频频邀请台积电赴日建厂,日本为何青睐晶圆代工?

2020-07-27 14:49 来源:中国电子报

半导体联盟报道,7月19日,有日本媒体报道称,由于先进芯片技术正成为国家安全问题的焦点,日本政府希望邀请台积电等全球先进芯片厂赴日本建厂,提振日本国内的芯片产业。日本政府计划在未来数年向参与该项目的海外芯片厂商提供数千亿日元的资金。同时,日本媒体还提到,日本政府将引进台积电先进晶圆厂,作为未来科技培育重点方向之一。台积电对此则回应称,目前并没有相关计划,但不排除未来出现相关安排。

由于台积电今年5月才宣布斥资120亿美元赴美投资建厂,这回再次传出日本政府也对台积电青睐有加引起了业内的高度关注。然而,这其实也并不是日本第一次邀请台积电赴日建厂,日本媒体近一年来已多次报导日本官方有意邀请台积电赴日设厂的消息。那么日本因何邀请台积电?晶圆代工如今为何如此受追捧?

日本因何需要台积电

日本半导体产业在国际上一直处于领先位置,尤其在半导体材料领域,几乎“无人能敌”。SEMI数据表明,日本企业在全球半导体材料市场上所占的份额达到约52%,而北美和欧洲分别占15%左右。日本半导体在硅晶圆、光刻胶、键合引线、模压树脂及引线框架等重要材料方面占有很高份额。日本的信越、SUMCO(三菱住友株式会社)、住友电木、日立化学、京瓷化学等均是全球半导体材料巨头。

另外,在半导体设备市场,日本也是仅次于美国的存在。美国的半导体行业调查公司VLSI Research发布的按销售额排名的2019年全球前十五大半导体设备厂商,日本厂商的数量达到了八家之多,占比超过了一半。其中,日本企业东京电子、爱德万、迪恩士、日立高科都在前十。而且日本还是全球极少数拥有光刻机制造能力的国家,尼康和佳能是仅次于ASML的光刻机巨头。

宏观之,日本在整个半导体产业链的整体实力非常雄厚。然而,在近期日本半导体制造业竞争力有所下降。复旦大学微电子学院副院长周鹏向记者介绍,根据SEMI报告,2019年日本地区半导体制造设备销售额较2018年下跌34%。此外,自2009年起,全球已关闭或改建的晶圆厂有100座,其中日本就占36座,这一数量比任何其他国家/地区都要多。而这似乎便是日本迫切需要台积电来“助阵”的主要原因。

日本开始“拥抱”代工?

为什么日本半导体制造业会出现这样的情况呢?业内专家普遍认为,这是日本半导体坚守固有的IDM模式所造成的。

在传统的半导体运营模式中,主要有三种模式,分别是IDM模式、Fabless模式和Foundry模式。在IDM模式中,企业集芯片设计、芯片制造、芯片封装和测试等多个产业链环节于一身,这也是日本半导体产业长期以来坚守的模式。在Fabless模式中,企业只负责芯片的电路设计与销售,将生产、测试、封装等环节外包。而在Foundry模式中,企业只负责制造、封装或测试的其中一个环节,不负责芯片设计而寻求代工。

“在20世纪80年代,日本半导体企业曾经抓住DRAM的需求机遇,超越美国成为了全球第一的半导体生产大国。但是在90年代DRAM存储市场逐渐被韩国侵蚀后,日本半导体企业决策保守,仍然坚守固有的IDM模式,而没有向无晶圆厂或轻晶圆厂模式转变,这也使得日本半导体企业在市场受到挤压的情况下,成本压力大从而负重累累,最终压垮了不少日本晶圆厂。包括日本大厂松下电器在内也于2019年宣布将其亏损的半导体业务出售给中国台湾的新唐科技,同时还将分拆TowerJazz松下半导体(Jazz Panasonic Semiconductor)旗下的三家日本芯片制造工厂。日本半导体产业似乎逐渐领悟到固守IDM模式的不适用性,因而开始积极寻找外部合作,这是日本积极邀请台积电‘赴日建厂’的主要原因。”周鹏向记者说道。

某半导体行业专家声称,随着摩尔定律的发展,芯片在制程方面逐渐达到物理极限,在技术方面也越来越难以得到突破,研发费用也越来越高昂,迫使很多的半导体企业在晶圆制造方面决定退出先进工艺制造市场,从而令可以继续追踪摩尔定律的半导体制造公司越来越有限。目前,台积电和三星占据着几乎绝大部分先进工艺代工市场。

“如今台积电在晶圆制造方面几乎有着难以撼动的地位,台积电去年在全球晶圆代工市场占有率高达52%,年总产能超过1,200万片约当12英寸晶圆,这意味着全球过半数半导体芯片均出自台积电之手。台积电能有今天的成就主要得益于三点:首先,台积电始终强调,在做代工的同时时刻保持中立态度,不会与客户争抢订单,同时也能够真正做到把客户的利益放在第一位。因此台积电长期以来能够与客户建立良好的关系,使得与台积电无利益冲突的客户群(苹果、赛灵思、英伟达等)数量非常庞大,能够与台积电共同改善制程良率、降低成本,来加快量产速度。其次,台积电在做晶圆代工的同时还掌握了先进封装工艺,在一体化方面做的非常好。最后,台积电一直持续强投入,一年投资在100亿美元左右,几乎没有代工厂能够比得上。而能做到这些实属不易,这也是近些年有越来越多半导体企业走出传统的IDM模式开始寻求与台积电进行合作的原因,日本半导体企业也不例外。”某半导体行业专家同记者说道。

Fablite模式悄然而至

长期以来坚守IDM模式的日本半导体制造业竞争力下降,并不意味着IDM模式不受欢迎,而是表明IDM并不适用于所有半导体企业。同时,为了顺应行业以及市场的发展,目前传统的三种模式也发生了一些变化,出现了新的模式。

“IDM是早期多数集成电路企业采用的模式,然而随着市场竞争越来越激烈,目前仅有极少数企业能够维持这种模式。这是由于IDM模式会使得企业成本压力非常大,不适用于中小型半导体企业。但是对于一些规模较大的半导体企业来说,IDM模式可以帮助企业充分发掘技术潜力,增加品牌优势。” 某半导体行业专家同记者声称。

随着先进制程的不断推进,晶圆生产线投资的成本与风险显著提升,使得众多半导体企业开始跟随市场的变化而不断调整其发展模式。因此周鹏认为,由IDM演变而来的轻制造Fablite模式成为了很多半导体企业的首选。

“Fablite是指原先的IDM企业拆分部分半导体制造业务,交由第三方Foundry进行代工,并保留部分制造业务,这也是IDM企业出于减少固定资产投入从而轻资产化的一种策略。未来全球半导体行业的发展仍然存在变化的空间,但迫于巨大的成本开销和市场投资风险的双重压力,当前大部分半导体厂商在晶圆代工方面不得不退出先进制程舞台的角逐,Foundry厂商的需求也因此急剧提升,随着工艺研发的深入,双方的合作也将更加紧密。而台积电作为Foundry厂商行业的领军者,具备充足的工艺研发优势,在先进制程决定市场资源的局势下,其‘大者恒大’的局面也变得更加明显。总而言之,市场环境的变化决定了半导体厂商的生存模式,同样左右着未来半导体行业整体的发展趋势。”周鹏说道。

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