台積電和聯電並稱爲中國台灣地區的“晶圓代工雙雄”,如果說台積電是晶圓代工“一哥”,聯電就是“二哥”,並且不只是台灣地區的“二哥”。
援引聯電財報信息:根據市場調查機構Gartner統計,2021年的全球晶圓代工市場總營收額約爲970億美元,聯電在全球晶圓代工市場排名第二,市場占有率約爲7.8%,僅次于台積電之後。(注:三星(Samsung Foundry)不包括爲三星電子制造使用的晶圓營收。)
2021年,聯電晶圓代工部分年出貨量達到986萬2千片(折合八英寸晶圓),同比增長10.6%,産能利用率超過100%。全年營收新台幣2130億元,取得了20.5%的大幅成長。近日,聯電召開法說會,受惠于公司産能滿載及調漲價格,今年一季度合並營收新台幣634.23億元,稅後淨利潤新台幣198.08億元,雙雙創下曆史新高。
聯電用具體數字展現了企業的韌性與成長動能。
台積電憑借其行業地位在業內的名聲早已如雷貫耳,發家事迹也常被娓娓道來,大家想必都不陌生。但只有熟悉半導體産業發展史的朋友可能才知道,“半導體若是沒有聯電的成功,就沒有後來的華邦電、茂矽、茂德等晶圓廠,甚至沒有台積電。”
此言並非無稽之談。
聯電在台灣半導體業扮演著重要的角色,除身爲台灣第一家晶圓制造服務公司外,也是台灣第一家上市的半導體公司。聯電超過40年的發展史可以說映襯了台灣半導體産業,甚至全球半導體産業的趨勢變遷和技術走向。
我們來看一下台灣第一家半導體公司聯電的42年。
聯電“始末”
上世紀80年代,隨著半導體産業的迅速擴張,美國的全球制造業份額在1980年代達到頂峰,日本半導體産業正開始登峰造極,制造的接力棒即將從日本交到中國台灣。
彼時台灣電子産業對IC的需求日益迫切,于是工研院在1980年成立了聯華電子(簡稱 “聯電”),並將電子所的IC示範工廠以及一些參與RCA技術轉移計劃的管理和技術人員轉給聯電。
作爲中國台灣首家民營集成電路公司,成立之初的聯電主要生産電子表、計算器與電視用集成電路。聯電也是台灣第一家提供晶圓專業代工服務的公司。
1982年對起步階段的聯電來講是殘酷的一年,花了一年半建設的工廠剛試産,就適逢1982年的經濟不景氣,後來又因突發火災遭受嚴重虧損。美國國家半導體公司的1983年年度報告描繪了1982年的殘酷景象。
美國國家半導體公司1983年年報
盡管經濟形勢嚴峻、盈利能力下降,但聯電繼續以快速的節奏和步伐進行投資建設。1982年4月,聯電建成台灣首條4英寸晶圓生産線(工廠代號UMC1)。聯電當時全年實現營收達新台幣1.9億,員工380人。
1983年,看到美國家用電話的商機,聯電加價包下封測廠菱生的産能,在家用電話 IC 商機爆發之際狠賺一筆,出貨量從1982年的400萬顆增至1983年的2400萬顆。
1984年是強勁的一年,整個半導體行業都迎來快速增長。也是在這一年,聯電成立研發部門,自主進行産品和工藝的研發,走上良性成長階段。
一年後,時任聯電總經理的曹興誠提出民營化構想,1985年7月,聯電股票在台灣證券交易所公開上市,推動聯電成爲台灣第一家上市的半導體公司。同年,張忠謀應邀回到台灣,擔任工研院院長兼聯電董事長,隨後1987年從工研院衍生創辦了台積電。
資本的注入再次加速了聯電擴張的步伐。1989年,聯電6英寸晶圓生産線投産(現FAB 6廠)。1994年,聯電完成0.5微米制程研發。
聯電“轉身”
在聯電早期的前15年,一直走IDM路線,IC設計、晶圓代工、存儲三大業務並行。直到 1995年,後來者台積電營收突破10億美元大關,聯電做出了一個引起業界嘩然的決定——轉爲晶圓代工型公司。盡管聯電轉型專業晶圓代工,但這一舉措相較台積電已經晚了整整八年。
其實在台積電成立之前,芯片産業的IDM模式(即芯片公司從設計、制造、到封裝一手包辦的模式)一直是行業主流,在摩爾定律推動下的芯片産業高速發展,但隨著芯片制程工藝不斷提高,芯片上集成的晶體管越來越多,日益複雜的技術、日趨高昂的投入、日漸激烈的競爭,使得芯片企業面臨巨大的資金壓力。
在這樣的情形下,不少原先的垂直一體化的芯片企業開始剝離半導體業務。由此芯片企業開始轉入輕資産,芯片産業也由原先的垂直一體化模式開始轉向垂直分工模式,即芯片企業負責芯片設計、代工廠負責芯片制造、封測廠負責封裝的模式。
當時,晶圓代工業務只占聯電總收入的約1/3,這種舍大取小的選擇在許多人眼中滿是風險。但曹興誠看准了晶圓代工業必將在全球半導體界發揮更加驚人的影響力,而此後聯電的發展,將驗證曹興誠的目光何其深遠。
當時曹興誠的想法是與無晶圓廠IC設計公司合資開設晶圓代工廠,一方面不用爲建造晶圓廠的巨額資金發愁,另一方面可獲得合作IC設計公司的穩定訂單。于是聯電在1995年與美國、加拿大等地的11家IC設計公司合資成立聯誠、聯瑞、聯嘉,9月份,聯電開始生産8英寸晶圓(現FAB 8A廠)。
不過大型IC設計公司擔心技術外流,不願將芯片交予聯電代工,聯電只能接到些中小型企業的訂單。隨著質疑聲頻起,1996年-1997年間,聯電逐步將IC設計部門分拆成爲獨立的公司,包括現在的聯陽、聯傑、聯發科、聯詠、聯笙等公司。由此衍生出了稱霸台灣多個細分芯片賽道的 “聯家軍”,它們也爲聯電晶圓代工事業的發展提供了不少訂單。
市場戰略調整和邁進的同時,技術進展也在持續縱向延伸。
1996年1月 0.35微米制程開始生産。
1997年10月,聯電0.25微米制程開始生産。
1998年5月,聯電UMC5(現FAB 8F)動工興建。同年12月,聯電收購新日鐵半導體,成爲日本唯一少量多樣生産模式的晶圓代工廠。
1999年3月,聯電0.18微米制程開始生産。11月,聯電南科12英寸晶圓廠正式建廠。
2000年,聯電宣布將旗下的聯電、合泰、聯瑞、聯嘉、聯誠合並成爲一家晶圓廠,聯電迎來了曆史“巅峰”,占據了全球晶圓代工市場四成左右的市場份額。
2000年3月,聯電宣布産出業界首批銅制程芯片,首個芯片是賽靈思(Xilinx)的FPGA産品;5月,聯電宣布産出第一顆0.13微米制程芯片,産品是2M SRAM;9月,聯電在紐約證券交易所上市,成爲第一家在紐交所上市的台灣半導體公司,共募集13億美元,創下台灣公司在紐約證券交易所首度上市的交易金額紀錄。聯電2000全年營收首度超過新台幣1000億。
可見,策略實施後聯電的成長速度十分醒目。2000 年,美國《BusinessWeek》公布根據成長率、獲利率排名的科技業百強排行榜,聯電位列台灣第一、世界第八。
聯電在2000年宣布“五合一”以後,也正式與台積電展開了“正面交鋒”。從後市的發展來看,也正是在這一年真正讓兩家公司開始産生差距。2000年進入0.13微米銅制程時,聯電與多數晶圓廠一樣選擇了與IBM合作,然而IBM的0.13微米制程開發不順。台積電自行研發的0.13微米制程在2003年如期完成,並針對不同客戶量身定做制程,一時間台積電幾乎吃下所有客戶,聯電跌了一跤。
英偉達創始人黃仁勳曾評價說:“0.13μm改造了台積電,成爲台積電躍居全球晶圓代工霸主、甩開聯電的分水嶺。”而後聯電並沒有氣餒,繼續不斷擴大其産業版圖。
2003年3月,聯電産出第一顆90納米制程IC。
2004年3月,聯電旗下新加坡12英寸晶圓廠邁入量産階段。5月,聯電90納米制程完全通過驗證並邁入量産。7月,聯電並購硅統半導體的8英寸晶圓制造廠(現FAB 8S廠)。12月,聯電正式收購旗下子公司UMCi,並改名爲Fab 12i。
2005年6月,聯電産出業界第一顆65納米芯片。8月,90納米晶圓出貨量逾10萬片。
2006年6月,聯電成爲全球第一家全公司所有廠區均完成QC-080000 IECQ HSPM認證之半導體制造商。同年11月,聯電産出第一顆45納米制程測試芯片。
2007年1月,聯電擴大位于台南科學園區的生産研發基地。
2008年10月,聯電産出晶圓代工業界第一個28納米制程SRAM芯片。
2009年4月,聯電産出40納米芯片。12月,聯電正式收購日本子公司UMCJ。
聯電營收和晶圓廠數仍在增長,然而隨後台積電一路勢如破竹,無論在市占率、利潤率、工藝技術水平上,聯電都越來越難以追上台積電的腳步。2009年因爲嚴峻的經濟形勢和高庫存水位,晶圓代工業飽受沖擊。此時台積電和聯電雖仍占據全球晶圓代工前二的位置,但台積電的營收一騎絕塵,足足是聯電的三倍還多,占有50%市占率。而剛成立不久的格芯,營收已然逼近聯電,大有趕超之勢。
盡管已不複當年之勢,但聯電依舊有條不紊的保持著自身的發展節奏。
2010年12月,聯電南科12A廠第三期進入量産。
2011年10月,聯電28納米制程進入試産。
2012年5月,聯電南科12A廠第五第六期廠房動土典禮。
2013年3月,聯電完成收購和艦科技,是現在的FAB 8N廠。5月,聯電打造Fab12i廠爲特殊技術中心(Specialty Technology Center of Excellence)。
2014年10月,聯電與廈門市政府及福建省電子信息集團成立合資公司聯芯集成,運營12英寸晶圓代工業務,項目總投資預計達62億美元,設計規劃最大月産能爲12英寸晶圓5萬片。2015年3月,廈門聯芯集成電路制造廠房動土典禮。2016年11月,廈門聯芯集成FAB12X廠進入量産。
2017年2月,聯電14納米工藝進入量産。這一年,聯電還成功開發28HPC +制程技術,滿足客戶更省電及更高速的芯片使用需求,並進入試産階段。推出40納米結合SST嵌入式超級閃存(SuperFlash )非揮發性內存的制程平台,具有低功耗、高可靠度及卓越的數據保留和高耐久性的特性,可應用于汽車、工業、消費者和物聯網領域。
聯電“退場”
然而,此時先進制程工藝的技術演進逐漸面臨瓶頸,一邊是先進工藝需要消耗巨額資金,先進工藝研發投資越來越大,成本也越來越高,但是未來能夠用得起、用得上先進工藝的客戶群在減少;另一邊成熟制程市場中芯片代工仍供不應求。
同時,聯電當時發展先進生産工藝的速度已經遠遠趕不上台積電和三星,2013年量産28nm,直到2017年上半年開始商用生産14nm FinFET芯片。在這樣的背景和處境下,聯電選擇退場。
2018年8月,聯電宣布停止12nm以下先進工藝研發,看重投資回報率,而不再拼技術的先進性,成爲全球第一家宣布放棄先進工藝研發的晶圓代工商。沒過多久,格芯也正式宣布無限期停止7nm及更先進制程投資研發,專注于現有工藝。
從那時起,聯電徹底改變了以往的發展策略,不再盲目追趕先進制程,將戰略重點放在了專注改善公司的投資回報率上,28nm及以上的制程成爲了公司的發展重點。
2019年10月,聯電並購百分百日本三重富士通半導體成爲完全獨資的子公司後,更名爲USJC。
2020年,14FFC(14nm FinFET Compact)制程技術平台的産品良率突破90%,正式進入芯片量産階段。22納米制程技術達成客戶數字電視(DTV)芯片量産的裏程碑。采用28HPC +制程技術的圖像處理器(ISP)産品量産。
2021年4月,聯電與客戶合作在南科12英寸Fab 12A P6擴建新廠。6月,聯電加入RE100,宣示于2050年達成淨零碳排。11月,聯電連續14年列名DJSI道瓊永續性指數之世界指數。
在技術進展方面,14納米制程技術、22納米超低功耗/超低漏電制程技術、28納米高效能制程技術、40納米、55納米以及0,11微米等諸多工藝節點均取得新進展,多樣産品進入量産階段。
據悉,聯電隨著南部科學園區廠區擴建持續晉用大量研發專才,不遺余力地延攬和培育研發人才。2021年聯電持續投注大量的研發資源,全年研發費用達新台幣129億元,並在邏輯技術和特殊技術的研發上獲得了豐碩的成果。
從近幾年的營收和市場表現來看,聯電的轉型是頗具成效的。從2018年起,聯電啓動五年轉型計劃,目標扭轉過去爲了追求先進制程,過度投資對聯電資源運用的扭曲,預計2022年整體成果逐漸浮現。
據近日聯電法說會消息,2022年一季度聯電的産能利用率達到100%滿載的情況,預計接下來第二季也持續維持。而第一季度22/28nm制程晶圓營收占比達到總營收的20%。聯電預計,接下來第二季預期單季晶圓産出較一季度將增長4~5%,平均單價銷售將季增3~4%,平均銷售價格(ASP)季增5%,毛利率更將提升至45%,22/28nm制程晶圓營收占比應該會再有所提升。
聯電總經理王石指出,聯電未來的預期目標是擴大車用電子領域的市占率。因此,聯電日本子公司USJC 攜手日本汽車零部件大廠電裝(DENSO)合作,以12 英寸晶圓廠生産車用功率半導體就是其中重要關鍵,預計2023 上半年達成IGBT量産。
至于之前與多家芯片客戶合作,進一步擴産的聯電南科Fab 12A 的P5 廠區,預計將在本季進入量産,這將有助于滿足市場28nm産能缺口。還有其他海外生産基地的産能擴産的情況,包括此前公布在新加坡Fab 12i 擴建新廠的相關計劃,目前也已經與客戶簽訂自2024 年起的數年供貨合約完成,這將有助于填補當前市場上對22/28nm産能的需求。
聯電現狀與展望
聯電有超過40年的專業制造經驗,整體來看,聯電現已擁有完整的制程技術及制造解決方案,包括邏輯/混合信號、嵌入式高壓解決方案、嵌入式非揮發性內存、RFSOI、BCD、3DIC 、eHV高壓制程平台、第三代半導體技術,以及所有晶圓廠皆符合汽車業的IATF-16949制造認證。另外,在特殊工藝方面,市場對LCD驅動芯片、OLED驅動芯片需求量很大,多數采用的是80nm、40nm工藝,在此基礎上,聯電將這些芯片制造導入到了28nm上。
爲滿足全球客戶的需求,聯電在中國台灣、日本、中國大陸、韓國、新加坡、歐洲及美國均設有服務據點。據了解,聯電擁有四座12英寸晶圓廠。
位于台南的Fab 12A于2002年進入量産,目前已運用先進14納米制程爲客戶生産客制化産品。研發制造複合廠區由三個獨立的晶圓廠,P1&2、P3&4及P5&6 廠區組成,月産能目前超過87000片;第二座12英寸廠Fab 12i位于新加坡白沙晶圓科技園區,爲聯電的特殊技術中心,于12英寸特殊制程的生産制造上,提供客戶多樣化的應用産品所需IC,目前月産能達50000片;位于中國廈門的聯芯12英寸晶圓廠FAB12X已于2016年第四季開始量産,其總設計月産能爲50000片,目前月産能接近20000片;2019年10月,聯電取得位于日本的USJC所有股權,提供最小至40納米的邏輯和特殊技術。
除了12英寸廠外,聯電還擁有的七座8英寸廠與一座6英寸廠,每月總産能超過750000片(折合8英寸晶圓)。
根據美國半導體協會(SIA)統計,2021年全球半導體市場的規模達到5530億美元,較2020年增長約25.6%。展望2022年,預計全球半導體市場仍將成長8.8%,規模來到6015億美元。
展望晶圓代工市場成長趨勢,IC設計公司(Fabless)的成長動能往往高于整體半導體産業,而IDM廠商在控制成本及降低市場風險的考慮下,紛紛采取或提高委外晶圓制造占比。同時,考慮到新冠疫情以及政治地緣因素的影響,全球芯片仍有緊缺狀況,芯片供需仍難平衡。
綜合多項因素來看,或將繼續有助于晶圓代工市場的增長,據市調研究機構 Gartner數據統計,2021年代工收入增長了31.3%,達到1002億美元。2022年,預測代工行業的晶圓利用率保持在95%以上,預計2022年代工行業收入將增長18.3%,達到1185億美元。
2017-2026晶圓代工行業收入預期(圖源:Gartner)
在市場趨勢和需求引導下,聯電公布其長短期業務發展計劃及近期主要研發計劃:
短期目標:將依據市場及客戶需求,擴充8英寸與12英寸特殊技術及先進制程産能、維持滿載産能利用率及提升獲利爲主。聯電豐富的制程節點技術平台,及多元特殊技術平台,可滿足市場上所有主要應用産品需求。並且持續進行生産力提升,進行8英寸與12英寸廠的産能優化以迎接新的契機,達到提升營收之目標。近期對于需求旺盛的28納米,相關的産能擴增計劃正持續積極進行中。
中長期目標:制程研發及穩定營運及獲利一直是聯電的重心,采取謹慎投資,維持或增加産能市占率,和提升效率以有效降低成本。所有重要研發工作都按原定計劃進行,並提供客制化制程技術平台以滿足客戶需求。
近年來更積極投入開發化合物半導體氮化镓(GaN)功率組件與射頻組件制程開發,鎖定高效能電源功率組件及射頻組件等高成長性市場商機。聯電預計于2022年投入約美金36億元的資本支出,主要爲28及22納米産能建置,並與多家客戶合作計劃産能,以先收取産能訂金的方式進行擴産,確保訂單並降低風險。爲了擴大規模,如果有任何待出售的半導體工廠,聯電也會以具有成本效益、快速獲取産能及提高競爭力爲前提,持續評估購買可能。
近期主要研發計劃:
聯電近期研發計劃(資料來源:聯電財報;半導體行業觀察整理)
寫在最後
半導體代工行業遵循強者恒強的法則,指向創新的持續研發投入,是打贏商業戰爭的關鍵。
從起家到鼎盛,聯電用了20年,然後在與台積電、三星的先進制程比拼中敗下陣來,錯失技術優勢。然而“識時務者爲俊傑”的聯電沒有盲目仰仗昔日的光環一意孤行,而是積極調整戰略方向,力求在立基市場留得一席之地。
回顧1980年代,那是狂野的西部,那些美日半導體爭鋒的日子已經一去不返。彼時順時代而生的聯電,乘風而起是一種能力和際遇。而後曆經40多年風雨坎坷,面對困境果斷選擇“明哲保身”,也不失爲一種智慧。
一種屬于聯電的智慧, 敢于轉身、勇于退場、擅于轉變的智慧。
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