英特尔发力晶圆代工市场，台积电/三星压力山大！

9月19日，“英特尔精尖制造日”活动在北京正式召开，英特尔除了正式推出了自己全新的10nm工艺之外，还宣布对外开放其10nm工艺的代工，此外英特尔还针对移动领域及物联网市场开放的22nm FFL工艺，而在此之前，英特尔的14nm代工业务也已经顺利开展。看来，英特尔是要全面进军代工市场与台积电、三星抢市场了。

高端晶圆代工市场快速增长

随着移动互联网以及物联网的快速发展，越来越多的智能终端倍连接在网上。根据预测，到2020年联网的终端将会有500亿台，每天将会产生海量的数据。

现在每人每天上网的平均数据量是1.5G，但是物上网以后就完全不一样了。物上网是人上网千倍以上的增长，一个智能医院每天产生的数据量是3TB；一辆无人驾驶汽车产生的数据量是4TB；一个智慧工厂联网，假如说一千多台设备，每台设备上一二百个传感器，时时刻刻产生数据，它每天数据量将是1PB。所以预测到2020年全世界的数据总量将是44ZB。（注：1ZB就是1000EB，1EB是1000PB、1个PB是1000TB，1TB是今天的1000个GB。）

而随着数据量的爆炸式增长，对于计算力的需求也是大幅增长。根据数据显示，2014年全世界所需的晶体管为2.5×10^20个。而现在，英特尔单颗最新的酷睿芯片的晶体管数就超过了1.7×10^10个。相比1971年英特尔第一颗芯片4004相比，性能提高了40多万倍，但是大小只有前者的50万分之一。而这一切的背后则离不开半导体制程技术的发展。

（注意：上图数据不包括三星和英特尔内部收入，同时尖端技术是指：2010年小于65nm的技术，2011-2012年小于45nm的技术，2013-2016年小于32纳米的技术）

根据英特尔公布的研究数据显示，近年来晶圆代工市场一直呈现稳步增长，特别是近三年（2014-2016）来，高端晶圆代工市场增长相对较快（2010-2016年复合增长率达14%），而滞后节点的晶圆代工市场则增长缓慢。到2016年，高端晶圆代工市场规模已达230亿美元，占比已经接近整个市场一半的份额。

另外，根据IC Insights于9月19日发表研究报告显示，2017年专业晶圆代工市场预计将增长7%，而40nm以下的销售额有望年增18%至215亿美元， 是最主要的成长动能。IC Insights报告称，40nm以上的IC晶圆代工市场，2017年虽将有60%的份额，但预估销售额仅会略增2亿美元。 相较之下，40nm以下的晶圆代工销售额，2017年却有望大增33亿美元。

显然，高端晶圆代工市场增长正在加快。

拥有领先技术的玩家越来越少，一家独大的台积电遭遇新挑战

十多年前，大约有25家公司有自己的领先的晶圆厂，但现在变成了4家，其中只有3家（台积电/三星/英特尔）是在投资开发最新的规模量产型的制程技术，其中只有两家公司是真正有一体化的器件的生产，这确实是非常困难的一个技术领域。

目前，在高端晶圆代工市场，台积电可谓是一家独大。IC Insights的数据显示，2017年台积电估计会有58%的营收来自40nm以下制程，比例是GlobalFoundries的两倍以上，更是联电的3倍之多。同时，IC Insights预测，2017年台积电在40nm以下晶圆代工市场的占有率将高达86%。

而台积电之所以能够在高端晶圆代工市场占据主导地位，也是与其巨大的投入密不可分。根据台积电财报显示，2012年以来，其资本支出分别为84.76、96.51、90.97、78.28、101.28亿美元，累计452.41亿美元，年均90.5亿美元。目前来看，2017年台积电的资本支出仍将进一步增长，2017年上半年，台积电资本开支已达67.6亿美元，同比2016年上半年的34.1亿美元增长98%。

得益于在高端晶圆代工市场的领先地位，台积电的毛利率也很高，2016年，台积电毛利率首次突破50%，达到50.1%。2002年以来，台积电的收入、利润、市值均增长10倍以上。

面对高端晶圆代工市场的快速增长。近年来三星也在不断加大对于半导体领域的投入。资料显示，2015年三星资本支出为130亿美元、2016年资本支出为110亿美元，预计2017年将达到125亿美元。

今年5月，三星还宣布将公司芯片代工业务剥离为一个独立部门，彰显了其芯片代工业务部门的重要性和芯片代工业务需求的增长。此外，今年三星还宣布称将耗费超过180亿美元投资多个半导体生产线。希望能够挑战台积电在芯片代工市场领头羊地位。

不过，在此前三星与台积电的竞争当中，三星始终处于下风。虽然在2015年，三星凭借抢先推出14nm，抢得了部分苹果A9处理器的订单，但是由于品质与台积电仍然存在差距，所以苹果后来的A10/A11都选择了台积电。而目前三星最新的10nm工艺除了自用之外，似乎也只有高通一家客户。但是，今年骁龙835的旗舰数量相比往年基于高通骁龙800系列的机型明显要少很多，这使得三星10nm代工业务受到了一些影响。

在三星多次挑战台积电未果之后，高端晶圆代工市场又迎来了一位重量级玩家——英特尔。

“英特尔之所以会进军代工业务，是因为这个市场里面存在着非常好的业务机会，这是我们做代工业务的重要原因。作为一家领先的技术企业，英特尔确实能够靠自己的优势在代工市场里挣到钱。这个市场在不断的整合，现在拥有尖端技术能够来做代工的公司其实非常少，而英特尔恰恰是其中之一，这对我们来说是一个不可多得的机会，我们自然要发展这个业务。”对于英特尔为何要进军代工市场这个问题，英特尔公司技术与制造事业部副总裁、晶圆代工业务联席总经理Zane Ball这样回答到。

确实，在晶圆制造领域，英特尔的制程工艺一直是最强的。虽然近年来受到了台积电、三星的挑战，但是从目前来看，英特尔依然拥有近一代的领先优势。（此前我们在《英特尔10nm工艺发布：正面PK友商，刀刀见血！》一文当中已有详细介绍，这里就不再累述。）凭借领先的制程工艺技术，台积电将迎来一个更为强大的竞争对手，而三星希望超越台积电成为晶圆代工市场老大的梦想也恐遭重挫。

英特尔全面开放10nm、14nm、22nm FFL工艺

早在2016年8月，英特尔就正式宣布开放芯片代工业务，同时与ARM达成新的授权协议，这也意味着英特尔将可以利用自己的制程技术来代工ARM架构的芯片。而现在，英特尔不仅将其原有的先进的14nm工艺开放，同时还将其最新的10nm、22nm、22FFL工艺也全部对外开放代工，可谓是下足了血本。

目前，台积电、三星的高端晶圆代工技术主要面向的是智能手机市场。相比之下，英特尔在切入高端晶圆代工市场之初，将其目光更多投向了其本身就具有优势的网络基础设施市场（网络处理器、FPGA）以及移动和互联设备市场（物联网和入门级移动设备）。

1、网络基础设施市场

首先，网络基础设施对于性能密度、高速数据传输、经济的多芯片集成有更高的要求。而英特尔的制程工艺在这些方面都拥有较高的优势。

比如英特尔的10nm工艺相对于竞争对手来说，晶体管密度更高，可提供更高的性能，功耗更低。

在高数据传输方面，去年，英特尔发布了56Gbps PAM4 SerDes的技术，接下来还会有112Gbps SerDes技术，英特尔表示可以将这些技术通过英特尔的代工厂提供给市场使用。

在经济的多芯片集成方面，英特尔拥有Mix and Match异构设计技术，可以将不同工艺混合搭配在一起，统一封装在同一个基底上，比如说CPU用10nm，GPU和通信模块用14nm，其他则是22nm。此外，配合英特尔第二代嵌入式多内核互连桥接(EMIB)封装技术，可提供112Gbps的串行通道，或者PCI-E 4.0 x16通道，所以带宽和延迟都不是问题。它能够实现芯片之间以高效、高密度的连接，可以作为一个芯片来工作，也就是在芯片的任何一个位置，可能是不同技术芯片的互联。其他实现的是芯片插入式选样，但是成本更高而且不灵活。

2015年，英特尔以167亿美元收购了对可编程芯片（FPGA）厂商Altera。正所谓肥水不流外人田，在9月19日的“英特尔精尖制造日”活动上，英特尔旗下的Altera负责可编程FPGA事业部的副总裁Rina Raman就公布了代号为“Falcon Mesa”的下一代10nm FPGA产品，其就采用了Mix and Match和第二代EMIB技术。

2、互联设备市场

对于主流移动市场的产品来说，往往对于性能和功耗的要求都很高，对此，英特尔也是与ARM紧密合作，积极力推其最新的10nm工艺。

据英特尔透露，在去年8月与ARM达成合作之后，英特尔就开始把ARM Cortex-A75放到英特尔标准的10nm晶圆代工的流程当中，整个流程是标准化的，只花了14周时间就完成了RTL到首个10nm晶圆代工测试芯片流片，而且整个流程是非常标准的合成流程。英特尔的数据显示，在其10nm工艺下，ARM Cortex-A75内核可以达到超过3.3GHz的主频，功耗可以达到0.25mW/MHz。

另外，英特尔的14nm工艺早已开放给了合作伙伴——展讯，今年展讯发布的SC9861G-IA和SC9853，都采用了英特尔的14nm工艺代工，当然，这两款芯片都还是基于x86架构。

对于物联网和入门级移动设备来说，都有着超低漏电、低成本、便于设计的要求，针对这个市场，英特尔推出了22FFL制程工艺。

可以看到，相对于原来的22nm FinFET工艺，22FFL在晶体管密度进一步提升的同时，提高了栅极间距、金属间距。

据英特尔介绍，相对于竞争对手的28nm工艺，英特尔的22FFL工艺漏电率降低了100倍，活跃功率增加了2.5倍，芯片面积缩小了20%，这也使得其成本方面具有强大的竞争优势。

从高端晶圆代工收入的占比来看，2016年，28nm仍占据了高端晶圆代工市场一半的市场份额。而英特尔推出的22FFL工艺主要也是想抢28nm工艺的市场。

ARM公司战略联盟与销售部门高级副总裁Will Abbey表示：“22FFL是一项非常令人振奋的工艺，它提供了FinFET晶体管所能带来的优势，并且有更简单的后道工艺。这种优势从ARM的角度来说，为量大但对成本敏感的移动和消费类应用找到了一条很好的通路。”

英特尔晶圆代工有哪些优势？

毫无疑问，相对于目前的竞争对手的制程技术来说，英特尔的制程技术仍然具有一定的领先优势。此次开放的22nm、14纳米、10nm、22FFL工艺，也都是英特尔的高端制程技术。此外，FinFET技术最早是英特尔率先商用的，因此，英特尔在FinFET技术上也拥有着最为丰富的量产经验（目前英特尔已出货700万片晶圆）。

与此同时，英特尔还提供了全面设计自动化的基础软件给芯片设计公司，同时英特尔也有晶圆验证的IP来帮助快速方便的设计。

特别值得一提的是，英特尔不仅提供晶圆代工服务，同时还可提供提供标准化的封装与测试能力，并且还能有提供很多差异化的创新功能，比如前面提到的EMIB、Mix and Match技术等。

”我们把代工和封装测试一体化的服务提供给客户，这是一种完全的交钥匙的方案，是客户的价值选择。”Zane Ball这样总结到。

另外，对于晶圆代工厂来说，工厂的规模和产能也是至关重要的。

对此，Zane Ball表示：“英特尔技术和制造集团员工总数是3万，我们洁净室面积超过400万平方英尺，每秒生产晶体管的数量超过100亿。我们拥有全球规模，在全球拥有多家工厂，比如美国的俄勒冈、亚利桑那、爱尔兰、中国大连、以色列都有晶圆厂，使得我们有足够的产能来应对市场不断变化的需求，并且成本也具有全球竞争力。同时我们在中国成都、马来西亚的槟城以及越南都有封装测试厂，我们能够实现全球最佳的良品率，这也是我们独一无二的竞争力之一。另外，我们始终有能力能够对我们的产品进行再创新，将新的产品带向世界，为数以千万计的客户服务，收集他们的反馈，重新升级产品，再带向市场，这对客户很重要，对我们也很重要，这也是非常强有力的竞争优势。”

作者：芯智讯-浪客剑

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