芯片行業(yè)有多燒錢你清楚嗎?據(jù)相關數(shù)據(jù)統(tǒng)計,據(jù)TrendForce集邦咨詢公布的數(shù)據(jù)顯示,全球前十大晶圓代工者的資本支出在2021年已經(jīng)超過500億美元(約合人民幣3185億元),而隨著對更先進制程的研究,這一數(shù)字有望進一步增加。
芯片行業(yè)的成本分布
建廠成本。晶圓廠的建設成本高昂,而制程的縮小也意味著建廠所需要的投入不斷增加。以臺積電為例,28nm工藝的建廠費用為60億美元,7nm工藝建廠成本為120多億美元,到5nm時,這一數(shù)字更是增長至160億美元。
日前,三星電子在宣布,他們采用全環(huán)繞柵極晶體管架構的 3nm 制程工藝,已在當日開始初步生產芯片,先于臺積電采用 3nm 工藝代工晶圓。
此前IBM宣布2nm芯片研制成功,雖然制程比較先進,最小元件比NDA單鏈還要小,指甲蓋大小的芯片可以容納500億根晶體管,可以在不同的場景中提升計算速度。但目前尚無法實現(xiàn)量產。IBM走的是芯片設計路線,未來可能會把芯片代工訂單交給三星或者臺積電。本次三星3nm工藝實現(xiàn)量產,將推動芯片行業(yè)進一步發(fā)展。
芯片的成本遠不止于此。越來越小的芯片制程對設備的精度要求也越來越高,高精度設備的價格不菲,目前實現(xiàn)10nm及以下制程必需的EUV光刻機售價在1.2億美元,此外先進制程的芯片需要投入大量的研發(fā)資金,這也使得芯片行業(yè)的入門門檻變高,將大部分企業(yè)拒之門外。
增資擴產,精英玩家的游戲
如今芯片行業(yè)依然成為精英玩家的主場。三星、臺積電以及重返芯片行業(yè)的英特爾之間的競爭日趨激烈。
除了量產3nm芯片,三星還積極地對2nm芯片展開研究。之前臺積電曾在2022年技術探討會上宣布將于2025年量產N2(2nm工藝),近日有韓媒曝光稱三星也計劃于2025年量產基于GAA的2nm芯片,以追趕臺積電的步伐。
值得注意的是,三星在3nm工藝中開始引入GAA架構。與當前的FinFET(鰭式場效應晶體管)工藝相比,GAA工藝可讓芯片面積減少45%的同時提升30%的性能,功耗降低50%。而臺積電計劃在2nm工藝中采用這一技術,這也就意味著三星在2025年之前取得了相對優(yōu)勢。
不同制程的芯片需要興建不同規(guī)格的工廠進行量產。按照臺積電內部規(guī)劃,在今年新建產能計劃中,臺積電日本熊本晶圓23廠已于今年4月動工,預計到2024年投產。該晶圓廠總投資86億美元,其中40%的成本由日本政府支持,量產制程可能為22nm和28nm。
據(jù)不完全統(tǒng)計,臺積電今年將新增5座工廠,相比于原先每年增加兩座新廠的擴張速度,2020年以來臺積電的建廠速度明顯加快。
國產芯片的機遇
大多數(shù)科技產品,采用28nm的制程工藝,就基本能夠滿足使用需求。包括車規(guī)級芯片在內的大多數(shù)芯片產品。此外先進制程帶來的是市場地位的領先,成熟工藝則是企業(yè)利潤的主要來源。
或許正是看到了這一點,自2020年底以來,國產芯片公司中芯國際先后在北京、深圳、上海3次拓展28nm制程及以上成熟制程工藝產能,投資累計超過1200億元。
在先進制程市場,臺積電和三星旗鼓相當,在3nm的研發(fā)和量產上臺積電略微處在領先位置;在成熟制程市場,28nm工藝需求依舊旺盛,尤其是國內的智能制造產業(yè)鏈,亟需晶圓代工廠供給成熟制程芯片,這或許是國產芯片迎頭趕上的難得機遇。
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