2019 ICCAD年会盛况空前，吸引了来自全球及海外的3000多位半导体行业专业人士参与。《电子工程专辑》和《电子技术设计》编辑记者团队通过现场采访报道，现将晶圆代工趋势总结如下：建造晶圆厂就像建航母；“国产替代”吃紧晶圆代工产能。
- 台积电(南京)总经理罗镇球《半导体产业发展趋势》
- 和舰芯片制造(苏州)公司销售副总经理林伟圣《全球供应链新趋势中的优势晶圆代工服务》
《电子工程专辑》和《电子技术设计》编辑记者团队通过现场采访报道，现将晶圆代工趋势总结如下：
- 建造晶圆厂就像建航母
- “国产替代”吃紧晶圆代工产能
建晶圆厂就像建造航母
自从格芯和联电宣布退出7nm晶圆工艺的开发后，目前全球仍在研发7nm及更小工艺技术的厂商就剩台积电、英特尔和三星了。随着晶体管尺寸逐渐接近物理极限，摩尔定律放缓，研发5nm/3nm以下工艺技术的难度和成本急剧增加。毫不夸张地说,由于建造晶圆厂的技术难度和庞大投资，如今建厂就像建造航母一样，下面我们不妨看看台积电在建的Fab 18晶圆厂和行业分析机构的预估数字。
图1：TSMC Fab 15和Fab 18建造成本对比
台积电的Fab 18于2018年1月破土动工，分三期建成后预期产能将达每年100万片12吋晶圆，其中5nm工艺将于2020年开始量产。该晶圆厂的总投资预计高达170亿美元（可以建造3艘航空母舰了），净化间面积计划为16万平方米，也就是说平均每平方米的建造成本约为10.7万美元。
据国际商业策略(IBS)机构估算，开发3nm工艺技术需要花费40-50亿美元，对于一个月产能为4万片的晶圆厂来说，其建造成本将高达150-200亿美元。
图2：从65nm到5nm的芯片设计成本估算（来源：IBS）
罗镇球先生表示，建厂並不是最难的，更为艰巨的考验在于庞大的资金投入后的运营和客戶服务。。检验一座晶圆厂是否投资合理、运营稳健，可以從从投资开始算起，3年后的财务数字一览端倪。在全球经济不稳定和半导体产业变幻不定的大环境下，准确把握市场走势变成了一门系统科学。2019年初整个半导体行业弥散着下滑、衰退和不确定的气氛，产能闲置率较高，而现在却呈現全面产能吃紧的状态。如果现在没有拿到足够的产能，可能就要耐心等一段时间、或是等下一次市场成长的机会再上量了。但是无论市场和外部环境如何变化，关键是要清楚自己的方向并且保持一贯性。
图3：台积电(南京)总经理罗镇球（左一）在ICCAD年会上与其他企业嘉宾一起接受媒体采访
当被问及台积电处于技术、政治和商业敏感地位和特殊时期所持守的立场时，他坚定地表示台积电的立场始终一致，即公司的任何投资决策都基于客户与台积利益最大化考虑，台积电一直坚持技术自主可控，所以抗压性也比较强。比如台积电于2016年在南京投资建厂，仅花20个月晶圆产出，并于2018年10月量产，现在已经达成损益平衡，这一30亿美元的投资决策是充分考虑到南京提供的场地、供水供电和人才资源等多种因素后做出的，而仅三年半就实现盈利也证明了当初决策的正确性。
“国产替代”吃紧晶圆代工产能
晶圆代工产能出现吃紧的情况，是哪些需求在驱动呢？和舰芯片制造(苏州)公司销售副总经理林伟圣给出了答案。传统工艺和特殊工艺的产能吃紧，“国产替代”是最大驱动力。由于中美贸易摩擦和美国政府对华为的限制，今年上半年半导体前景还十分黯淡，但现在很多应用的需求都起来了。由于国产芯片替代的全面启动，模拟IC和电源管理器件的需求明显变强了。从具体应用来看，蓝牙TWS需求也上来了，IoT芯片和OLED驱动器需求也大了。80/55/40nm的产能都开始出现紧缺，估计28nm产能的需求也将在2020年趋热。另外，图像传感器(CIS)等特殊工艺的可用产能也不多了。总之，中美贸易战和国产芯片替代促使产能趋向饱和。
图4：和舰芯片制造(苏州)公司销售副总经理林伟圣（右一）在ICCAD年会上与其他企业嘉宾一起接受媒体采访
林伟圣先生在ICCAD年会的高峰论坛演讲中提到，目前全球电子和半导体产业正在经历巨大变化，从需求面来看，5G、8K和AI等新兴应用正在加速展开，而供给面的产业供应链多个环节也正在全球范围内重组。在供应和需求两方面都快速变化的情势下，Fabless行业面临诸多挑战，但对能够准确把握发展趋势的公司来说也是难得的机会。作为芯片设计公司的合作伙伴，Foundry企业可以从两方面加强对fabless客户的服务支持。首先，持续本地化制造路线，加深与fabless客户运营协作的紧密度。其次，扩大研发投入，除了继续提供经过验证的基础IP、接口IP和其它产品外，还要以丰富的工艺简化客户运营管理流程，提高供应链的弹性，这样可以降低设计公司的研发成本。
代工与EDA/IP厂商携手共建Fabless服务生态
5G时代的来临将带动半导体产业从芯片设计到制造整个产业链的发展，晶圆代工厂是否为此做好准备了呢？罗镇球表示代工厂其实早就做好了准备。5G标准和技术已经发展多年，现在就要进入大规模商用阶段了，其实从EDA和IP供应商，到晶圆代工厂商，整个产业链上下游都已经准备好，以便为5G手机的爆发和通信网络系统的全面部署提供充足的产能和产品供应。最先进的7nm 5G手机应用处理器芯片的量产出货是晶圆代工厂商与上游EDA/IP合作伙伴紧密协作的最好例证。
除了开放创新项目(OIP)外，TSMC去年还携手云平台服务商和EDA供应商启动了OIP虚拟开发环境(VDE)项目，Cadence云端EDA环境构建在微软Azure云平台上，SiFive基于该平台开发出64位多核 RISC-V CPU Freedom Unleashed 540，实现了快速流片成功。另一家EDA供应商Synopsys将其云方案搭建在AWS平台上，其高速DesignWare PHY IP for PCI Express 5.0芯片充分利用了云平台方案高达1000个CPU内核的可伸缩性能，采用7nm工艺快速流片成功。
在资本、智力和技术密集度都超高的晶圆代工行业，供应商唯有与产业合作伙伴紧密协作，共担风险，方能共建完整的Fabless服务生态，才能为芯片设计公司提供領先的並且成本合理的工艺技术，从而推动整个半导体产业的健康发展。
从ICCAD盛会看中国半导体发展系列报道：
4. 国产替代吃紧晶圆代工产能
责编：Steve Gu
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