2018年10月15日 | 干货分享：晶圆制造主要设备有哪些

继联电在2017年进行高阶主管大改组，并宣布未来经营策略将着重在成熟制程之后，格芯(GLOBALFOUNDRIES)也在新执行长Tom Caulfield就任半年多后，于日前宣布无限期暂缓7纳米制程研发，并将资源转而投入在相对成熟的制程服务上。

联电与格芯先后退出先进制程军备竞赛，加上英特尔(Intel)的10纳米制程处理器量产出货时程再度递延到2019年底，均显示先进制程的技术进展已面临瓶颈。展望未来，还有能力持续推动半导体制程微缩的业者，或只剩下台积电、三星电子(Samsung Electronics)跟英特尔三家公司，但可以肯定的是，即便上述三家业者将更先进的制程推向量产，代价也绝不便宜，用得起的芯片商也只会越来越少。

然而，对联电跟格芯而言，专注在成熟制程服务，却也未必意味着公司营运就此步上光明坦途。成熟制程客户虽多，需求更多样化，但锁定这块市场的晶圆代工业者却也更多。两家公司必须尽快做出自己的特色，并争取市场跟客户的认同。

相较于先进制程本质上是标准CMOS制程的线宽之争，成熟制程市场的样貌可说是百花齐放。混合讯号、高电压、射频、微机电系统(MEMS)等制程技术，都可归类在成熟制程的大伞之下，应用产品则有各种感测器、微控制器(MCU)、电源管理( PMIC)、讯号收发器(Tranceiver)等。

值得注意的是，在这个相对分众化的市场，有许多个别领域存在着小而美，拥有独到技术的晶圆代工业者。例如在射频PA代工领域，稳懋就是一个不容小看的市场领导者，甚至被认为有机会成为「化合物半导体的台积电」；至于在MEMS、混合讯号领域，则有X-Fab、TowerJazz等同样拥有独门技术跟明确市场定位的代工业者。

在成熟制程市场上，每家晶圆代工业者一直都有对应的产品布局，因为今日的先进制程，就是未来的成熟制程。如果这些小而美的业者没有其独到之处，恐怕难以生存到今天。联电、格芯将未来的发展重心转移到成熟制程市场，短时间内恐怕还是很难威胁这些靠着特殊制程技术生存的业者。

短期内，MCU、SSD控制器等以逻辑电路为主，但不见得需要使用最先进制程的芯片，对联电、格芯的重要性必然会明显提升，因为这类产品所使用的制程相对标准，联电跟格芯有较高的掌握度。但长期来看，如果联电跟格芯要在成熟制程市场有所作为，特殊制程的产品组合必然要持续扩张，否则就只会陷入性价比大战的泥淖。

某家同时在台积电跟联电投片的台系IC设计业者就直言，台积电的品质、良率跟交期无可挑剔，但任何额外服务都要收费，而且晶圆报价相当「高贵」，因此该公司只有非得用28纳米以下先进制程的产品线，才会考虑使用台积电的代工服务。在28纳米之上的成熟产品，联电其实是比台积电更理想的选择，一来联电的晶圆报价比较平易近人，二来如果量产上遇到一些小问题，联电是愿意免费帮客户服务的，可以帮芯片设计公司省下不少麻烦。

然而，就公司营运的角度来说，如果主要竞争武器只有性价比，终究不是健康的作法。更何况，28纳米之上的成熟制程也在中芯、华虹宏力的射程范围内，即便联电跟格芯有规模经济优势，也未必能在报价上讨到便宜。

此外，成熟制程投资门槛较低，也意味着产能的供需平衡更容易被撬动。浴火重生的力晶不仅已在晶圆代工领域站稳脚跟，近日更宣布将斥资新台币2,780亿元在铜锣兴建两座12吋晶圆厂，主攻的就是驱动IC、电源IC这类使用成熟制程的产品。在IDM业者的动向方面，全球类比芯片龙头德州仪器(TI)近期也宣布将在美国投资32亿美元，兴建新的12吋厂。

物联网跟汽车电子将是驱动成熟制程需求最主要的动力来源，但也因此而成为兵家必争之地，不只芯片供应商扩大相关市场的布局力道，锁定这个市场的晶圆代工业者也越来越多。在粥多僧更多的情况下，成熟制程晶圆代工的市场竞争料将更趋于白热化。

对联电、格芯乃至所有不再走向微缩道路的晶圆代工业者来说，未来的技术发展方向不外深化与广化两条发展路径，毕竟企业资源有限，想要同时兼顾深度与广度，难免顾此失彼。

对联电跟格芯来说，广化会是比深化更合理的选择，因为走上专精的道路虽有助于争取获利空间大、技术门槛高的应用市场，但这类市场的规模不见得能让联电跟格芯的产能利用率维持在合理水平，毕竟这两家公司的产能规模远比X-Fab、TowerJazz大得多，若技术布局走得太专，只会导致营运规模缩减的结果。

摊开联电的制程服务棋盘图(图1)，不难发现联电除了相对标准的eNV、HV、BCD技术布局已经完成之外，还要藉由与客户联合开发，拓展出新的特殊制程。RFSOI与MEMS，更是布局重点。

图1 联电制程服务发展棋盘图

无独有偶，格芯也宣示将加强投资在具有明确差异与增添客户实质价值的领域上，并着重于跨技术组合之中实现各种功能丰富的方案。其中包括FD SOI平台、RFSOI及高效能SiGe、类比/混合讯号及其他技术，专门设计用于越来越多需要低功耗、即时连线能力及内建智慧功能的各种应用。

Caulfield在格芯的转型声明中就指出，现今主要的无晶圆厂客户都期望充分利用设计至各个技术节点上的重大投资，以创造每一代更高的技术价值。基本上，这类节点正转型成为多个应用程式提供服务的设计平台，延长各个技术节点的寿命，这个产业现象起因于无晶圆厂客户越来越少符合摩尔定律外部的限制。该公司正转移资源的分配及焦点，于整体技术组合之中，加强投资在成长市场中客户最重要的部份，打造差异化技术。

很显然的，联电跟格芯的盘算跟策略有雷同处，但也有不同的地方。未来两家公司之间的差异性跟特色，或许会比过去更加明显。

在More than Moore的时代，晶圆代工业者除了制程微缩之外，还有许多其他道路可走。不管是还留在先进制程竞技场上的台积电、三星或英特尔，或是已经策略转向的联电、格芯，以及本来就走小而美路线的特殊制程晶圆代工业者，都必须用更全方位的眼光跟策略布局来面对未来市场需求的变化跟潜在竞争对手的动向。

举例来说，台积电近日便宣布将在铜锣兴建先进封装厂，英特尔跟超微则联合开发概念上类似台积电CoWoS封装技术的EMIB封装，并借此联合推出搭载了英特尔CPU、超微GPU的模组解决方案。

不过，目前EMIB封装只用来串联GPU跟周边的HBM记忆体，CPU跟GPU之间的连线还是藉由模组基板上的PCIe来实现。或许在未来，EMIB也有机会用来实现CPU跟GPU之间的互联，而这也意味着台积电除了InFO、CoWoS之外，在先进封装上还会有其他牌可打。该公司对先进封装的投入，不是只有产能扩张这么简单。

半导体供应链上各家厂商之间的关系正在大洗牌，昨日的合作伙伴，未来可能是最大的竞争对手；本来井水不犯河水的两家厂商，也可能瞬间成为竞争关系；势不两立几十年的死对头，也有可能坐下来谈联合技术研发。半导体产业的未来，显然还很有看头。