【转发】IDM fabless foundry

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从IDM到fabless+foundry，半导体行业模式大局已定吗？

96 阳光不锈201314
2018.07.25 09:56 字数 2757 阅读 920评论 1喜欢 1

当今全球半导体产业有两种商业模式，一种是IDM（Integrated Device Manufacture，集成器件制造）模式，像英特尔这种，从设计，到制造、封装测试以及投向消费市场一条龙全包的企业，称为称为IDM公司；另一种是垂直分工模式，有的半导体公司只做设计这块，是没有fab（工厂）的，通常就叫做Fabless，例如ARM公司、NVIDIA和高通等；而还有的公司，只做代工，只有fab，不做设计，称为Foundry（代工厂），常见的台积电等，而这种新模式出现的标志是1987 年台湾积体电路公司（TSMC）的成立。所以从现在的半导体企业总体来看，就可以分为IDM、Foundry、Fabless以及Fab-lite（介于IDM和Fabless之间）这四种形式了。

#出现垂直分工模式的根本原因

首先，半导体制造业具有规模经济性特征，适合大规模生产。随着制造工艺的进步和晶圆尺寸的增大，单位面积上能够容纳的IC 数量剧增，成品率显著提高。企业扩大生产规模会降低单位产品的成本，提高企业竞争力。

其次半导体产业所需的投资十分巨大，沉没成本高。一般而言，一条8 英寸生产线需要8 亿美元投资，一条12 英寸生产线需要12～15 亿美元的投资，而且每年的运行保养、设备更新与新技术开发等成本占总投资的20%。这意味着除了少数实力强大的IDM厂商有能力扩张外，其他的厂商根本无力扩张。

正是在这样的背景下，台湾半导体教父张忠谋离开 TI（德州仪器），在台湾创立了TSMC，TSMC 只做晶圆代工（Foundry），不做设计。Foundry 的出现降低了IC 设计业的进入门槛，众多的中小型IC 设计厂商纷纷成立，绝大部分是无生产线的IC 设计公司（Fabless）。Fabless 与Foundry 的快速发展，促成垂直分工模式的繁荣。

#IDM、Foundry、Fabless以及Fab-lite之间的合作和竞争

Fabless与IDM之间的竞争激烈。Fabless与IDM厂商都要直接面对客户，处于同一个竞争层面，二者之间存在激烈的竞争。相对而言，IDM 的品牌优势更为明显，而众多的Fabless 厂商只能通过捕捉市场热点并迅速推出产品制胜，当然也有少数技术实力强大的Fabless 可以立足研发，推出自己的差异化产品，成为细分子行业的龙头。

Foundry与IDM之间的合作会更紧密。由于IC制造前期投入资金量较大，固定成本较高，如果一条生产线建立后不能进行大量生产则无法收回成本。2002 年以后，由于加工工艺和设备的成本直线上升，许多IDM 厂商无法通过投资生产线实现收益，而Foundry 可以通过为多家客户代工同类型产品而获益，在这种情况下，许多IDM厂商将制造环节外包给Foundry厂商。两者的合作不但可以分担研发先进工艺所需的费用及所面临的风险，而且一旦一个新工艺投入量产，IDM和Foundry都能从中获益。随着技术进一步发展，建设IC 制造生产线的固定成本将更高，IDM 厂商将有更多的业务外包给Foundry，双方的共同研发也会越来越深入，二者之间的合作将更加密切。而有些时候IDM还做代工，像是2013英特尔宣布将利用即将推出的14nm 3D晶体管技术为芯片厂商Altera代工FPGA，是英特尔首次向其他厂商开放其最先进的制造工艺，换句话说，像是英特尔这种IDM也做代工贸易。另一案例是三星为苹果公司代工iPhone中使用的A4、A5、A6甚至A7处理器，全球顶级存储器制造商三星实际上已成为台积电的有力竞争者。另外，瑞萨、东芝等日本厂商也把它们的SoC逻辑芯片外包给三星代工。

Fablite模式由IDM演变而来，是企业为了减少投资风险的一种策略。目前全球半导体业中Fab-Lite模式盛行，大多数的IDM几乎无一例外地执行这个策略。众所周知，欧洲半导体总是先知先觉，如Freescale和NXP合并之前，早在2004年及2006年就分别改变策略，撤销不赚钱的部门，保留赢利的部门，NXP目前已把重心放在照明及医疗仪器等方面；欧洲半导体大厂ST和Infineon也都执行Fab Lite策略；日本半导体的变化更大，曾经是全球半导体重镇，市场占有率达50%。但是，今非昔比，目前日本半导体市场占有率已经下降到20%。因为日本半导体业相对保守，它们只专注于国内市场，产业链长，虽然几经改革，但是成效不大。目前新瑞萨、富士通等，也迫于压力开始走Fab Lite路线；其中引人注目的是模拟芯片大厂德州仪器，它策略非常实际是有选择性地采用Fab-Lite，即在32nm制程及以下，采用外协合作，自己不再投资建晶圆厂。而对硅片尺寸在6英寸12英寸、工艺线宽在0.18微米1.0微米的模拟芯片制程上，德州仪器则积极地进行扩产。2009年6月，德州仪器在菲律宾建成全球最大的模拟芯片封装/测试厂;2009年9月，德州仪器在美国达拉斯从奇梦达手中买下300mm生产线，成为全球第一个300mm的模拟生产厂。德州仪器还在日本的Aizu收购了Spansion的两家晶圆厂，加上成都“成芯”的收购案，了解到相对于模拟器件行业中的其他公司，德州仪器可能是独一无二的。

这些都是为什么纯粹可以定义为传统意义上的IDM半导体公司现在除了Intel几乎都已经转为Fab-lite甚至Fabless了，IDM转变成fabless的现象，AMD就是一个例子。但是还沒有一家fabless公司成功演变成IDM公司。而最大的Foundry公司台积电更是利润率的表现上更是赶超大多数的Fabless公司，可以看出来代工厂已经不再是刚开始附属者的定位了，它现在有能力影响整个行业，无论是IDM、Fabless还是Fab-lit财报的表现好坏，毛利率高一个点还是第一个点都要看Foundry的“眼色”了。

#未来会流行什么模式？

近50年的半导体业，其发展模式在不断地调整。之前是IDM，在上个世纪90年代初开始兴起fabless、设计业，紧接着foundry代工业跟随而行。进入新世纪后开始Fab-Lite(轻晶圆厂)模式。未来会流行什么模式，还无法预测。

半导体业目前己逐渐逼近定律的极限，工艺研发费用迅速上升以及未来建厂费用太高，如32nm/28nm的工艺研发费用，对于领先者要8亿美元，即便是跟随者也要6亿美元，到20nm时费用相应分别增加到13.5亿美元及10亿美元。而从fabless角度，产品的设计与掩模费用也成倍增长，导致每年新开发的产品数量减少。再加上建厂费用大幅增加，新进入企业的费用至少在30亿美元~40亿美元。这些因素迭加在一起，使市场变得更加残酷，近期几乎没有新进者，半导体业台积电一家独大“大者恒大”的局面越来越明显。

据2012年美国应用材料公司提供的资料，2010年全球top5投资者占总投资的60%，到2012年已增加至75%;而全球top5设备供应商，在2010年提供的设备市场占有率达61%，到2012年增加到67%。

有人预计，全球半导体业将呈三足鼎立之势，他们分别是英特尔、三星及台积电。目前来看，全球已不超过10家公司愿意继续大幅投资来跟踪定律，众多顶级芯片供应商纷纷退下阵来，采用Fab Lite策略，开始拥抱代工。观察过去30年全球半导体排名，日本强盛时代已不复存在，目前英特尔很强势，己连续20年排名第一，然而未来半导体行业还会发生什么变化，业界拭目以待。

全球半导体业呈现出各种态势，是由新的市场环境下各家公司的生存环境决定的，都有它们的合理性。然而可以肯定的是，企业的垄断地位不可能持久。随着Foundry垄断性的增强，其势必要提高收费，这种做法也已经开始进行了，如果Foundry的这种行为逐步严重，那么同时它的垄断性就越强，就对给需要代工的半导体企业很大的压力，利润率被一点点的压榨。最后的问题就在于Foundry公司是否能把握好价格线？会不会“被代工”厂商最终无法接受给代工厂打工的结果？一旦打破这种局面，相信Fabless+Foundry的模式一定会破裂，说不定结局是Fabless“一怒冲冠”联合建Fab以摆脱Foundry的魔爪。但Foundry是有多想不开才会走到这一步呢？Who knows,everything is possible,isn’t it？