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[资料] 三星布阵Asian Edge 第一岛链再成科技最前线
2018-12-25 14:31:36  883 三星 晶圆
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「Edge」一字,既可以是地缘政治学的边陲,也可以用来形容前沿的科技。如果从网络新创企业观察,将近一半的独角兽来自美国,中国也占近30%,第一岛链上的日本、南韩、台湾几乎成了边陲。但从半导体产业观察,真正驱动高速运算、大量存储技术的科技公司,大多来自日韩台共构的亚太半导体产业。此三国既是亚太的边陲,也是美中角力时科技产业的前沿。
过去驱动半导体产业的关键客户是苹果(Apple)、高通(Qualcomm)、NVIDIA,而未来可能是微软(microsoft)、Google与亚马逊(Amazon)等网络巨擘,不仅在5G、资料中心、与车联网等领域与上游的制造厂之间必须密切合作,甚至可能转化为台积电、联电的主要客户。
据华强旗舰报道目前的半导体业,是人类有史以来最巨大、复杂、立体的一幅拼图。产品需求来自亚洲,终端产品由美国知名企业控制供给,但生产制造却是亚洲大厂的天下。位于中国各地的工厂,创造了庞大的需求,高通一大半的产品销往中国,英特尔(Intel)、博通(Broadcom)、德州仪器(ti)、新思科技(Synopsys)等美系大厂,共同组成技术源头的生态系,美系市调与顾问公司对于由高通与网络巨擘主导的世界多所着墨,但对于东亚大厂如何整合尖端制造技术,结合云端服务商机的论述却相对有限。
南韩三星的超大型投资
南韩是世界级的半导体产业强国,三星电子(Samsung Electronics)针对服务器、行动通信、车用等重要用途,展示了10nm、8Gb LPDDR 5的全球首个存储器产品。这个规格与LPDDR4相较,大概快了1.5倍,大约是6400Mb/s的速度,耗电也减少30%,每秒可以传输Full HD等级的一部电影(3.7GB),更适合搭载于5G与人工智能设备上。
除了技术上精益求精,三星在平泽的大型半导体投资工程正进入第二阶段。根据规划,第二阶段的规模是第一阶段的2倍,也在平泽当地掀起让当地忧喜参半的「平泽特需」问题,超大的基地也成为南韩社会话题之一。在台湾,台积电忧心电力供应的稳定性,在南韩一样被提起。
第二阶段工程一半以上是洁净室工程,整个设计是第一层10万片,第二层20万片,第一期发包的工程是3D NAND的1万片工程。第一阶段规模较小的原因是先兴建办公室等其他用途,二楼则区分为东侧、西侧两栋,各规划10万片的产能。西侧大楼是第一阶段配置7万片的NAND工厂、3万片的DRAM工厂,东侧的第二阶段工厂则全部规划为DRAM工厂。
三星的庞大投资,固然对上游设备、材料业带来机会,但也有不少人认为这些高额的投资,将可能带来供过于求的风险,特别是高达13万片的DRAM投资,可能对DRAM价格带来不利的影响。
三星打什么算盘颇堪玩味,而更多人担心,存储器产业也许在未来几年会有一个大的翻转,已经主导需求超过30年的DRAM、Flash组成存储器产业,会不会在MRAM等新技术出现后,呈现一次巨幅的变动呢?如今的大规模投资,未来会不会成为尾大不掉的沈重负担?
台积电与三星热战延伸到封测
封测是半导体最后一段,让芯片能与PCB联结的生产流程。过去半导体厂通常将劳力密集度较高的封测作业外包,但半导体厂商之间的战争开始向上延烧,一肩之差的领先,便可能意味着以亿美元计算的营收获利。占有30%投资额的封测流程,又被视为不太容易增加附加价值的部分,厂商如何在买卖的天平上取得平衡呢?
在第十五届国际晶圆级封装大会(IWLPC 2018)中,众所瞩目的焦点是晶圆级封装WLP(Wafer Level Packaging)的Fin-OUT封装技术。这个技术开始被用在手机的应用处理器、电源管理IC上,之后更推广到其他技术领域,可以让芯片与PCB之间的配线更薄,热处理能力提高,对成本的竞争力也有很大的贡献。
观察封测技术变化可以发现,这项技术不仅仅是技术创新,对产品竞争力也有很大的影响。2016年,台积电是首家以Fin-OUT技术为苹果的应用处理器进行封装,也由于台积电在封测技术上的领先,让台积电独享苹果订单。
Fin-OUT是小兵立大功,让台积电不仅在2016年独享订单,据悉之后的2017、2018年台积电都继续收单,而业界也传言,到2020年为止,台积电都会是苹果的独家供应商。过去晶圆制造厂大多专攻前工程,台积电眼光独到,在后工程的封测制程上取得先机。
但台积电此举其实是「佯攻、助攻」而已,对台积电而言,封测流程的投资与回收,难以成为说服市场接受的财务回报。所以,台积电真正的目的应该是激励封测业者对于先进制程的配合与投资,现在封测厂(OSAT)也布局了Fin-OUT的投资。
但Fin-OUT投资所费不赀,因此能跟进的企业仍属少数。在觊觎相关商机企业中三星最具实力,但三星改弦更张,在2015年决定投入FO-PLP的研发,决定以该技术应战。
其实,最早投入FO-PLP研发的是三星电机,之后三星电机与三星电子联手成立任务编组团队投入研发,最近推出Galaxy Watch的应用处理器(AP),便是使用FO-PLP的技术。该AP是2018年6月开始量产,这个技术目前尚无其他案例,是否有其他技术上的隐忧,业界尚不得而知。
三星取名PLP,指的是Panel Level Package,意思是在长晶的晶圆上,在四角形的区域范围内进行封装。但台积电是在与芯片一样大小的范围内进行封装,因此取名Integrated Fan-OUT Wafer Level Package。
三星FO-PLP技术所使用的基板是400x500 mm的规格,但台积电则是沿用12英吋的晶圆,而12吋晶圆可以取得的芯片大约是1,000颗,而400x500mm的面板上,则可以同时处理3,100颗的芯片,两者生产效率有相当程度的不同。此外,三星这颗AP可以兼顾电源管理IC,如果良率可以稳定,这比台积电单晶片封装当然技术更胜一筹。
而台积电在IWLPC大会上也宣示,目前台积电技术掌握力非常高的FEN-OUT技术,在未来的AI芯片应用上还有很大的拓展空间,而三星也不甘示弱表示,PLP的技术对于5G天线、传感器、SiP等需求都是超级解决方案,在未来的GDDR 6 DRAM、LPDDR 5 Mobile DRAM与逻辑芯片的封装上,都非常关键。显然台积电与三星的战火,在晶圆制造之外,已经延烧到封测技术上。
三星研发投入略显不足
据IC Insights资料显示,2017年全球半导体顶尖大厂的研发投资,以英特尔的130.98亿美元排名第一,成长3%,但占营收比重竟然高达21.2%;这个数字也是三星、东芝、高通、博通的总和。高通为34.5亿美元,占营收比重为20.2%,但减少4%,这与前一年手机业务销售欠佳有关。
其次为博通的34.23亿美元,三星研发投资为34.15亿美元,成长19%,但竟然仅有英特尔的4分之1,占营收比重为5.2%。台积电、美光(Micron)都是为26.56亿美元,NVIDIA则是17.97亿美元,成长23%,占营收比重为19.1%;sk海力士(SK Hynix)为17.29亿美元。
总括来看,前十大半导体厂研发总投资为359.21亿美元,成长6%,平均占营收比重13%。相较之下,三星获利丰厚,但研发投资却显得相对保守。
SK海力士对2019年的展望
SK海力士认为2019年存储器市场变动不大,由于半导体市场供给面的变量不多,从2017年以来的存储器高峰期尚未结束。虽然有市调公司认为,2019年DRAM与Flash价格将分别会下跌20%与30%,但SK海力士指出,在资料中心需求的驱动下,服务器专用存储器的商机仍然畅旺,在供给端仅有三星、SK海力士、美光,加上新技术量产困难,在这些现实下,2019年对存储器厂商而言仍会是个丰收的年度。
如果要考虑供过于求的变量,可能是第二代10nm等级的DRAM技术与第五代3D NAND技术能否突破。如果从市场的绝对值估算,2019年DRAM市场将超过1,000亿美元,而NAND Flash市场则有600亿美元以上。
SK海力士近日公布2018年第3季营收30兆5,070亿韩元(272.4亿美元),获利16兆4,137亿韩元(146.5亿美元),而三星64.56兆韩元(约574亿美元)是史上第二高,其中半导体的营收24.77兆韩元,获利达13.65兆韩元,营益率高达55%。但现在南韩充满居安思危的讨论,半导体业是否已经度过高点,而下一波带动经济成长的动能从何而来?
以SK海力士为核心的半导体产业聚落
南韩产业通商支援部在12月18日宣布将与SK海力士携手,在未来10年内投资120兆韩元(约1,070亿美元)在南韩兴建一个涵盖设计、材料、设备、制造与下游封测产业,追求上下游完全整合的高附加价值的半导体聚落。
19日也是SK海力士M16工厂的动土仪式,这个工厂占地5.3万平方公尺,预计2020年的10月完工启用,而这也将是SK海力士在利川最后一个工厂腹地。SK海力士南韩工厂分布在京畿道利川,以及忠清北道的清州市。清州的腹地在2018年10月完工的M15工厂之后,再也没有多余的空地可以进行下一个世代的投资。
相较于三星光是在平泽的Line 1计划,就已经掌握的289万平方公尺工厂腹地,而且也继续争取新的土地资源,SK海力士更需要南韩政府的协助,以免落后三星太多。
虽说南韩政府对于大企业的大型投资计划总是给予正面的支持,但以SK海力士利川总部的M14计划为例,从工厂申请到完工,总共也花了7年的时间。M14的工厂以DRAM为主力,而M15则是专攻3D NAND Flash,两者都是SK海力士力争上游的战略布局。
南韩是个高度仰赖半导体出口的国家,2016年的出口总值中,半导体的比重为12.6%,2017年增加到17.1%,而2018年的前11个月,比重甚至进一步跃升到21.2%。半导体是个资本密集的产业,任何一个投资计划,都伴随着庞大的设备投资。
要能长期掌握竞争力,往上下游垂直整合乃是国家战略中的重要环节。特别是中国宣称要在2026年以前至少投入1,500亿美元,并在2025年之前达成自给率70%的豪语之下,高度仰赖半导体出口创汇的南韩如何不胆战心惊、未雨绸缪呢?
作者:DIGITIMES专题工作小组

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