芯耀
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2017 年 2 月 10 日，GLOBALFOUNDRIES（格芯，原中文名為格羅方德，本文中格羅方德與格芯可互換）宣布，正式啟動成都制造基地 12 英寸晶圓制造生產線的建設。該晶圓制造工廠為格芯與成都地方政府合資，共分兩期建設，第一期為 12 英寸成熟工藝（180 納米與 130 納米 CMOS 邏輯及模擬混合等衍生工藝），技術主要從新加坡引進，計劃將于 2018 年正式投產；第二期為 22 納米全耗盡絕緣層上硅（FD-SOI）工藝，技術主要從德國引進，計劃將于 2019 年正式投產。包含配套措施在內的兩期投資總額約為 100 億美元，第一期建設投資約占總投資額比例的九分之一或十分之一。
現在進入中國市場晚不晚？
說起來與格芯（即原格羅方德）也算頗有緣分，我進入媒體行業(yè)參加的第一場媒體會，就是格羅方德在 2014 年 12 月 ICCAD（中國集成電路設計業(yè)年會）期間舉辦的一場媒體會，當時就問過格羅方德是否有計劃到中國設廠，彼時負責銷售的高級副總裁 Chuck Fox 的回答簡短而果斷：沒有計劃到中國設廠。
格芯 CEO Sanjay Jha 在簽約儀式上發(fā)言
在 2015 年 9 月，時任全球設計解決方案部門副總裁的 Subramani Kengeri 對于中國建廠計劃仍給出了否定的答案。
既然當時格羅方德對于在中國建廠計劃并不熱心，為何我一再追問此問題呢？理由也很簡單，第一，其主要競爭對手均已在大陸布局，格羅方德沒有理由將市場拱手讓人；第二，作為晶圓代工的客戶，IC 設計業(yè)未來幾年增長最快的區(qū)域還是中國大陸。
南京臺積電總經理羅鎮(zhèn)球曾說，芯片輕薄短小，運輸成本很低，因此晶圓制造天生就是全球性行業(yè)，地域差異影響因素不大，工廠落地在哪里并不太重要。也許格羅方德此前一直無意在中國設廠，就有此考慮。但我認為，該觀點只是從晶圓制造這一個環(huán)節(jié)來考慮，如果從半導體產業(yè)鏈的全局來看，工廠放在哪里還是還是很重要的。在 2015 年底的《10 納米以下工藝必定量產，28 納米將成為長壽命節(jié)點》這篇文章中，我就曾總結道：“雖然地域性對半導體產業(yè)沒有決定性作用，但是人才有地域性，市場配套有地域性。與非網分析師王樹一認為，大陸作為全球最大集成電路應用市場，已經具備吸引半導體產業(yè)鏈資源圍繞自己來建設的資本?！?/p>
在 2016 年中國晶圓產線遍地開花之后，格芯如今也落子成都，是不是有點晚？有業(yè)內人士給我留言：如今大陸市場晶圓代工產線在建產能這么多，已建成產能也是高中低階都有，現在進來，格芯能找到自己的市場定位嗎？
在與行業(yè)內多位資深人士討論過后，總結各位專家觀點，與非網行業(yè)分析師王樹一認為，格芯現在落地成都并不晚。
首先，成都格芯一期為 180 納米與 130 納米工藝的 12 英寸產線，技術成熟，設備價格也相對便宜，既可以迅速投產，又不會對格芯總公司的財務狀況造成很大壓力。據業(yè)內人士介紹，從動土到量產，格羅方德最快紀錄是 12 個月，如果以類似的速度來推進成都廠的建設，在 2018 年實現量產，那么入場時機并不會比 2016 年開建的產線晚。
目前國內 180 納米加 130 納米的產能約為 15 萬片每月（以 8 英寸晶圓計算），市場需求量大。與 8 英寸產線相比，采用 12 英寸晶圓實現 180 納米與 130 納米工藝，在成本上有較大優(yōu)勢。格芯一期產能換算成 8 英寸約為 4.5 萬片每月，將會給競爭對手造成較大壓力。
其次，二期規(guī)劃為 22 納米 FD-SOI 工藝，該工藝并不與 FinFET（鰭式場效應管）工藝直接競爭，而且 FD-SOI 生態(tài)圈尚不成熟，假如 FD-SOI 市場發(fā)展順利，按格芯成都生產基地建設規(guī)劃，2019 年投產的時間點也非常好。
FD-SOI 生態(tài)破冰的關鍵點是什么？
先進邏輯工藝自 28 納米節(jié)點分野之后，FinFET 與 FD-SOI 工藝的爭論就開始出現。兩大工藝均有數家支持者，英特爾與臺積電是 FinFET 路線的堅定支持者，二者目前均無發(fā)展 FD-SOI 工藝的計劃。此前曾有流言稱，臺積電近期也計劃發(fā)展 FD-SOI 工藝，但在 2016 年 ICCAD 期間，與非網分析師王樹一曾就此流言向羅鎮(zhèn)球求證，他否認了這一傳言。羅鎮(zhèn)球說：“我們一直覺得 FDSOI 是一個暫時的產物。在 CMOS（此處指 FinFET，FD-SOI 需要采用 SOI 硅片，與普通硅片不同，因此用此指代）里面我們一直往下走，功耗一直降低，速度一直提升。FDSOI 我們沒有要做，經過多次評估，一看再看，覺得 FD-SOI 我們不會做。它做不贏我們的 FinFET?！?/p>
格羅方德、意法半導體、三星等三大半導體制造商都有 FD-SOI 工藝在開發(fā)過程或已量產。FD-SOI 工藝最早由意法半導體（ST Microelectronics）量產，但代工業(yè)務在意法半導體占比本就不高，而且除了英特爾與三星及存儲器廠商，傳統整合元件制造商(IDM）在資本支出上逐漸萎縮，格芯 CEO Sanjay Jha 在奠基儀式上曾表示：“在半導體行業(yè)，停止投資就是停止競爭”，此言雖然不是針對意法半導體，但假如投資跟不上，那么意法半導體以后對 FD-SOI 工藝的推動力有限。意法半導體雖然是 FD-SOI 工藝早期的推動者，但有行業(yè)人士表示，這幾年 FD-SOI 工藝發(fā)展遠不如 FinFET 工藝，與意法半導體當初不愿意將該技術授權給英特爾與臺積電有很大關系。
三星在 FinFET 與 FD-SOI 上是兩條腿走路，日本索尼公司設計開發(fā)的一顆 GPS 芯片是三星首款 28 納米 FD-SOI 工藝量產芯片，已于 2016 年開始出貨。三星一向喜歡到處押寶，該工藝發(fā)展起來不一定能依靠三星，但 FD-SOI 生態(tài)如果真的活躍起來，三星肯定可以迅速擴充產能。
這么看下來，FD-SOI 生態(tài)能否發(fā)展好，關鍵點之一竟在于格芯成都工廠二期能否如期投產。
莫大康先生前不久寫過一篇文章《SOI 與 FinFET 技術誰更優(yōu)》，專門談 FD-SOI 與 FinFET 工藝的優(yōu)劣，對 FD-SOI 工藝的相對優(yōu)勢有比較全面的總結，此處我就不再贅述。
FD-SOI 工藝至少可以發(fā)展到 7 納米
法國研究機構 CEA-Leti 的研究結果表明，FD-SOI 工藝至少可以發(fā)展到 7 納米，但如果只有研究結果而沒有資金投入，那么 FD-SOI 的優(yōu)勢就只能停留在紙面。在前四大代工廠（臺積電、格芯、聯電、中芯國際）中，只有格芯有明確清晰的 FD-SOI 工藝發(fā)展路線圖：德國德累斯頓工廠將在 2017 年量產 22 納米 FD-SOI 工藝（格芯稱之為 22 納米 FDX），12 納米 FDX 將于 2019 年在德國工廠量產。如今格芯成都工廠又以 22 納米 FDX 作為重點，這應該能夠降低業(yè)內對于 FD-SOI 工藝發(fā)展前景的擔心。
FD-SOI 工藝流片成本低、可靠性高、功耗低，非常適合多元化的中國 IC 設計業(yè)需求，行業(yè)內有不少人士也在呼吁中國應該發(fā)展 FD-SOI 工藝。但 FD-SOI 生態(tài)現在仍不成熟的主要原因，是規(guī)模經濟不夠造成的整體成本較高。在《2016 中國半導體全景觀察：生機勃勃又野蠻無序的大冒險時代》中，羅鎮(zhèn)球直言“16 納米已經建了十多萬片（每月）的產能，FD-SOI 說先建 2 萬片，這樣的規(guī)?？隙]法和十幾萬的去比。一是技術不占優(yōu)，一是經濟規(guī)模不夠，兩條加起來那條路就很難走，而且 FD-SOI 的成本也不低，單 SOI 硅片就比普通硅片貴很多”。
目前 8 英寸 SOI 硅片價格為 200 至 400 美元每片(作者注：該數據有行業(yè)專家提供，未經實證），而體硅片每片才 30 至 40 美元，SOI 硅片價格是普通硅片的十倍。莫大康先生推算，SOI 代工硅片價格約為 1000 美元每片，而中國 8 英寸普通硅片平均代工價格約為 400 美元每片，如果二者維持這樣的價格差，那么 FD-SOI 工藝制造的芯片存在一個出貨量臨界值，過了該臨界值，FD-SOI 芯片流片成本低的優(yōu)勢就沒有了，而且賣得越多，與普通硅片相比成本壓力越大。（注：如果不計算開發(fā)費用，單芯片成本約為流片成本除以出貨量再加上單位晶圓成本）
而 SOI 硅片成本之所以高，又恰恰是因為規(guī)模經濟不夠大，上游硅片廠只能將價格維持在高位，這似乎陷入了一個死循環(huán)。打破 FD-SOI 工藝僵局的方法，就是有人肯投錢加大產能，從而降低 SOI 硅片的價格。
所以，格芯成都工廠二期的 22 納米 FDX 6.5 萬片每月產能規(guī)劃能否順利投產，對于 FD-SOI 生態(tài)而言至關重要。
對于晶圓代工格局的影響
市場調研機構 Canaccord Genuity 日前一份報告顯示，智能手機市場 92%的利潤被蘋果拿走。實際上，在晶圓代工行業(yè)，利潤分配狀況也類似于智能手機市場，蘋果的合作伙伴臺積電拿走了晶圓代工市場 90%以上的利潤。
在晶圓代工領域，格芯其實是很有機會和臺積電掰一掰手腕的。收購了 IBM 微電子部門以后，無論是技術積累還是資本投入，臺積電和格芯都位居純代工廠中的前兩名。當然無論是營收、產能還是資本支出，與臺積電相比，格芯還有明顯的差距，并沒有甩開聯電及中芯國際，目前三家同屬第二集團。如果格芯能夠提高執(zhí)行力，減少內部資源損耗，應該可以大幅甩開第二集團。
成都格芯在 SOI 工藝上能發(fā)展好，也不是沒機會在不同領域和臺積電各擅勝場。
在奠基儀式演講中，Sanjay Jha 用了很大篇幅來介紹 FD-SOI 工藝及其規(guī)劃。Sanjay 稱，要將成都建設成為半導體之都，FD-SOI 生態(tài)的國際中心。
雖然對第二期規(guī)劃的近 90 億美元投資能否順利到位，我還心存疑惑，但格芯的方向無疑是正確的。臺積電南京工廠 16 納米開建以后，格芯在成都工廠再建設 FinFET 產能的意義不大。
SOI 則完全是另外一個故事。在 RF-SOI 工藝（射頻 SOI 工藝，主要用 SOI 工藝生產功放等射頻芯片）上，格芯非常領先（技術來源于原 IBM 微電子）。消息人士告訴我，成都格芯一期在建設邏輯工藝的同時，有可能會引入 180 納米 RF-SOI 工藝，因為 RF SOI 工藝與體硅（Bulk CMOS）很接近，因此極有可能統一建線混合生產。相比傳統的砷化鎵（GaAs）工藝，RF-SOI 工藝在成本和集成度上有明顯的優(yōu)勢，在手機射頻前端等應用中，RF-SOI 器件正在快速取代砷化鎵器件。
當然，由于射頻 SOI 芯片面積小，所以對于產能需求不大。該消息人士預估，到 2018 年，格芯 12 英寸 RF-SOI 的產能約為 5000 片晶圓每月，成都格芯被分配到的產能將不會超過 2500 片晶圓每月，即一期規(guī)劃產能 2 萬片的十分之一左右。
但一期 SOI 硅片供應磨合，將對二期 FD-SOI 產能建設有極大的幫助。
當然，現在談論計劃 2019 年才投產的二期產能對市場格局的影響為時過早。一期投產以后對國內代工市場有何影響呢？
有專家表示，現在國內 180 納米加 130 納米產能為 15 萬片每月，格芯一期等效產能為 4.5 萬片，這批產能投產后，顯然會對市場價格造成沖擊。如今這種成熟工藝的毛利僅有 20%左右，假設價格降低 5%，那么毛利率會降低 25%。目前在香港上市的三家國內半導體公司，都將受到較大的壓力。
成都重慶與蘇州，地方發(fā)展集成電路觀之差異
格羅方德要在中國建廠的消息在 2016 年上半年即開始傳。最早的消息是在重慶設廠，2016 年 5 月時格羅方德與重慶市政府簽約，計劃將一座舊晶圓廠改造成 12 英寸產線。為何最終將工廠改址成都，Sanjay 給出的解釋是兩點：第一，成都給的地更多；第二，成都產業(yè)鏈更成熟，更適合建廠。
“成都廠可以容納生產 130 納米、180 納米 CMOS 與 22 納米 FD-SOI 的規(guī)劃，這樣在一個工廠實現更多的產能，生產更有效率，這是很重要的一點?！盨anjay 說道。
集成電路產業(yè)被明確為國家戰(zhàn)略新興產業(yè)以后，國家在政策與資金支持上給予了支持力度前所未見。各地政府對于集成電路資源的爭奪也愈演愈烈，成都與重慶對于格芯工廠之爭就是最明顯的一例。有業(yè)內人士表示，在格羅方德與重慶已經簽約的情況下，成都能夠最終爭得這次機會，既與其要大力發(fā)展集成電路的決心有關，也與成都政府高層懂集成電路產業(yè)有關。
據四川日報《格芯 12 英寸晶圓項目落戶成都 除了巨額投資，四川還將收獲什么？》報道，四川省經信委電子信息處相關負責人表示，晶圓制造能力增強將極大帶動相關產業(yè)的聚集，“根據此前研究，集成電路的 1 元產值，可以帶動電子信息相關產業(yè) 100 元產值。”
與成都重慶對半導體產業(yè)資源的火熱爭奪相比，曾經的半導體重鎮(zhèn)蘇州異常平靜，對于此輪半導體發(fā)展沒有太多投入。在與蘇州半導體發(fā)展軌跡類似，也曾遭遇過挫折的近鄰無錫近日也宣布推出 200 億集成電路產業(yè)投資基金以后，仍然不見蘇州有任何大動作。
雖然僅靠政策發(fā)展不起一個產業(yè)，只想吃政策的半導體公司也是行業(yè)發(fā)展的害群之馬，但蘇州現在卻對這輪國家集成電路發(fā)展規(guī)劃無動于衷實在是不可理解。蘇州在中國算是集成電路產業(yè)基礎相當好的城市，封測業(yè)非常發(fā)達，只是制造業(yè)與 IC 設計業(yè)發(fā)展一般，但其電子信息產業(yè)規(guī)模近萬億，占江蘇省電子信息產業(yè)總值近三分之一，占全國比例近十分之一。這樣的下游基礎不去利用，再過五年也許蘇州的電子信息產業(yè)要為錯過這輪集成電路發(fā)展時機而還債。
就算曾經遇到過挫折，但相比后發(fā)地區(qū)，至少有以前的教訓，會少走一些彎路。就算是電子信息產業(yè)中很多是外來加工企業(yè)，本地沒有采購權，但如果政府不去推動，那么這些外來加工企業(yè)就永遠只能是生產基地，何談產業(yè)升級？
即便不認為集成電路制造是高科技產業(yè)，但 IC 設計業(yè)絕對符合蘇州對于產業(yè)升級的要求，而長三角周圍制造業(yè)與封測業(yè)等配套都非常成熟，而如前所述，集成電路應用市場也相當巨大，僅蘇州本地就有萬億規(guī)模。在上海運營成本不斷升高時，蘇州本有機會承接部分上海 IC 設計公司研發(fā)中心的分流，但蘇州一直無意去承接。到今日蘇州運營成本也上升的情況下，上海設計公司外遷時顯然已經排除蘇州了，成本高又沒有政策支持，除了離上海近還有什么優(yōu)勢？
重申我在《從蘇州之冷看全國半導體投資之熱，兼駁中國半導體威脅論》中的結論，無論是蘇州對待集成電路過于冷漠，還是某些不具備集成電路產業(yè)發(fā)展基礎的地方對集成電路發(fā)展過熱，對于中國半導體產業(yè)發(fā)展來說，都不是好事。
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