芯片行業(yè)有多燒錢(qián)你清楚嗎？據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，據(jù)trendforce集邦咨詢(xún)公布的數(shù)據(jù)顯示，全球前十大晶圓代工者的資本支出在2021年已經(jīng)超過(guò)500億美元(約合人民幣3185億元)，而隨著對(duì)更先進(jìn)制程的研究，這一數(shù)字有望進(jìn)一步增加。
芯片行業(yè)的成本分布
建廠(chǎng)成本。晶圓廠(chǎng)的建設(shè)成本高昂，而制程的縮小也意味著建廠(chǎng)所需要的投入不斷增加。以臺(tái)積電為例，28nm工藝的建廠(chǎng)費(fèi)用為60億美元，7nm工藝建廠(chǎng)成本為120多億美元，到5nm時(shí)，這一數(shù)字更是增長(zhǎng)至160億美元。
日前，三星電子在宣布，他們采用全環(huán)繞柵極晶體管架構(gòu)的 3nm 制程工藝，已在當(dāng)日開(kāi)始初步生產(chǎn)芯片，先于臺(tái)積電采用 3nm 工藝代工晶圓。
此前ibm宣布2nm芯片研制成功，雖然制程比較先進(jìn)，最小元件比nda單鏈還要小，指甲蓋大小的芯片可以容納500億根晶體管，可以在不同的場(chǎng)景中提升計(jì)算速度。但目前尚無(wú)法實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。ibm走的是芯片設(shè)計(jì)路線(xiàn)，未來(lái)可能會(huì)把芯片代工訂單交給三星或者臺(tái)積電。本次三星3nm工藝實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，將推動(dòng)芯片行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展。
芯片的成本遠(yuǎn)不止于此。越來(lái)越小的芯片制程對(duì)設(shè)備的精度要求也越來(lái)越高，高精度設(shè)備的價(jià)格不菲，目前實(shí)現(xiàn)10nm及以下制程必需的euv光刻機(jī)售價(jià)在1.2億美元，此外先進(jìn)制程的芯片需要投入大量的研發(fā)資金，這也使得芯片行業(yè)的入門(mén)門(mén)檻變高，將大部分企業(yè)拒之門(mén)外。
增資擴(kuò)產(chǎn)，精英玩家的游戲
如今芯片行業(yè)依然成為精英玩家的主場(chǎng)。三星、臺(tái)積電以及重返芯片行業(yè)的英特爾之間的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。
除了量產(chǎn)3nm芯片，三星還積極地對(duì)2nm芯片展開(kāi)研究。之前臺(tái)積電曾在2022年技術(shù)探討會(huì)上宣布將于2025年量產(chǎn)n2(2nm工藝)，近日有韓媒曝光稱(chēng)三星也計(jì)劃于2025年量產(chǎn)基于gaa的2nm芯片，以追趕臺(tái)積電的步伐。
值得注意的是，三星在3nm工藝中開(kāi)始引入gaa架構(gòu)。與當(dāng)前的finfet(鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管)工藝相比，gaa工藝可讓芯片面積減少45%的同時(shí)提升30%的性能，功耗降低50%。而臺(tái)積電計(jì)劃在2nm工藝中采用這一技術(shù)，這也就意味著三星在2025年之前取得了相對(duì)優(yōu)勢(shì)。
不同制程的芯片需要興建不同規(guī)格的工廠(chǎng)進(jìn)行量產(chǎn)。按照臺(tái)積電內(nèi)部規(guī)劃，在今年新建產(chǎn)能計(jì)劃中，臺(tái)積電日本熊本晶圓23廠(chǎng)已于今年4月動(dòng)工，預(yù)計(jì)到2024年投產(chǎn)。該晶圓廠(chǎng)總投資86億美元，其中40%的成本由日本政府支持，量產(chǎn)制程可能為22nm和28nm。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，臺(tái)積電今年將新增5座工廠(chǎng)，相比于原先每年增加兩座新廠(chǎng)的擴(kuò)張速度，2020年以來(lái)臺(tái)積電的建廠(chǎng)速度明顯加快。
國(guó)產(chǎn)芯片的機(jī)遇
大多數(shù)科技產(chǎn)品，采用28nm的制程工藝，就基本能夠滿(mǎn)足使用需求。包括車(chē)規(guī)級(jí)芯片在內(nèi)的大多數(shù)芯片產(chǎn)品。此外先進(jìn)制程帶來(lái)的是市場(chǎng)地位的領(lǐng)先，成熟工藝則是企業(yè)利潤(rùn)的主要來(lái)源。
或許正是看到了這一點(diǎn)，自2020年底以來(lái)，國(guó)產(chǎn)芯片公司中芯國(guó)際先后在北京、深圳、上海3次拓展28nm制程及以上成熟制程工藝產(chǎn)能，投資累計(jì)超過(guò)1200億元。
在先進(jìn)制程市場(chǎng)，臺(tái)積電和三星旗鼓相當(dāng)，在3nm的研發(fā)和量產(chǎn)上臺(tái)積電略微處在領(lǐng)先位置；在成熟制程市場(chǎng)，28nm工藝需求依舊旺盛，尤其是國(guó)內(nèi)的智能制造產(chǎn)業(yè)鏈，亟需晶圓代工廠(chǎng)供給成熟制程芯片，這或許是國(guó)產(chǎn)芯片迎頭趕上的難得機(jī)遇。