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自2000年中芯國際集成電路制造有限公司（Semiconductor Manufacturing International Corp，中芯國際）成立開(kāi)始，硅代工便立即成了大陸半導體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展主力。通過(guò)學(xué)習象征著(zhù)臺灣半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的臺灣積體電路制造有限公司（Taiwan Semiconductor Manufacturing，TSMC）的硅代工業(yè)務(wù)模式，大陸半導體產(chǎn)業(yè)鏈的構筑以及上下游產(chǎn)業(yè)集群效果的提升備受期待�！ 〈箨懙陌雽w產(chǎn)業(yè)隨著(zhù)國內最大型硅代工企業(yè)中芯國際等半導體廠(chǎng)商的積極投資，一躍成為僅次于臺灣的全球第二大硅代工生產(chǎn)基地。大陸硅代工產(chǎn)業(yè)的全球市場(chǎng)份額2006年達到了13.3％。但之后逐年衰退，到2010年，全球市場(chǎng)份額降到了10％。IEK預測，2011年將降至9％以下。而臺灣的硅代工產(chǎn)業(yè)方面，2010年TSMC的全球市場(chǎng)份額超過(guò)50％達到了50.3％。臺灣整體的硅代工產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)份額高達68％。IEK預測，在絕對的的競爭力優(yōu)勢下，2011年TSMC的市場(chǎng)份額將進(jìn)一步提高到50.8％。 2011年，中芯國際出現了給公司運營(yíng)造成巨大影響的經(jīng)營(yíng)權之爭，導致公司整體陷入不穩定局面。在此之前，中芯國際的發(fā)展可以說(shuō)是大陸硅代工產(chǎn)業(yè)的榜樣。中芯國際現在遭遇的難題也可以說(shuō)是很多其他大陸硅代工企業(yè)今后會(huì )面臨的課題。大陸硅代工無(wú)法取得成功的原因在哪來(lái)？競爭力低下的原因又在哪里？更重要的是，大陸的硅代工企業(yè)今后是否能抓住東山再起的機會(huì )。本文將對大陸硅代工產(chǎn)業(yè)過(guò)去10年間的興衰進(jìn)行分析，并展望未來(lái)的發(fā)展趨勢。 大陸硅代工產(chǎn)業(yè)的全球市場(chǎng)份額持續低迷 在2004～2010年的大陸硅代工產(chǎn)業(yè)中，中芯國際的市場(chǎng)份額超過(guò)了5成（圖1）。因此，中芯國際的業(yè)績(jì)變動(dòng)給大陸硅代工產(chǎn)業(yè)整體帶來(lái)了巨大影響。2004年對大陸硅代工產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)是一個(gè)重要的分水嶺。從2004年起，大陸硅代工產(chǎn)業(yè)在全球市場(chǎng)上的份額上升速度開(kāi)始減緩。而到了2008年以后，競爭力和市場(chǎng)份額開(kāi)始下降。 
圖1：2004～2010年大陸廠(chǎng)商在全球硅代工市場(chǎng)上的份額 出處：工研院IEK（2011年11月） 大陸主要硅代工企業(yè)的銷(xiāo)售額增長(cháng)率如表1所示。表1列出了大陸硅代工產(chǎn)業(yè)全球市場(chǎng)份額迎來(lái)峰值的2006年至2010年間的銷(xiāo)售額年均增長(cháng)率（CAGR）。除了在大陸硅代工企業(yè)中排名第五的中國上華半導體（Central Semiconductor Manufacturing Corp，CSMC）實(shí)現了18.5％的高增長(cháng)外，其他企業(yè)的增長(cháng)率均低于全球硅代工企業(yè)的年均增長(cháng)率6.7％。最大型的中芯國際的增長(cháng)率只有1.5％。大陸硅代工產(chǎn)業(yè)在過(guò)去10年里發(fā)生了巨大變化，追根溯源分析原因至關(guān)重要。
表1：大陸硅代工廠(chǎng)商的銷(xiāo)售額 出處：工研院IEK（2011年11月）（點(diǎn)擊放大） 硅代工產(chǎn)業(yè)成功的關(guān)鍵——產(chǎn)能、技術(shù)、資金對硅代工而言，銷(xiāo)售額增長(cháng)和產(chǎn)能擴大之間有直接相關(guān)性。因此，增加資本支出意味著(zhù)將來(lái)會(huì )擴大產(chǎn)能，從而關(guān)系到潛在的銷(xiāo)售額增長(cháng)。2004～2010年間，臺灣TSMC和UMC（United Microelectronics Corp.：聯(lián)華電子有限公司）以及大陸中芯國際三家硅代工企業(yè)的產(chǎn)能走勢如圖2所示。 2004年以后，全球硅代工市場(chǎng)上300mm晶圓工廠(chǎng)的產(chǎn)能需求大幅增加。因此，在制造技術(shù)及300mm工廠(chǎng)硅代工產(chǎn)能方面領(lǐng)先的公司得以較其他競爭公司實(shí)現了大幅增長(cháng)。2010年底TSMC的產(chǎn)能比2004年擴大127％。UMC擴大34％。但中芯國際的產(chǎn)能自2007年迎來(lái)峰值以后便開(kāi)始縮小。 主要原因是，中芯國際的300mm工廠(chǎng)當初因重視營(yíng)業(yè)收入，推進(jìn)了DRAM量產(chǎn)。而將硅代工生產(chǎn)業(yè)務(wù)轉移到了200mm工廠(chǎng)中。雖然DRAM的總銷(xiāo)售額比例一舉達到了中芯國際整體銷(xiāo)售額的3成以上，但DRAM的產(chǎn)能與全球其他主要競爭公司相比很小，未能發(fā)揮“規模經(jīng)濟”的效應。 因此，中芯國際為擴大DRAM產(chǎn)能絞盡了腦汁。但就中芯國際當時(shí)的資金和財務(wù)狀況而言，難以負擔經(jīng)濟形勢變動(dòng)給DRAM業(yè)務(wù)造成的潛在風(fēng)險。2007年以后DRAM市況急轉直下，局面對中芯國際十分不利。最終，中芯國際退出了DRAM業(yè)務(wù)，開(kāi)始調整300mm工廠(chǎng)用來(lái)承接邏輯IC的代工業(yè)務(wù)。 現在來(lái)看，當時(shí)中芯國際退出DRAM市場(chǎng)并非上策。經(jīng)過(guò)這么一折騰，300mm工廠(chǎng)的硅代工產(chǎn)能出現空白，影響了公司的營(yíng)業(yè)利潤。中芯國際在這種“東奔西跑”的過(guò)程中，延誤了發(fā)展。
圖2：2004～2010年三大硅代工企業(yè)（TSMC/UMC/中芯國際）的產(chǎn)能 出處：工研院IEK（2011年11月） 而中芯國際在65nm～40nm產(chǎn)品的營(yíng)業(yè)收入方面，與全球硅代工企業(yè)前三強之間相差甚遠。2010年65nm～40nm產(chǎn)品的供貨金額只占全球整體的1％。雖然為應對無(wú)廠(chǎng)IC設計公司的訂單，在閑置的300mm工廠(chǎng)導入了尖端制造工藝，但生產(chǎn)線(xiàn)開(kāi)工率并不高。因此，非但未能通過(guò)尖端制造工藝訂單獲得高利潤，反而在高端產(chǎn)品以外引發(fā)了訂單價(jià)格戰。 這種制造技術(shù)的落后及間接接單能力不足導致了銷(xiāo)售額和利潤降低。一旦出現赤字，對以后的制造技術(shù)和旨在擴大產(chǎn)能的資本支出能力也將產(chǎn)生影響。這就是中芯國際現在正經(jīng)歷的惡性循環(huán)經(jīng)營(yíng)環(huán)境。在硅代工行業(yè)，產(chǎn)能、技術(shù)和資金的三位一體是取得成功的條件，三者缺一不可。
圖3：65nm～45nm產(chǎn)品銷(xiāo)售額中硅代工專(zhuān)業(yè)公司的全球份額比較（2010年） 出處：工研院IEK（2011年11月） 中芯國際因2011年發(fā)生的新舊股東之間的經(jīng)營(yíng)權之爭，導致交貨時(shí)間及產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性降低，信賴(lài)度受到了客戶(hù)質(zhì)疑。另外，雖然中芯國際最近三年調整了產(chǎn)品線(xiàn)和產(chǎn)品技術(shù)，使精細度高于65nm的產(chǎn)能占到整體的約2成，但由于生產(chǎn)線(xiàn)開(kāi)工率較低，銷(xiāo)售額并沒(méi)有增長(cháng)，未能達到預期效果。其中，大客戶(hù)美國德州儀器（TI）及美國博通的訂單被臺灣硅代工企業(yè)搶走，結果，中芯國際的300mm工廠(chǎng)的硅代工產(chǎn)能降到了4成以下。 此外，300mm工廠(chǎng)的設備折舊及貸款利息也對中芯國際公司2011年的現金流量造成了巨大負擔。另外還嚴重影響了2012年的資本支出能力。從表2來(lái)看，TSMC和GLOBALFOUNDRIES成功維系了與大客戶(hù)之間的長(cháng)期合作關(guān)系，在65nm以下尖端制造工藝方面獲得了巨大的超額利潤。而且，針對將來(lái)的資本投入也保持了一定程度的水準。TSMC、UMC和GLOBALFOUNDRIES三大巨頭與中芯國際之間的距離進(jìn)一步擴大。
表2：TSMC、GLOBALFOUNDRIES和中芯國際的制造技術(shù)及產(chǎn)能對銷(xiāo)售額造成的影響 出處：工研院IEK（2011年11月）（點(diǎn)擊放大） 中芯國際的45nm制造技術(shù)是從美國IBM公司的通用平臺（Common Platform）導入的。另外，目前正通過(guò)持續進(jìn)行的研究開(kāi)發(fā)，向客戶(hù)提供40nm制造工藝服務(wù)。但中芯國際之前一直依靠IBM的技術(shù)轉讓?zhuān)以赥SMC提起的專(zhuān)利權侵害訴訟中敗訴，這對市場(chǎng)競爭以及人才和資金的獲得非常不利。 與大陸其他硅代工企業(yè)一樣，中芯國際對EUV（超紫外光）制造工藝投入力不足，這意味著(zhù)中芯國際將來(lái)只能向市場(chǎng)提供非主流的多供應商設計服務(wù)（second-source service）。 三維LSI帶來(lái)服務(wù)整合價(jià)值變革 包括中芯國際在內，大陸的硅代工企業(yè)依然在沿襲SoC（System on a Chip）專(zhuān)業(yè)代工服務(wù)模式。 而臺灣的兩大硅代工企業(yè)TSMC和UMC將企業(yè)的運營(yíng)模式轉換成了垂直整合型部件制造服務(wù)供給公司（Integrated Device Manufacturing & Service Provider）的業(yè)務(wù)模式。目前正積極致力于向IP提供商、設計工具及供應商、設計服務(wù)公司（ASIC service provider）供貨。另外，加大三維SiP （System in Package）的研發(fā)力度更加重要。其中，三維LSI及TSV （硅通孔）是重中之重。三維LSI的發(fā)展將促使臺灣半導體產(chǎn)業(yè)上下游專(zhuān)業(yè)構造進(jìn)行重新構筑，將影響目前的半導體產(chǎn)業(yè)的價(jià)值。 電子產(chǎn)品的功能和規格呈多樣化發(fā)展，變得越來(lái)越復雜。同時(shí)，必須要考慮商品形態(tài)和能源消費等要素。在今后的電子產(chǎn)品設計開(kāi)發(fā)中，為實(shí)現軟硬件間的最佳組合，能否優(yōu)化組合重要的半導體部件？另外，在電子系統整體的功能及能源消費方面，如何才能維持最高水平至關(guān)重要。在LSI產(chǎn)品中，采用尖端制造工藝的高速運算處理器、媒體處理器以及存儲器的功能和耗電量比較重要。 在不久的將來(lái)，電子產(chǎn)品將繼續提高功能，運算速度會(huì )進(jìn)一步加快，信息傳達量將進(jìn)一步增加。其中，必須將系統整體的能源消耗控制在一定范圍內。而三維LSI技術(shù)就是強有力的解決對策。例如，在存儲器方面，三維LSI是實(shí)現高速帶寬和低耗電量的關(guān)鍵。 今后，下游電子產(chǎn)品廠(chǎng)商需要的，是擁有三維LSI技術(shù)，能夠提供定制和綜合服務(wù)的半導體廠(chǎng)商。臺灣兩大代工企業(yè)TSMC和UMC與電子產(chǎn)品廠(chǎng)商合作的機會(huì )今后會(huì )陸續增加。這將為半導體產(chǎn)業(yè)創(chuàng )造價(jià)值。在由SoC廠(chǎng)商、存儲器廠(chǎng)商以及封裝和測試后工序企業(yè)構成的生態(tài)系統中，兩公司將利用三維LSI，提供系統級的綜合服務(wù)。TSMC和UMC將大量投放三維LSI，這與電子產(chǎn)品廠(chǎng)商的期待完全一致。 IEK預測，2013年采用三維LSI和TSV的存儲LSI和邏輯LSI的應用及量產(chǎn)將大幅擴大。高性能云計算服務(wù)將得到積極采用，高端智能手機會(huì )逐漸普及。這種趨勢將改變TSMC和UMC的業(yè)務(wù)模式。 包括硅代工企業(yè)在內，目前大陸的半導體制造業(yè)界基本還未涉足三維LSI業(yè)務(wù)�，F階段只是在追隨臺灣此前構筑的SoC代工業(yè)務(wù)模式。隨著(zhù)三維LSI的發(fā)展，大陸半導體制造業(yè)界與引領(lǐng)全球的的硅代工企業(yè)之間的距離將進(jìn)一步擴大。（特約撰稿人：楊 瑞臨，工研院IEK系統IC與制程研究部經(jīng)理） |
