在过去的一个礼拜,经过多家媒体报道之后,相信大家对全球第二大晶圆代工厂GlobalFoundries将在成都投资建造一个12nm晶圆厂的消息早有耳闻;另外,所有人也应该对该公司在中国大陆的中文名从以前的“格罗方德”改为“格芯”的事实也有所了解。在此我对整个事件来一次复盘,让大家对整件事的前因后果有一个更深入的了解。
格芯成都制造基地奠基仪式
格芯打算在成都做什么?
虽然大家或多或少都有所了解,但我觉得我还是有必要在这里详细介绍一下。
据介绍,格芯将在成都启动建设12寸晶圆制造基地,推动实施成都集成电路生态圈行动计划,投资规模累积超过100亿美元。可以看出,格芯的成都基地并不单单是打造一个晶圆制造基地,而是想以这个基地为契机,为成都打造一个集成电路生态圈。
而关于这个工厂的具体工艺线和规划。格芯新加坡运营部高级副总裁兼总经理KC Ang告诉半导体行业观察记者:根据初步规划,格芯成都工厂将会建设主流的130nm和180nm CMOS工艺12寸晶圆生产线,预计2018年投产,预计产能为2.5万片;二期则建设格芯最新的22FDX 22nm FD-SOI工艺12英寸晶圆生产线,预计2019年投产,预计产能6万片。
格芯成都制造基地效果图
关于整个发布会细节,让我来挑选关键字,那就是“格芯、100亿、12寸、130nm、180nm 、22nm FD SOI和生态”。总结起来也就是说:
(1)为什么格罗方德要改名格芯?
(2)这100多亿美元将由谁投资?又将怎么花?
(3)为什么选择12寸?
(4)一期为什么要导入相对落后的130nm和180nm工艺?而不是比较先进的45nm等工艺?
(5)所谓的成都集成电路生态,又包括什么?
(6)什么是FD-SOI?
格芯关于这些问题的解答
在与格芯CEO Sanjay Jha和格芯中国区总经理白农进行了一番交流之后,并结合作者本人对半导体产业的浅薄了解,我们得出了以下答案:
格芯CEO Sanjay Jha(左)和格芯中国区总经理白农(右)
(1)为什么格罗方德要改名格芯?
按照格芯方面介绍,全新的中文名首字“格”与GlobalFoundries的曾用名“格罗方德”的第一个字一样。同时也有“探究事物原理,从中获得智慧”的含义。“芯”字则表达了芯片的意思。两个字合在一起,发音与“革新”相同,寓意着重生、振兴与改革。格芯不仅将极大改变晶圆代工行业的格局,更会为中国半导体产业带来新的视觉。
(2)100多亿美元将由谁投资?又将怎么花?
在问到这个问题的时候,格芯CEO Sanjay Jha告诉半导体行业观察记者,这100多亿的投入主要用于晶圆厂建设和生态的打造。关于具体的出资比例,则按照成都合资公司的持股比例出资。但由于Sanjay并没有透露具体的出资比例,所以我们也无从得知。
而至于钱怎么花,Sanjay说,当中有93亿美元是用于晶圆厂制造,其他则用于生态假设,另外,Sanjay表示,第一期和第二期的投入比例是1:9,也就是说第一期建设的时候将会投入10亿美元。
(3)为什么选择12寸晶圆
从全球格局看,投资12寸晶圆厂是业界潮流。根据市场研究机构IC Insights的报告显示,截止2015年底,12英寸晶圆厂占据全球晶圆产能的63.1%,预测到2020年该比例将会增加至68%。12寸晶圆称霸的态势将会持续。在这由于12寸晶圆可生产的IC芯片较之8寸更多,这相信也是格芯选择12寸产品的另一个出发点。
(4)一期为什么要导入落后的130nm和180nm工艺?而不是相对先进的40nm等工艺?
Sanjay指出,庞大的需求是格芯选择导入130nm和180nm工艺的驱动因素。
至于为什么不是40nm等相对先进工艺。按照Sanjay的说法,那就是格芯看到了一些40nm需求转向2nm FDX平台的趋势,这是他们没做40nm工艺的主要出发点。另外,Sanjay表示,40nm的电压可以做到1.1V,而22nmFDX则可以做到0.4V,电压的区别也是非常大。
关于这个,我们还能衍生出一个问题,那就是为什么不是在比较成熟的8寸晶圆做130nm和180nm工艺器件的生产,而是选择了12寸晶圆。
Sanjay告诉记者,格芯的新加坡工厂已经有了8寸的130nm和180nm工艺,所以他们在成都厂选择了12寸。另外,他们认为8寸和12寸的选择参考虽然是非常复杂。但是可以看到的是8寸厂的折旧超过12寸厂。再者,为了让所有客户都能享受到12寸的优势,尤其是一些在后端封装有特殊要求的客户。
Sanjay强调,虽然现在的8寸晶圆在成本上还有优势,但由于未来的12英寸是主流,所以格芯做这个选择是非常正确的。
(5)所谓的成都集成电路生态,又包括什么?
关于这个问题,Sanjay的回答是这是格芯最关注的一方面,他特别提到了IP,主要则分为两个部分:第一部分是格芯将给客户研发一些逻辑芯片和记忆芯片的IP;第二部分就是和成都一起合作,更好地服务于格芯的客户。
格芯现在会和成都政府对IP设计有一个激励的措施,这样格芯的客户有一些IP需求的时候,就会更好地服务于他们。而对于封装方面,格芯22FDX的封装和其他没有太大的区别,所以他们会继续支持封装的服务。Sanjay补充说。
至于更多的其他生态链建设,Sanjay并没有谈到。
(6)什么是FD-SOI?
FD-SOI 是一项利用成熟的平面工艺的创新技术(采用现有的制造方法和基础设施),同时确保摩尔定律下预测的芯片效率提升。其最大的亮点在于超低耗电量,对比HKMG,FD-SOI可以大大减少耗电量50%中。
据介绍,FD-SOI 可以在无需全面改造设备结构、完整性和生产流程的前提下实现摩尔定律下的芯片面积微缩、能耗节省、性能提升及功能拓展。FD-SOI 元件与目前主流的设计与电子设计自动化(EDA)工具相容,因此可提供快速入市的解决方案。该技术需要使用 FD-SOI基板来制造使用了 FD-SOI 技术的芯片。
建设成都厂对格芯的重大意义
格芯成立于2009年,是从美国AMD公司的制造部门分拆出。独立之后,公司被AMD及阿布扎比的Advanced Technology Investment Company(ATIC)持股,其中ATIC占公司股权65.8%。作为全球第二大的晶圆代工厂,格芯在2016年的营收较之前一年增长了12%,总额去到56。45亿美元,而在2015,更是较之2014年增长了15%。虽然过去两年格芯都有两位数的增长,但是其在代工市场份额较之第一名的台积电有很大的差距。
据IC Insights的统计,2016年,TSMC在晶圆代工市场的份额为58%,而格芯的份额只有11%。与第一名的差距巨大,排名后面的SMIC和TowerJazz快速成长追赶,格芯面临巨大的压力。这次投资成都厂,对格芯有重大的意义:
首先是拥抱庞大的中国市场。
近年来,中国正在推行半导体产业链建设,各种IC设计公司拔地而起,对晶圆制造有庞大的需求。尤其是最近两年火热的指纹识别等IC的流行,让晶圆厂的产能需求节节攀升;虽然国内制造技术缺失,但庞大的市场吸引国外厂商和国产厂商的合作。在格芯之前,台积电和联电分别在国内的南京和厦门投资建设了晶圆代工厂。
格芯的这次入局中国,除了可以缓解现在的产能压力,也避免了TSMC、UMC与国内合作成长以后,抢占先机。
其次,可以为FD-SOI带来市场和资金的支持。
在28nm之后,业界在推进芯片制造工艺遵循摩尔定律前进,演进出了两条路线。一个是以TSMC为代表的FinFet,一个是以格芯为代表的的FD-SOI。前者在TSMC等的推动下,已经取得了不错的成绩,相比而言,格芯全力押宝的FD-SOI却不尽如人意。这主要是受困于目前,FD-SOI不完善的生态系统以及相关IP的缺乏。因此他们需要更好的解决方案,以便更好地支持下一代系统和设备的设计。
成长领域都需要格罗方德的差异化技术
物联网市场,移动计算的兴起,让有低电场、高跨导、良好的短沟道特性和接近理想的亚阈值斜率和成本优势的FD-SOI成为他们的最佳选择,这次和中国的合作,能够为格芯带来市场和资金的支持。
至此,已在德国、美国、新加坡和中国大陆等地布局晶圆厂的格芯,为未来的爆发奠定了根本。
格芯全球的扩产计划
对中国意味着什么?
对于我国来说,这个项目的实施是我们晶圆代工产业弯道超车的重要机会。
从目前的情况看,中国大陆地区与国际先进大厂的差距有两代的差距。包括TSMC和三星在内的中国晶圆厂正在推进先进工艺的建设。按照台积电的roadmap,他们将在今年实现10nm量产,2018年实现7nm工艺量产,2020年则可以实现5nm的量产。而国内的SMIC的28nm上挣扎。加上台积电和联电与国内的合作,受限于台湾的“N-1”限制,并不把新技术带进来,所以在FinFET上追赶世界先进企业有了这个天然障碍,因此国内将目光投向了FD-SOI。
如果按时拉进22nm FDX工艺,提升国内晶圆产线平均水品。如果能最终引进12nm FDX,那就距离就更加小了。
格芯的路线图
至此,中国半导体产业又有了新的格局。
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