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中国以建造半导体芯片制造为中心来打破国外的垄断

  半导体芯片制造业对于IT电子产品类产业有着举足轻重的影响。CPU、内存等等这些服务器、网络设备的核心部件都有半导体芯片。而提到芯片代工厂,很多人都会想到台湾,例如台积电台联电等等,去年有关媒体在统计全球半导体芯片制造业份额时,发现台湾是目前全球最大半导体芯片制造基地。笔者将简要分析台湾成为全球半导体芯片制造中心的原因。

  半导体芯片行业主要分设计(design)、制造(mfg)、封装测试(pakage),最后投向消费市场。有的公司只做设计这块,是没有fab(代工厂)的,通常就叫做fabless。例如ARM公司。而有的公司,只做代工,只有fab,不做设计,称f为foundry(工厂),常见的台积电等。还有的公司就是一条龙全包,例如英特尔,称为IDM(Integrated Design and Manufacture)公司。

  垂直整合制造(Integrated Design and Manufacture),指从设计、制造、封装测试到销售自有品牌IC都一手包办的半导体垂直整合型公司,例如常见的英特尔、德州仪器等。

  中国也积极建造自己的芯片工厂,打造本土化的英特尔,以减少进口芯片的昂贵费用。例如罕王集团,中国东北的一个采矿和金属加工集团,已经开始建设微机电(MEMS)系统芯片工厂基地,它将可能会成中国微机电主要的芯片代工厂基地。

  MEMS,manufacture of microelectromechanical systems,微机电系统,主要包括微型机构、微型传感器、微型执行器和相应的处理电路等几部分。生活中最常见微机电系统例如iPhone中的MEMS陀螺仪,硬盘跌落保护也应用到微机电系统。

  MEMS陀螺仪,硅膜麦克风在中国都有着巨大的市场需求,罕王表示新建的MEMS芯片代工厂将降低之前国内企业进口芯片的成本,原因在于较低内地的劳动力成本。而且将来还能打破国外的垄断。

  罕王电子科技官网介绍

  罕王的意图很明显,致力于MEMS的垂直整合制造,成为MEMS业界的中国本土化的英特尔。

  罕王集团在2010年4月成立了名为罕王电子科技的全资子公司,总部位于沈阳,其研发中心Hanking Electronics Ltd则位于美国俄亥俄州克里夫兰市。它是以微机电系统/MEMS制造工艺及芯片设计技术为核心,以生产微机电系统/MEMS传感器,MEMS微型器件、混合集成电路和电子元器件为主营业务,集设计、制造和开发,OEM生产,提供MEMS/微制造加工代工服务,销售及售前和售后技术,服务于一体的大型综合性高新技术企业。

  罕王电子科技

  目前罕王还只是在工厂的初期,去年2月底,微机电高科技园在辽宁抚顺开土动工,想要成为MEMS业界的英特尔还有很长的一段路。

 

  全球半导体芯片制造份额分布

    有关媒体在统计全球半导体芯片制造业份额时,发现台湾是目前全球最大半导体芯片制造基地。在2011年7月,台湾占据全球半导体芯片制造业的21%,首次超过日本和韩国提到存储,占据全球最大份额。

  全球半导体芯片制造业2011年7月份额分布

  根据研究机构IC Insights的调查数据,在2011年7月份,全球半导体芯片制造业中,200mm大小级别的芯片出产量中,中国台湾占据了21%的份额。

  该项统计是以制造工厂所在地划分区域的,例如国外公司在台湾的制造基地,其芯片出货量算在台湾,而韩国三星公司在美国的建造基地生产的芯片数额也是算美国的份额。

  排在第二的是日本,占据19.7%的份额,接下来就是韩国的16.8%,美国的份额为14.7%,而中国大陆份额为8.9%,略高于欧洲的8.1%。

  上面未提到的其它国家和地区,例如新加坡、俄罗斯、南美洲和非洲的国家等等,其所占的份额为10.8%。

  联发科技(MTK)

  2011年7月,据台湾半导体协会(TSIA)统计,台湾地区拥有263家芯片设计企业,规模和产值仅次于美国,远超韩国和中国大陆;拥有15家芯片制造企业和全球密度最高的12寸厂群落,仅次于韩国;拥有32家封装与37家测试厂,为全球之首。整体而言,台湾制造了全球一半以上的芯片。

  在这些公司中,芯片设计公司例如联发科技(MTK)、联咏科技(Novatek)、晨星半导体(Mstar)、瑞昱半导体(Realtek)等等,晶圆代工厂台积电和台联电,相信大家大多数都有所耳闻。

  台联电官网

  除了在200mm大小级别的半导体芯片制造份额占据头名外,台湾还在其它大小级别的芯片份额上领先其它地区。例如在2011年,全球300mm大小级别的芯片制造份额中,台湾以25.4%的份额占据第一。

 

  芯片工厂选址趋势

  台湾为何能够成为全球最大半导体芯片制造基地,这与众多企业将制造工厂搬离欧美,转移亚洲的趋势有关。

  芯片制造

  国外有专家指出,芯片制造工厂撤出美国的主要原因并非是亚洲劳动力便宜,而在于税率更低、复杂的国际供应链和大量熟练工人。

  不过,根据国外媒的体报道,英特尔投资50亿美元在亚利桑那州建设的芯片制造工厂,将是有史以来最先进的芯片制造工厂。在它生产的芯片中,一个针头大的地方就能容纳逾1亿个晶体管。

  英特尔大连芯片制造厂

  虽然英特尔将最先进的芯片制造工厂设在美国,不过还是阻挡各企业将芯片制造工厂转移亚洲地区的趋势,虽然英特尔的芯片有四分之三出自美国,但是英特尔早在2002年就在大连设立了芯片制造工厂。

  又如,5月初有消息称,许多公司开始计划在印度设立半导体晶圆厂生产芯片。

  芯片制造工厂

  报道称,受印度政府计划的影响,至少有5家公司对在印度设立芯片制造工厂表现出了兴趣。其中包括GlobalFoundries、英飞凌、意法半导体、来自俄罗斯的Sitronics JSC和IBM、TowerSemiconductor等公司的联盟。

 

  各地芯片工厂现状

  步入到2012年,各地芯片供应出现紧缺状况,各芯片代工厂也是积极改进提高芯片制程工艺。

  台积电

  例如台湾的台积电,已经开始为ARM提供28nm芯片,使得其主频能达到3.1GHz。台积电为ARM提供的CortexTM-A9双核心处理器测试芯片主频可以达到3.1GHz,并且其将广泛支持移动消费及企业应用产品。

  Tilera采用台联电40nm晶圆

  台积电的芯片晶圆的客户除了ARM外,还有AMD英伟达CPU等,甲骨文在Sparc T4 RISC架构处理器采用的晶圆也是台积电40nm制程晶圆。

  此外,有消息称由于台积电28nm制程工艺芯片目前供货不足,高通、NVIDIA、博通、德州仪器、AMD等都有台积电28nm制程工艺芯片的供应需求,但是供货量实际达不到70%,因此台积电已经开始计划推出20nm工艺芯片。

  Trinity APU

  供货不足的情况不止台积电出现过,在去年11月,鉴于GlobalFoundries在生产环节所存在的问题致使营收未能实现预期目标,AMD就决定放弃使用GlobalFoundries芯片晶圆,而改用台积电的28nm芯片晶圆。双方此前的协议是,在一定的时期内,AMD的28nm的APU必须使用GlobalFoundries生产的晶圆。

  与台积电跳过22nm制程直接到20nm不同的是,GlobalFoundries则是同步开发20nm以及22nm制程工艺芯片。

  此外,GlobalFoundries在本月初宣布,其3D芯片技术也有了突破性进展,位于美国纽约萨拉托加郡的Fab 8,已开始安装一套可在尖端20纳米技术平台上的半导体晶圆中构建硅通孔(TSV)的特殊生产工具,能够实现多个芯片的堆叠。

  英特尔晶体管研制计划

  相比台积电和GlobalFoundries,英特尔在芯片制程上则是遥遥领先,14nm制程工艺芯片也即将推出。

  全文总结

  半导体芯片在整个IT电子市场中占据这举足轻重的地位,各企业在芯片工厂选址上也不仅仅是考虑廉价的劳动力,税率,供应链以及当地工人的市场都是重要因素。

  相比引进芯片制造更为重要的是,芯片设计,例如台积电等代工厂也有着各自开发的技术。要不仅仅充当工厂的角色,要做英特尔一样的垂直整合制造者,从设计制造到封装测试再到后来的推广一条龙企业。

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