美国又一芯片巨头“沦落”：IBM也开始寻找亚洲芯片代工厂

很多人可能知道IBM是全球最大的IT服务商，但鲜有人知，在半导体制造领域，IBM也曾是领跑者。

1988年，IBM搭建了全球第一条200mm晶圆生产线。随后在2002年，IBM又建成了全球最先进的300mm生产线。数据显示，2003年，IBM的晶圆代工业务凭借6.3%的市场份额曾挤进世界前三强，仅次于台积电和联电，IBM在半导体领域一时风光无两。然而， 时过境迁，美国担心的事情正在发生——IBM也开始在芯片生产环节寻求亚洲厂商代工，至此连同AMD和英特尔在内的美国三大芯片巨头都开始依赖亚洲芯片代工厂。

据外媒报道，当地时间8月17日， IBM发布了一款用于新型数据中心的处理器芯片——Power10 ，这款芯片由三星电子生产，采用7nm EUV（极紫外光刻）工艺，其性能将是上一代的3倍。据悉，Power系列是IBM面向企业级用户推出的高性能处理器芯片， 最早由IBM自己生产，然后交给格芯负责代工，后者是一家位于美国的半导体晶圆代工厂商，也是世界第三大晶圆代工厂，现在再交给三星电子。

开头提到，既然IBM拥有半导体制造部门， 曾在半导体制造领域占据一席之地，那么为何今天会依赖外部市场代工呢？IBM是如何走到这一步？

当初，IBM建立晶圆工厂的目的是为自家产品提供生产服务，帮市场代工不是主要考虑。但是， 由于英特尔的强势竞争，IBM的处理器产品在市场逐渐边缘化，导致IBM销售的处理器数量很难填补工厂的庞大产能 ，这意味着制造均摊的成本大幅增加。半导体制造是个需要时刻保持更新的行业， 生产工艺每数年升级一次，动辄耗资数十亿美元，如果没有大量出货，那么很难负担制造成本。

随着制造成本增加，IBM逐渐减少对半导体制造部门的投资。根据Gartner市调公司的调查数据显示， 2004年，IBM公司在半导体制造领域以10亿美元的资本支出位列全球第11位；到2010年，这一排名已跌出20名开外。

同时，研发和生产投资跟不上使IBM的生产工艺落后市场，产品竞争力不足。 2010年，POWER处理器第7代所用的生产工艺是45nm，同时期最先进的已跨入32nm工艺时代。 由于达不到经济规模效应，芯片制造部门成为IBM的"包袱"。 2013年，半导体制造部门占IBM营收为1.4%，但该部门每年亏损最多达到15亿美元。

IBM只能选择将该业务剥离出去，来改善IBM的盈利能力。 2014年10月，IBM宣布将旗下全球半导体制造业务出售给格芯，把业务重点放在核心的芯片设计和系统创新上。

除IBM外，AMD和英特尔也选择将高端芯片业务交由亚洲厂商代工。2018年8月，由于格芯制程工艺落后，其最大客户AMD宣布采用7nm制程工艺的处理器和芯片，全部交由台积电代工；2019年，英特尔将部分14nm订单外包给三星生产； 2020年7月，英特尔与台积电达成协议，从2021年采用台积电的6nm制程工艺量产处理器或显卡。这三大美国半导体供应商都有一个相同的特征——曾经或现在居于全球最大半导体芯片制造商队列。

在这样的背景下，美国越来越担心半导体制造业务过分依赖外部市场，可能存在风险 ，尤其是疫情冲击全球供应链，更加剧这种担忧。最近，美国就计划重振本土半导体行业，在6月提出相关法案斥资370亿美元（约合2600亿元人民币）用于扩大本土研究和制造业务。 那么，为什么美国会在半导体制造领域"式微"、对亚洲的代工厂越来越依赖呢？

美国是半导体芯片的发源地，在经历了成熟的发展阶段后， 美国芯片企业认为半导体制造业务投入成本高昂、技术开发周期快，于是考虑将重心放在芯片设计这个高附加值的环节。 1990年代，美国涌现了一批优秀的Fabless企业，即只负责芯片的电路设计与销售的企业。

随着后来经济全球化进程加快、国际分工理念广泛得到认同，美国一些IDM（集芯片设计、制造、封装和测试等多个环节于一身的运营模式）企业逐渐将芯片制造部门剥离出去， 转型成为Fabless企业，就如今天文章的主人公IBM类似，这推动了美国芯片制造业务大量向亚洲区域转移。

上文提到过，半导体制造部门具有很高的资金和技术壁垒，需要持续研发更优的生产工艺和投入巨资改良生产线，这种行业特点容易造成强者愈强的局面。 亚洲地区的半导体企业专注晶圆代工环节，并紧贴市场需求变化，这意味着它们的生产线迭代速度能够保持行业最快。 伴随着时间的推进，亚洲地区逐渐发展出最成熟的半导体制造业务，并涌现了一批高端代工企业，如台积电、联电、中芯国际等。

此消彼长，不进则退， 随着亚洲的先进制程工艺水平不断提高，美国芯片制造与之的差距也在拉大，而且趋势是越来越难跟上 ，如今美国在全球芯片制造的占比也大幅下降。 英国《金融时报》指出，目前全球仅有12%的芯片在美国制造。

不难看到，虽然美国还是全球半导体行业的霸主，但在芯片制造领域已然面临巨大的挑战，随时还可能被甩到更后，也因此当前美国正出台各种扶持本土芯片产业的政策，以试图扭转这种局面，而全球半导体芯片制造格局或有可能迎来新的变化。

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在当今世界 科技 全球化的发展中，经济的发展越来越智能化、数字化。各行各业的部门运营都离不开电子设备，而芯片作为电子设备的运转核心，是相当重要的组成部分。

可以说芯片对于机器的重要性，相当于大脑对于人类的重要性一样，确定人类失去生命体征的信息不是心跳停止，而是脑死亡，机器也是一样，没有芯片，机器也就失去“活性”。

但由于电子产业在近两年来的快速发展，芯片的供应已经跟不上市场需求的剧增，全球迎来了“缺芯”局面。对此很多芯片工厂纷纷加大产程。

大家知道芯片的制造对于高端光刻机的依赖是很大的。尤其是7nm制程以下的芯片，如果没有EUV光刻机是几乎无法实现量产，而EUV的制造工艺则为ASML公司所垄断。

但由于“芯片规则”的修改，ASML的光刻机有一部分用到了美方的技术，由于技术限制ASML无法对我们自由出货。在2019年我国就向ASML公司耗资十亿人民币订购了一台EUV光刻机，但由于各种原因，这台光刻机到现在都未能在我国落地。

在目前全球缺芯的大背景下，我们的芯片供应自然也是紧缺的，在这档口芯片供应又被“卡了脖子”，我们的处境更是艰难。

虽然ASML表示除了EUV光刻机外其他的光刻设备都能对我们自由出货，但这远远不够。

越是精密的设备对于芯片的精密度要求就越高。如手机需要的芯片至少是7nm制程以下，不仅要求体积小，还要求高性能，运行稳定，有优秀的信息连接和反馈效率。

从我们的手机市场来看，我们对于7nm制程以下芯片的需求量是巨大的，半导体设备国产化已经迫在眉睫。

这有多重要从华为的遭遇就能看得出来，自从5G芯片被断供之后，作为主营业务的手机销售一落千丈，不仅已经推出的手机开始缺货，新的5G手机也迟迟无法发布。

但说实话，EUV光刻机的制造不是凭借努力钻研或者大量投资就能实现的。我们从来不怕困难不怕吃苦，我们国家的经济实力也有目共睹，如果能用钱解决的事那都不叫事。

难点在于EUV光刻机关键的零部件就多达十多万，其中还包含一些电子特气。给ASML提供光刻设备零部件的企业就多达5000多家，遍布世界40多个国家。

如此强大的供应链整合能力目前除了ASML还没有谁能做到。这也是为什么ASML的高层会说，即使把光刻机的设计图纸放出来也没人能造出来。虽然听起来太过自信，但也不是全无道理。

芯片的制造过程包含了刻蚀、光刻、离子注入和清洗等多种工艺，这些过程都需要相应的设备来完成，并不只是需要光刻机。

我国在这些方面都一直在努力。目前我们28nm制程芯片的生产工艺已经很成熟了，完全可以满足国内需求，主要就是7nm以下的高端芯片问题还未解决。

根据媒体4月7日消息，郑州轨道交通信息技术研究院成功研发出了全自动12寸晶圆激光开槽设备。除了具备常规的激光开槽功能之外，还能够支持120微米以下超薄wafe的全切工艺，以及支持5nm DBG工艺。

这套设备采用的是模块化设计，能够支持纳秒、皮秒、飞秒等不同脉宽的激光器。完全自主研发的光学系统，光斑宽度及长度都能够自由调节，超高精度运动控制平台技术与其完美结合，极大减少了设备对材质、晶向、厚度以及电阻率的限制难题。

全兼容的工艺使产品的破损率得到了有效的控制，良品率得到了很大的提升。

轨交院的研发团队对这项技术难题的攻克，表示了我们在5nm芯片工艺上取得了重大突破，晶圆加工工艺达到了新高度。证明了我国在晶圆激光切割领域的强大研发实力。

完全的自主研发系统更是实现了高度自主化，无惧技术限制。

未来的芯片精度只会越来越高，现在国内很多芯片厂商为了摆脱技术限制开始研发新的芯片封装工艺。这项切割技术的研发也将助力国内的“小芯片”封装工艺，帮助这些芯片厂家提升工艺水平。

这对于我国先进制程的芯片发展具有里程碑式的意义。

对于我们的国产化芯片设备制造技术大家有什么想法呢？欢迎在评论区互相交流。

三星2021 Q2 财报显示设备解决方案业务已经成为了营业额（160亿人民币）和利润（45亿人民币）最高的业务，而半导体业务占设备解决方案整体营收（120亿人民币）的77.2%，利润（38亿人民币）的84.2%。第二季度，三星的半导体业务实现了25%的同比增长，也因此超过intel成为Q2季度销售额最高的半导体公司。

其实这并不是三星第一次在营收上超过intel，在2017年和2018年三星都力压intel成为当年营收第一的半导体厂商。

三星是全球最大的存储厂商，而存储产品则是集成电路产品占比份额最大的品类（约32%），其中DRAM和NAND则是存储产品中最重要的两种产品，而这两种产品正是支撑三星半导体业务的最主要的两大产品。DRAM占存储品类约60%。

因为电子行业的几乎所有产品都会需要存储产品，出货量极大的内存芯片与原油一样属于大宗商品。内存芯片的行价可以精准地反应供需之间的关系，可以说即便是1%的供给量变化，都可以极大程度地影响整个市场。所以这也就造就了三星在半导体市场上极大的话语权。

目前存储行业势头良好，第二季度行业实现了24%的环比增长；同为内存供应商的SK海力士和美光第二季度的销售额分别增长了21%和16%。物联网、大数据、云计算等产业的发展，对智能设备的需求在未来会保持增长的趋势。因此属于存储市场的周期，在短时间还不会过去。

众所周知的是，三星在各个产业都有布局。三星电子主要有三大业务板块，消费电子类、IT及手机通讯类、设备解决方案；其中设备解决方案包含半导体和显示屏幕两个业务单元组成。同时，因为华为被美国制裁让出了极大份额的手机市场，三星的手机市场也在疯狂扩张，而手机市场的蓬勃发展也可以极大地刺激内存市场的需求，这让三星形成了良好的商业循环。

三星集团旗下共有多达85家子公司，除了三星电子，三星电机，三星物产等公司都是三星半导体事业的可靠后盾。2019年三星年收入1.9万亿，这一数字超过了韩国当年的GDP1.647万亿。半导体行业是对资金要求极高的行业，9月初消息称三星将会在美国耗资170亿美元建立位于美国的第二家代工厂，三星集团的强大财力对太多半导体厂商来说都是可望而不可及的。

高度依赖闪存市场的周期，2017年和2018年三星成为市场第一，两次销售额分别增长了48.8%和19.2%。这种高度增长反映了三星半导体业务的不稳定性，这也使得三星在闪存市场不景气的2019年销售额出现了19.7%的大幅度下降。

为了巩固自己半导体产业三星已经建立了属于自己的代工厂，财大气粗的三星在代工业也是名列前茅。

然而在代工领域，三星没有存储产品那样的绝对实力。从技术角度来看，三星的技术显然是落后于台积电的。三星曾经和台积电都在2015年为苹果代工A9处理器，由三星代工采用14nmFinFET技术的A9芯片功耗明显高于台积电用16nmFinFET技术代工的A9处理器。此后，三星为高通代工了以发热闻名的骁龙888，更是再一次暴露三星技术的短板。

可以看到，三星在代工市场营收是呈下降趋势的，赶不上台积电的同时也在承受着来自联电，中芯国际的追赶。虽然在技术方面上还是领先于中芯国际等，但三星并不领先正在进军代工市场的intel。根据intel公布的技术路线图，intel将于2024年达到2nm制程，而早前有消息称，三星预计2024年量产的3nm产线，在开发3nm GAA技术的研究进程受阻。而且就已经实现的技术来说，同为10nm制程，intel的晶体管密度是三星的两倍。

在半导体供应链安全如此紧张的情势下，韩国政府会倾一切力量去保护本国的半导体企业，更何况三星所掌握的是在整个集成电路里都举足轻重的产品。作为韩国最大的财团，三星可以说把握着韩国的经济命脉，三星乃至整个韩国的半导体产业也正是因为韩国政府的大力支持才得以在日美竞争中突出重围。

今年四月拜登政府在白宫就半导体供应链安全问题召集20多家半导体企业参与听证，其中三星与台积电是唯二两家非美国本土企业的半导体厂商，足以看出三星在半导体产业链上的重要性。韩国与美国的关系不言而喻，但韩国出口的芯片中有三分之一销往中国。以三星为代表的韩国芯片如何选择成了关键点。

在外界纷纷猜测韩国会倾向哪一边时，韩国政府似乎选择领走一条路，不依托任何力量，成为半导体强国。今年文在寅政府发布的K半导体战略，对半导体领域的税收优惠提高到原有水平的六倍，对于研发投资，政府将免去50%的税收。三星在京畿道的半导体代工厂，计划成为世界上最大的芯片生产基地。

这场看似厂商之间的竞争，早已成为了国与国之间的博弈。韩国没有选择美国，更不会选择中国。这一点，不难理解。

三星乃至整个韩国半导体的崛起，都与“逆周期投资”这一个关键词息息相关。在以intel为首的美国半导体企业与东芝为代表的日本半导体企业血雨腥风的斗争中。韩国半导体不计成本地在半导体行业投入，终于迎来了行业的回暖。

从整个产业链结构上来说，由于存储芯片标准化程度较高，只有规模生产降低成本才能赢得市占率。对于周期行业，产业链的一体化是提高抗周期能力的重要因素，所以存储芯片厂的设计和制造最好可以紧密结合。这一点在国内的存储厂商的发展历程也可以得到印证。没有自己的制造线的紫光国微最终放弃了存储器业务，而采用IDM的合肥长鑫的19nm DDR4内存芯片良率已经达到75%，2020年第12英寸晶圆厂已经达到4万片/月产能。

逆周期并不意味着违背市场规律，从1984年到1987年，三星承受着接近1200亿韩元的亏损发展半导体业务，事实证明了三星的坚持是正确的。

而因为DRAM市场后来者太多，选择停止研发并退出DRAM市场的intel，在看到当下的三星时，心中又作何感想，或许也只有摩尔本人知道了。

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