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GlobalFoundries重大戰略轉變,無限期擱置7奈米FinFET研發計劃

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科技產業資訊室 - May 發表於 2018年8月28日

圖、全球六大IC晶圓廠製程演進情況
 
(以量產時間為準;本表格一直在更新中)
 
全球第二大半導體晶圓代工廠 GlobalFoundries(格羅方德),宣布了一項重要的戰略轉變,就是無限期擱置7奈米FinFET 研發計劃。轉而將專注新興產品市場的客戶提供專業的代工技術,也就是14奈米 / 12奈米平台的產品開發,包括RF、嵌入式存儲器和低功耗晶片。
 
根據GlobalFoundries的首席技術長Gary Patton接受媒體專訪,表示原預定今年(2018)第四季向客戶推出首批採用7奈米製程的晶片,最後基於公司對其7奈米平台以及財務的商業機會之考量,最後決定採取激烈的戰略轉變而無限期擱置7奈米FinFET 研發計劃,並非基於公司面臨的技術問題。
 
其實,AMD的第一款7奈米產品就是採用台積電CLN7FF設計,且本月(2018.8)宣布預計於 2019 年上半出貨的第二代 Epyc 伺服器處理器(架構代號:Rome)將交由台積電以7nm 製程負責生產,所以並未承諾在2018年末採用GF的7奈米,推測GF可能因此決定無限期擱置7奈米FinFET 研發計劃。
 
GlobalFoundries是全球第二大半導體晶圓代工廠,自2009 年從AMD 分拆自立門戶,向來是 AMD 最重夥伴、專門幫AMD代工製造晶片。GlobalFoundries為了確保長期保持與三星晶圓和台積電的競爭力,2015年從IBM獲得了IP和開發團隊(以及兩個晶圓廠和許多義務),並投入數十億美元開發7奈米製造技術平台。最後,GlobalFoundries 憂心摩爾定律已逼近極限,同時找不到金援且研發新製程必定得投注大量資金於購買EUV新設備,然而的回收效益仍有待商榷之下,只好走上棄守之路。

由於戰略轉變,GF將削減5%的員工,並與AMD和IBM重新談判其WSA和IP相關交易。不知該IBM團隊是否會轉戰到誰家手上?會去三星或中芯?
 
根據全球晶圓代工市場2018上半年排名,台積電佔有率56%居第一,而市佔率第二名的格羅方德則9%。如今,格羅方德宣布退出先進製程競賽後,位於第三名的聯電和第四名的三星是否有機會超前,值得大家關注。而進入7奈米軍備競賽者,僅剩台積電及三星。

台積電積極往7奈米以下前進
目前,台積電在先進製程是領頭羊,超越了英特爾。台積電7奈米製程於2018年第二季進入量產,下半年速度會加快,預估今年(2018)7奈米占營收比將提高到20%。台積電7奈米客戶涵蓋手機應用處理器、網通處理器、可編程邏輯元件、繪圖處理器和遊戲機特殊應IC,以及加密貨幣挖礦晶片和人工智慧晶片(AI)等高速運算晶片。依照台積電的技術路徑圖,5奈米則會在2020年量產,3奈米在2022年,2奈米在2025年;至於南京12吋廠16奈米,2018年4月開始小量產,第一期月產能2萬片規模,將以中國大陸客戶為主。

 
三星晶圓代工業務
三星電子於2017年5月將晶圓代工業務部門獨立出來,期望強化與台積電爭奪市場的競爭力。市場預估這將給晶圓代工市場帶來些變數,可能擴大其晶圓代工版圖。三星電子為追趕台積電,購買極紫外光(EUV)微影技術設備完成了7奈米製程技術的開發,預計2019年量產。此外,三星也可以採取其他模式強化晶圓代工業務。例如:聯發科為了獲得三星手機採用其晶片解決方案的訂單,有機會將晶圓代工轉給三星。英偉達(NVIDIA)在考量先進製程的產能和代工價格問題之間,有機會將部分訂單轉往三星以獲得更好晶片價格。
 
英特爾(intel
英特爾曾表明將會在 2020 年量產 7 奈米製程處理器。之後,英特爾又承認10nm Cannon Lake處理器再次延期,預計量產時間將從原訂的2018年底延至2020年。對於英特爾來說,公司不想重複以往的摩爾定律戰略,而且透過不斷改進現有晶片來獲取整體利益。例如:2019年將Optane的新記憶體晶片技術與處理器整合在一起,進而提升競爭力。畢竟,這是英特爾花了十年時間來從零開始研發的技術,其能夠不再專注於晶圓微縮技術而已。未來,這些晶片也將增加人工智慧與機器學習的功能。
 
中芯國際(SMIC)
正借助國家資本設法在先進製程上追趕國際大廠。今年初宣布,中芯國際宣布聯手大基金、上海集成電路產業基金兩大政府基金,共同投資102.4億美元給旗下中芯南方,且挖來粱孟松協助搶攻14奈米技術發展。不久前,中芯國際(SMIC) 對外宣稱已突破先進技術瓶頸,14奈米FinFET技術開發獲得重大進展,第1代FinFET技術研發已進入客戶導入階段。目標訂2019年底量產每年3.5萬晶圓。

結語
其實,GF擱置7奈米不是重點,重點反而是AMD棄GF/IBM轉押台積電7奈米製程,目標是來奪取英特爾市占及其他較低階晶片市場。尤其,當英特爾10奈米製程量產無法於明年(2019)下半年前啟動,將面臨險峻競爭壓力。所以,長線來看,基於大筆資金投資及技術不如人之下,GF棄守先進製程策略反而是正確的,也意味著放棄20%的最頂端市場,卻鎖定80%的中低階市場,策略很正確。但GF棄守先進製程,卻牽動每家半導體業者市場戰略布局。

然而,7奈米對晶圓代工廠是一個門檻,如果無法跨越鴻溝,勢必也將缺席先進製程賽局,同時在下世代晶片,如:人工智慧、5G、物聯網等高效高速運算應用晶片市場也將失去競爭力。

由於,可預見未來7~8年,摩爾定律將走到盡頭,與其投入高設備成本於矽晶圓,還不如將資源集中投入下世代材料取代矽,然而開發下世代材料取代矽,卻是另一場燒錢的豪賭。半導體產業關乎下世代許多新興產品的走勢,而半導體又是高資金密集的產業,實非完全依賴一家公司(台積電)就有能耐可以撐起台灣未來產業的命脈。未來,政府所走每一步必須是明智且正確的,來為半導體產業鋪路,結合學研產共同齊心協力才會有機會成功。(1402字;圖1)

 
參考資料:
GlobalFoundries Stops All 7nm Development: Opts To Focus on Specialized Processes. Anadtech, 2018/8/27.
三星成立晶圓代工研發中心,搶當全球第二。科技產業資訊室(iKnow),2018/5/28。
格羅方德拋棄5奈米直攻3奈米,資金是最大隱憂。科技產業資訊室(iKnow),2018/5/21。
三星電子採用EUV開發7奈米晶片、追趕台積電。科技產業資訊室(iKnow),2018/4/11。



[後續報導]
2018.10.18--三星電子已完成基於EUV的7奈米LPP晶圓製程技術開發,2018.10.18宣布已開始量產7LPP。雖然,三星比台積電稍慢才推出7奈米製程,但為了追趕台積電,三星決定率先採用EUV。台積電7奈米已於今年(2018第二季)量產,至於採用EUV方面則會在7奈米的增強版本7nm+才會在少數幾層光罩採用EUV。因此,台積電擁有可選擇採用EUV與不採用EUV版本製程的彈性,會成為台積電的優勢。市場推測可能是2019年下半年才會導入EUV量產7奈米晶圓。

英特爾10奈米何時量產一直是個謎,市場推測或許是想等到EUV技術更成熟、能達到成本效益時才會導入量產,所以預測該時間點恐怕要到2021年底。

 
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