能力、分担研发风险也是巩固市场竞争力的一种手段。ASML 公司即采用这一模式。英特尔、三星、台积电是ASML 公司的股东,以购买股票以及投资ASML 公司科研的方式,成为ASML 公司高端设备的优先供货对象。
全球芯片技术创新步伐加快。QUESTEL 公司发布的《芯片行业专利分析及专利组合质量评估》报告显示(2016 年检索数据),全球芯片专利申请数量在1995~2013 年实现了6 倍的惊人增长,特别是2010 年以来专利申请节奏显著加速。
我国芯片产业和技术发展分析
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从产业链视角分析,我国集成电路封测业与国际先进水平技术差距最小,接近“并跑”。集成电路设计企业已经涌现若干在细分领域具有相当国际竞争力的企业,但是无论从基础技术平台、市场体量还是到战略产品领域等方面与国际领先企业仍然有不小的差距。集成电路制造业在技术研发上取得系列重大进步的同时,在核心量产工艺上与国际领先制造企业有15 代以上的差距。国内芯片制造设备和关键材料,除了已经取得的若干装备和产品研发及生产线应用的突破以外,与国际先进水平的整体差距是最大的。
▌(一)我国半导体芯片市场需求和供给能力总体评价
我国是世界第一大信息电子生产大国和消费大国,我国的家电、手机、台式机、笔记本电脑、信息通信设备、服务器乃至各类交通工具和医疗设备等产业需要大量芯片产品。根据中国海关统计数据,2017 年中国进口集成电路金额26014 亿美元,同比增长146%。
我国进口最大宗的是“处理器及控制器”类(占全部芯片进口总值接近一半),其次是存储器,再次是逻辑芯片。随着中国产业的升级转型,在工业应用、汽车应用、移动互联网、数字电视、数字娱乐、人工智能和医疗应用等新兴行业,形成集成电路产品多元化的增长态势。
Gartner 公司数据显示,近年来全球接近80%的手机是中国生产的,95%的电脑在中国组装生产(近两年部分开始向越南等国转移),但是需要注意中国的芯片进口额其中大部分是以苹果、三星和惠普等为代表的跨国IT 公司在华装配企业的进口额。可以说中国对芯片的巨额消费很大部分是由跨国公司在中国组装电子设备和产品造成的。
2017 年中国出口集成电路20435 亿块,同比增长131%,出口金额6688亿美元,同比增长98%。这里面也有大量跨国公司在华企业的贡献。
我国国内芯片供给能力较强的为移动处理和基带芯片、逻辑芯片和分立器件等,在移动智能终端和网络通信领域应用较广,已经形成有效供应。但在国内市场和全球市场需求量很大的存储器、中央处理器(CPU)、图形处理器(GPU)、微处理器单元(MPU)、传感器、模拟射频芯片和现场可编程逻辑门阵列(FPGA)等芯片产品方面,尚处于攻关、试产、小批量开发阶段,基本没有形成规模供应能力,整体上看所需的关键集成电路产品大量依赖美国等进口,难以对经济发展和信息安全等形成全面有力支撑。
▌(二)我国芯片产业技术现状分析
2008 年以来,在重大科技专项(01)—核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品(核高基)和重大科技专项(02)—极大规模集成电路制造装备与成套工艺的支持下,在芯片、软件和电子器件领域,以及集成电路制程和成套工艺上取得了较大突破。2014 年6 月,国务院印发《国家集成电路产业发展推进纲要》,设立集成电路产业基金,以大力度部署带动产业链协同持续发展,加快追赶和超越的步伐,努力实现集成电路产业跨越式发展。
1 集成电路设计业
中国集成电路设计业增速为261%,销售额为20735 亿元。根据工业和信息化部的数据,境内设计业规模从2014 年的1047 亿元增长到2017 年的1980 亿元,位居全球第二。代表性企业为进入全球前10 名的华为海思和紫光展锐。例如华为海思半导体、紫光展锐等开发的移动处理芯片全球市场占有率超过20%。而兆芯和龙芯等公司在CPU、GPU、芯片组(Chipset)等核心技术方面取得了突破。同时国内在金融集成电路卡芯片、北斗导航芯片上取得了突破。但是国内芯片设计企业对第三方IP 核的依赖程度非常高;对设计方法学的重视程度不够,需要设计企业提供更完善的方案方可完成制造流程。我国在需求量很大的数字信号处理(DSP)芯片、FPGA、模拟芯片等方面尚未形成强有力的设计能力。
2 集成电路制造业
根据中国半导体行业协会提供的数据,我国集成电路制造业2017 年同比增长285%,销售额达到14481 亿元,领军企业为中芯国际、华力、华虹等,整体上12 英寸生产线的产能只有15 万片左右(2016 年),亟待加强;国内代工制造企业完整的设计服务和支持体系仍然有待加强,大多数企业尚未建成有竞争力的设计服务和支持体系,独立工艺研发能力有待加强。
中国芯片制造业现有先进工艺产能与市场需求方面存在的差距仍然较大。例如,中芯国际2016 年的营收为2921 亿美元,位列全球代工企业第4名,并宣布实现28 纳米成套工艺量产,在02 专项的支持下,22 纳米和14纳米先导技术研发取得突破,当前在国家集成电路大基金的全力支持下,正在推进14 纳米工艺研究和量产开发。国际上领先的代工制造企业为中国台湾的台积电、美国的格罗方德、韩国的三星和中国台湾的台联电。全球领先的台积电目前的主流工艺正在试图从10 纳米向7 纳米转换,采用极紫外光刻(EUV)前沿技术,同时在南京部署16 纳米生产线。
3 集成电路封测业
根据中国半导体行业协会数据,集成电路封测业继续保持快速增长,增速为208%,2017 年达到18897 亿元。目前国内集成电路封装已经形成了四大领军企业,即长电科技、通富微电、华天科技和晶方科技;其中长电科技名列全球第三,位列全球第一是中国台湾的日月光。在02 专项支持下,中国大陆封装企业围绕三维高密度集成技术研发,接近国际先进水平。中国大陆和中国台湾企业在技术上已经不存在代差。
4 芯片制造设备和关键材料
在国家02 专项的支持下,研制成功靶材、抛光液等多种关键材料产品,性能达到国际先进水平。国产刻蚀机、离子注入机等多种关键设备研制成功并通过了大生产线考核,实现了海内外批量销售,总体技术水平达到28 纳米,部分14 纳米设备开始进入客户生产线验证。
国内代表性企业为中微(刻蚀机)和北方华创(等离子刻蚀、气相沉积设备和清洗设备)等。值得注意的是,我国优势企业主要集中在后道工艺设备部分。在前端工艺方面,如核心光刻工艺方面,国内目前推出了90 纳米光刻机装备,这与国际顶尖装备企业[如得到国际集成电路制造巨头全力支持的荷兰ASML 公司(正在研发推出10 纳米及以下节点工艺装备)]的差距较大,而国内企业在提供尖端生产工艺、高效服务和先进软件产品方面的差距较大。
光刻胶是半导体工艺中最核心的材料,直接决定芯片制程。现阶段,日、美企业垄断国内半导体光刻胶市场,我国光刻胶产业和国外先进产品相差三四代,极易被国外企业“卡脖子”。但国内企业在资金和技术上奋起直追,如苏州瑞红、北京科华等,它们有望持续引领半导体光刻胶国产化进程,逐渐降低我国对半导体光刻胶的进口依赖程度。
▌(三)我国芯片产业和技术发展趋势
我国集成电路领域近几年取得了长足发展。国产手机芯片大量进入市场,芯片制造和封装技术快速进步,芯片制造装备和材料实现了从无到有的突破。紫光展锐、华为等企业研发的芯片的设计能力快速提升。“龙芯”CPU已形成3 个产品系列,部分国产芯片开始大力推广。
2017 年,美国总统科技顾问委员会发布的报告评估了中国半导体产业的发展优势和短板,包括:中国在先进逻辑芯片制造技术方面明显落后于世界先进水平,虽然制造企业数量很多,但比当前先进的量产工艺至少落后15代,缺少可商业量产的本土存储器企业,缺少半导体设备厂商等。中国半导体产业中表现最突出的是设计企业,并且发展势头良好,但与国外先进企业之间还存在技术差距,而且大部分设计企业主要瞄准低端和中端市场。此外,中国企业在国际上的收并购活动日益活跃。
我国未来集成电路发展趋势应按照“摩尔定律牵引”和“超越摩尔定律”抓住技术变革的有利时机,以“摩尔定律牵引”战略,持续推动国际先进12 寸前沿工艺研发,下决心突破处理器、存储器等全球产业技术制高点,迅速形成国际前沿水平的规模生产能力,争夺全球主流应用市场。同时要按照“超越摩尔定律”战略,基于我国巨大的市场潜力和战略需求,大力发展模拟及数模混合电路、微机电系统(MEMS)、高压电路、射频电路等特色8 寸专用工艺生产线。以制造工艺能力的提升带动国内芯片设计水平提升,以国际高水平生产线建设战略性带动我国关键装备和材料配套突破发展。
文章来源:企鹅号 - 科学出版社
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近日,据彭博社报道称,英特尔正在就将部分高端芯片外包代工的可能性与台积电、三星方面进行洽谈。最终结果或将在两周之后,英特尔的财报会议上正式公布。
据知情人士透露,因为三星在制程工艺上要稍微落后于台积电,所以英特尔更倾向于转向台积电寻求代工支持,舆论也普遍认为台积电在这次竞争中更有优势。实际上早在2020年7月就有媒体称,英特尔与台积电达成了协议,预订了台积电明年18万片6纳米芯片的产能。
无论最终英特尔是否会选择将高端芯片外包代工生产,又或是在台积电和三星中选择哪一方,这个艰难的抉择背后都是英特尔的无奈与“断腕”决心。
对于芯片行业而言,刚刚过去的2020年并不平静。英伟达400亿美元拿下了ARM、AMD350亿美元收购赛灵思、苹果拿出了第一款基于ARM架构的PC芯片M1,并且在性能和功耗上吊打了市场内所有竞争对手。
反观英特尔,依旧没能拿出它的7nm芯片。
回顾英特尔过去一整年的经历,就会发现它正在一点一点靠近那个令人恐惧的“悬崖边”。
去年年初,英特尔凭借着2019年相对不错的财报迎来了一波利好,市值一度逼近3000亿美元大关,达到了有史以来创纪录的2978亿美元。
高光时刻过后,等待它的就是灰色的2020之殇。
7月24日,二季度的财报会议上公司CEO鲍勃·斯旺无奈宣布——7nm CPU及整改7nm产品组合跳票,将会至少推迟6个月的时间。根据现有的规划,10nm台式机CPU Alder Lake、10nm服务器CPU Sapphire Rapids将在2021年下半年开始量产。至于7nm的CPU,则要等到2022年下半年或者2023年才会亮相。
虽然用户早已经习惯了英特尔在制程工艺上的拖延,但这次消息公布后投资人还是给了英特尔一记重拳。第二天,英特尔股价暴跌了1624%。
紧接着的三季度财报,由于出现了营收和净利润的双重下滑,财报公布当天英特尔的股价再度暴跌1058%,市值蒸发了260亿美元。
直到目前,英特尔也仅仅在用于笔记本的移动端产品上使用了基于10nm工艺的低功耗版11代酷睿处理器。在桌面端依然是14nm工艺,10nm的工艺预计在今年下半年才会正式推出。
而反观台积电方面,早在2018年就已经量产了7nm,5nm也开始实现稳定出货,华为麒麟9000以及苹果的A14和M1均是基于5nm工艺的产品。另外,3nm、2nm等更为先进的制程工艺也在积极布局中,根据相关媒体的报道,目前台积电2nm工艺已经取得重大突破,研发进度超前。业界普遍看好其2023年下半年风险试产良率,甚至可能会达到90%。
显然,在芯片的制程工艺上英特尔完全落后于业界先进水平,那么英特尔现在是否已经落伍?
从市盈率上来看,AMD的市盈率都要明显高于英特尔。对此,有芯片行业观察人士对懂懂笔记表示:“英特尔相较于过去的巅峰肯定有一定程度的衰退,而且从时间节点上来看,英特尔确实是落后了很多,但如果说明显落伍倒不至于。”
该人士指出:“台积电的工艺密度其实一直都是偏低的,英特尔已经实现量产的10nm工艺在晶体管密度上甚至要领先于台积电的7nm。另外,一直拖延的7nm据传也与台积电的5nm实力相当。”在该人士看来,目前台积电的5nm仍在大面积出货,英特尔的7nm还没走出实验室,“时间上的差距的确客观存在。”
如果说制程工艺上的落后可以通过放下身段(委外代工)来弥补,那么X86被这个新时代抛弃或许才是真正让英特尔恐惧的大事。
虽然制程工艺上的落后导致英特尔近两年在高端芯片领域频频受挫,但过去数十年积累下来的市场份额依然坚挺,至于X86则是英特尔的绝对顶梁柱。
根据调研机构Mercury Research的数据显示,截止在2019年第四季度的整个x86处理器市场上,Intel占据着844%的份额,AMD则是155%,二者之间差了仍然54倍。
细分市场方面,桌面端英特尔的市占率为817%,同比下滑23%,AMD为183%同比增长524%;笔记电脑为代表的移动市场,英特尔为 838%同比下滑4%,AMD则是162%同比上涨41%;IoT物联网领域,英特尔占据846%,AMD为154%;至于服务器领域,英特尔更是高达955%(同比微跌13%),AMD为45%同比上涨41%。
由此可见,英特尔目前在x86处理器市场上依然拥有绝对领先的地位。但同时也可以发现,AMD在各个细分市场抢夺英特尔蛋糕的速度在明显加快。
更为重要的是,诞生至今43年的X86架构似乎正在被这个时代抛弃。
一个重要的事件,就是英特尔宣布7nm跳票的前一个月,库克宣布苹果与英特尔分手,结束两家15年的合作。在去年双十一,苹果还正式推出了三款搭载基于ARM架构自研芯片M1的笔记本产品。
从芯片表现来看,除了部分软件尚没有完美适配之外,M1一改过去ARM芯片在PC领域性能孱弱的固有印象,无论是从功耗还是性能上来看都完胜英特尔的同期产品。“PC电脑用高性能英特尔X86架构,移动互联网则是ARM架构领先”这一过去多年来的行业共识,正在被逐步改变。
当然,目前在更专业的高端芯片领域,英特尔还有着以低功耗著称的ARM架构芯片无法比拟的优势。以苹果为例,现在的M1芯片显然无法承担起iMac 、iMac Pro 甚至Mac Pro这些有着超高性能要求的桌面级产品。很可能未来会有更高性能的ARM芯片出现,但至少不是现在。
不过对于苹果而言,如果仅仅是推出了一款很厉害的PC芯片或许并不值得英特尔过多的担心,但外界更看重的是M1芯片背后整个生态的变化。
对此,有互联网行业分析师对懂懂笔记表示:“苹果最大的优势在于,它是全球唯一一家拥有自研芯片和 *** 作系统的公司,现在移动芯片和PC芯片同样都是基于ARM架构以后,苹果在不同设备之间的生态连接也更加便利。最重要的是苹果给业界立了一个榜样,ARM架构是完全可以胜任PC产品的,而且使用体验要更好。”
或许是看到了M1的强势表现,其他企业也开始对ARM架构的PC芯片展示出了浓厚的兴趣。
近期有外媒曾爆料称,目前AMD正在研发同样基于ARM架构的PC芯片以作为M1的竞品,并且分为了集成内存和未集成的两种产品型号。
一旦“Wintel 联盟”破碎,对于在X86处理器市场占比超过84%的英特尔而言,才是最致命的。
虽然我们不能就此断定X86将会很快被这个时代抛弃,但只要这样的苗头出现,作为市场主导的英特尔就必须拿出万分的警惕。
2005年,销售出身的保罗·欧德宁终于坐上了CEO的宝座,成为了英特尔公司 历史 上的第五任CEO。
上任首年,他就成功为英特尔拿下了苹果Mac的订单。那张苹果发布会上欧宁德手捧着一整块晶圆穿着兔子服与乔布斯的合影照片,就是来自于第二年的苹果WWDC大会。
不过欧德宁拿下了苹果也错过了苹果,上任之后这位更注重效率的CEO裁撤了面向移动业务的“StrongARM”项目。据称,当时乔布斯极力建议其留下StrongARM项目,为iPhone提供CPU产品。
但欧德宁认为X86也能满足iPhone的需求,拒绝了这个要求。最终没有看中X86的乔布斯直接沿用了iPod的三星ARM架构芯片,这也导致英特尔错过了iPhone这个拥有划时代意义的产品。或许,同时错过的还有进军移动芯片市场的最佳时机。
此后,虽然英特尔多次尝试进军移动芯片市场,但却屡屡受挫。据《财富》的统计数据显示,仅仅在 2013 年至 2014 年间,英特尔在移动领域就损失了近 70 亿元美元的收成。后来欧德宁也坦承“错过iPhone是自己职业生涯中最后悔的一件事”。
如今英特尔又站在了当年一样的转折点——芯片制造是个需要大量资金不断投入的领域,但目前英特尔的技术进程显然已经要大幅落后于台积电、三星等竞争对手。
作为目前全球唯二坚持IDM模式的芯片巨头,如果选择像格罗方德那些企业一样放弃高端制程技术投入,甚至像当年AMD那样完全剥离芯片制造业务,或许也是一条必由之路。
就两个星期前,亿万富翁投资者丹尼尔-勒布在给英特尔董事的一封信里,就在极力敦促其考虑剥离制造业务。
勒布称,英特尔曾是“创新微处理器制造的黄金标准”,但是目前已落后于台积电和三星等竞争对手。同时他还认为,英特尔正面临来自苹果、微软和亚马逊等大型 科技 公司定制芯片的竞争威胁,英特尔必须提供新的独立解决方案以留住客户。
这是一个困难的抉择,无论哪种选择都有合理的理由。
对此,上述芯片行业观察人士也对懂懂笔记表示:“无论哪一种选择,好处和坏处都非常明显。如果放弃IDM模式,可以参考AMD的经历,其早就卖掉了晶圆厂,此后依靠着台积电让自己成功实现了逆袭,营收、股价都一路上涨;而英特尔在芯片设计上的能力搭配上台积电的先进晶圆生产技术,也可以在很短时间上提升产品力,同时英特尔也能将更多的资金投入到芯片设计、数据中心、XPG战略等方向。”
但是此举的负面影响也很明显,“从另外一个角度看的话,一手抓的IDM相比较fabless+foundry的模式更有利于产品设计结构的优化,这也是为什么英特尔的10nm技术并不落后于台积电7nm的原因,这种方式也能带来更好的利润。”
这是一个极其纠结的抉择,但英特尔没有太多的时间去考虑了,它必须尽快做出改变。
结束语
英特尔依然是全球第一的半导体巨头,从收入、利润、市值等方面来看它仍是数倍于AMD等竞争对手。但就像当年诺基亚CEO约玛·奥利拉在将手机业务出售给微软后说的那句话:我们并没有做错什么,但不知为什么,我们输了。
对于现在的英特尔而言,越久的拖延只能让自己的处境更加“不知错在何处”。
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