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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全球芯片范畴,又传出一个重磅音讯,美国巨头IBM,曾经研制出2纳米芯片制造技术,这一音讯 有两点令人十分出乎大家的意料,其一是2纳米芯片制造技术,还有一个则是研制出该技术的公司IBM,原先在芯片制造范畴,抢先全球的企业为台积电和三星,这两家企业目前最先进的产品,是5纳米芯片,也是往常世界上,可以制造该大小芯片唯二的公司,两家公司也不断在尔虞我诈。
目前还在3纳米技术范畴竞争,都想先对方一步研制胜利3纳米技术,令这两家公司没有想到的是,在两家公司还在剧烈竞争时,IBM居然就完成了反超,跳过了3纳米技术,直接研制出了2纳米芯片制造技术,2纳米芯片制造技术,比方今主流的7纳米芯片快45%,同时功耗还减少了75%,它能在指甲盖大小的芯片上,包容多达500亿个晶体管,更令它们想不通的是,超越它们的公司并不是对方,反而是之前不断没有被它们放在眼里的IBM。这让台积电和三星不测的音讯,或许将改动全球芯片市场,而台积电面临着宏大危机!
原先 台积电是全球芯片制造的领跑者,在5纳米芯片范畴,台积电也比三星更为先进,目前 台积电照旧是全世界最大的芯片制造商,但是 这次IBM发布的2纳米芯片技术,将向台积电的指导位置发起应战。假如仅仅如此,状况还没有那么糟糕,毕竟如今这个技术只是研发胜利,到达量产完成商用,还有很长一段时间要走,如今需求运用到2纳米芯片的公司也很少,目前主流的还是5纳米和7纳米,更为严重的是,IBM还很有可能结合三星,一同对台积电发起追逐,IBM曾经是全球最重要的芯片制造商之一,而且有大量芯片消费任务,直接外包给了三星,而且在早在2020年8月,IBM就宣布要将本人的7纳米芯片,交给三星消费,可见 在接下来三星和IBM的协作,将变得愈加严密。
三星和IBM 在芯片范畴无疑都很强大,固然往常IBM的业务重心,放在了云计算和软件处理计划上,但是 曾经的IBM在全球半导体的开展中,也做出过十分重要的奉献,比方在1966年创造了单晶体管DRAM单元,30多年前,创造了RISC处置器架构,以及1997年的铜互连技术等,都是IBM极为突出的成就。值得一提的是,IBM曾经还是华为的“师父”,1998年时,华为和IBM达成一项为期10年,价值到达40亿元钱的咨询项目,华为约请IBM参与公司的集成产品开发,集成供给链 IT系统重整等8个大项目,在此期间 有50名IBM的专家,曾经进驻华为,能够说 华为又今天的成就,离不开向IBM学习的这段阅历。
由此能够看出,IBM确实实力特殊,有成为台积电竞争对手的资历,而三星自然更不用多说,以往和台积电竞争得你来我往,曾经也打败过台积电夺得全球第一,此外 IBM还不止有三星一个盟友,在纽约州奥尔巴尼,IBM维持着一个芯片制造研讨中心,该中心主要消费测试用芯片,并且与三星和英特尔,签署了结合技术开发协议,允许他们运用IBM的芯片制造技术,所以说 英特尔也同样是IBM的盟友。
原先对立三星一家公司,台积电就曾经极为费劲,往常又多了两个强大的竞争对手,台积电的胜算十分低,往常的芯片市场情况,更是进一步放大了台积电的窘境,前不久 美国拉着台积电召开芯片大会,并且还让台积电在美国投资,自从美国宣布对华为的制裁之后,台积电也曾经没有退路了,只能选择依照美国的请求投资,并且最终决议拿出120亿美圆,在美国亚利桑那州树立一个5纳米的晶圆厂。即使是如台积电这样的大企业,120亿美圆也并不是一个小数字,2020年 台积电的营收也才455.05亿美圆,今年第一个季度营收为129.19亿美圆,也就是相当于拿出一个季度的营收,台积电全年的研发费用,以至还仅有37.2亿美圆,所以 拿出120亿美圆投资美国,其实对台积电来说并不轻松。
假如是单纯的投资,在有利可图的状况下,台积电自然也十分乐意,但是 IBM和英特尔将会成为台积电的对手,自然会与台积电竞争市场,这无疑给台积电的投资增加了风险。除此之外 这么大笔的支出,必然会影响台积电尔后的开展,原先 台积电打算加大在中国市场的投资,作为往常最大的半导体市场,全世界的商家都在觊觎这个大蛋糕,固然由于美国的制裁,不能继续给华为供货,但是 华为需求的是7纳米以下的高端芯片,这只占半导体市场的很小一局部,更大的市场集中在中低端,在全球缺芯的市场背景下,中国在中低端市场的需求极为旺盛,这种时分只需有产能都能消化。
其实对台积电来说,如今正是一个时机,只需在中国投资建厂,自然有难以想象的收获,台积电也在前不久正式决议,要在南京树立28纳米晶圆消费线,企图在这个时分抢占中国市场,但是 其实台积电曾经晚了,在芯片短缺的前提下,很多国内的商家,曾经开端尝试中国制造的芯片,很多工厂以至曾经供不应求,原先 中国固然具有宏大的芯片消费市场,但是中国大陆技术有限,因而 大多数企业都更喜爱,台积电 三星等企业,而往常 随着中国半导体行业的开展,固然高端范畴照旧无法与他们相比,但是在中低端范畴,曾经占有一席之地,很多企业在分离本钱之后,也会优先选择中国大陆企业。
也就是说 台积电曾经和其它企业,处于同一个竞争赛道,再也没有技术方面的竞争优势,这意味着它丧失了一局部市场,再加上美国市场的宏大投入,台积电也基本打不起价钱战,所以 如今的台积电能够说是四面楚歌,竞争对手纷至沓来,让它处于极端不利的位置,台积电能否可以照旧霸占住榜首,也就看这几年了,但是 依照如今的方式来看,或许这个可能性并不大。
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