相较于3纳米/2纳米这样的先进制程，在成熟制程领域的看客似乎越来越多。一方面是因为成熟制程市场种类百花齐放，有模拟芯片、功率半导体、MCU、射频芯片等等。再就是锁定这块市场的晶圆代工业者愈发多，随着台积电和三星开始反攻成熟制程，对于成熟制程晶圆厂商来说，挑战愈发大。最后还有在细分领域小而美的专业代工业者正在不断蓄力。成熟制程领域粥多僧多，竞争正处于前所未有的激烈。

芯片荒为成熟制程业务引来大手笔投资

芯片生产是一项所费颇糜的事业。对于想方设法要减少相关花费者而言，当前持续存在的芯片荒实际上已带来更多痛楚。

过去一年，半导体产品生产商的资本支出激增，行业领先企业尤为如此。台湾积体电路制造股份有限公司(Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., 2330.TW, 简称﹕台积电)年初公布，2021年资本支出总额高达300亿美元，同比增长66%，而且据FactSet慧甚的信息，这一金额几乎相当于之前五年间该公司资本支出年均水平的三倍。英特尔公司(Intel Corp., INTC)以及三星(Samsung)旗下半导体部门同样料将公布2021年资本支出取得两位数百分比增幅，三者资本支出合计料将达到800亿美元左右。

台积电、英特尔和三星侧重的是最先进制程技术，通常被称为前沿技术。这意味着这三家公司的资本支出总和也占到该行业资本支出的大头。不过，台积电还在所谓的后沿领域做大量工作，也就是利用成熟制程技术和工具来生产不那么昂贵的芯片。据周四公布的数据，台积电2021年一半的收入来自成熟制程芯片。该公司在电话会议上表示，预计今年400亿-440亿美元资本预算中将有10%-20%用于成熟制程。

所设计产品几乎完全以成熟制程生产的公司也花费不菲。据FactSet慧甚的数据，德州仪器公司(Texas Instruments Inc., TXN)、恩智浦半导体(NXP Semiconductors NV, NXPI)、安森美半导体(ON Semiconductor Corp., ON)、Analog Devices (ADI)和Microchip Technology (MCHP) 2021资本支出估计平均大增122%。这五家公司2021年支出与收入之比的均值估计为7%，而历史平均水平为5%。

从汽车用微控制器到家电用电源管理芯片，成熟制程芯片无所不包。比起数据中心使用的人工智能处理器等，成熟制程芯片的价格要低得多，因此，成熟制程芯片生产商的商业模式依赖于使用较旧的设备，通常是完全折旧了的设备。但在芯片荒的大环境下，这种设备已经很难买到，应用材料(Applied Materials Inc., AMAT)等公司由此有机会销售为生产成熟制程芯片而设计的新设备。应用材料首席执行官Gary Dickerson表示，这部分业务现在约占该公司代工/逻辑相关收入的一半。在截至2021年10月31日的财年，该公司代工/逻辑相关收入猛增46%，至98亿美元。

但这仍然是不够的。必要设备的匮乏加剧了芯片短缺对这些产品部门的影响。Susquehanna的最新研究显示，去年12月份微控制器的交货期达到了近33.9周，而芯片行业的平均交货期为25.8周。交货期是衡量从订购芯片到交付给客户所需的时间。分析师Christopher Rolland指出，一些微控制器的买家被告知的交货期超过一年。

与台积电和英特尔一样，成熟制程芯片制造商也在努力拓展制造能力。德州仪器公司正斥资约60亿美元在得克萨斯州理查森建造一家新工厂，并计划再斥资30亿美元在犹他州利哈伊修建一家装备厂，后者是德州仪器去年从美光科技公司(Micron Technology Inc., MU)手中收购的。上述两个设施计划分别于今年年底和明年初投入使用。Analog Devices正在扩大其位于俄勒冈州一家工厂的规模，该工厂是Analog去年收购Maxim Integrated Products时获得的。去年10月上市的格芯(GlobalFoundries Inc., GFS)在最近一次季度电话会议中表示，计划将此次上市募集的15亿美元资金中的大部分用于产能扩张计划，以满足客户的强劲需求。

现在，在未得到满足的需求带动销售激增的情况下，作出这样的决定并非难事。标普全球市场财智(S&P Global Market Intelligence)的数据显示，费城半导体指数(PHLX Semiconductor Index)中的30家成分股最近12个月的平均收入增长32%，上年同期平均增长11.5%。

当然，风险在于，新产能得到充分利用之前需求是否已经降温。瑞银(UBS)分析师在本月早些时候的一份报告中预测，成熟制程芯片制造商明年可能会面临“代工供应过剩”的局面，对毛利率造成损伤。未使用的制造能力可能给芯片制造商带来较高成本；美光科技称，上述犹他州芯片厂每年因开工率不足而产生的支出约为4亿美元。投入数十亿美元新增产能的芯片制造商仍需要取得一种微妙的平衡，即使是在不管生产多少芯片都能卖掉的时候。

先进制程玩家反攻成熟制程

过往，在摩尔定律的驱动下，晶圆厂一直在紧追先进工艺，这场决赛的最后仅剩台积电、三星和英特尔这几家。随着先进制程逐渐逼近极限，现在这些晶圆代工厂开始反攻成熟制程，他们开始纷纷大幅扩产成熟工艺，这是前所未有的现象。不过也表露出成熟制程的市场空间，以台积电为例，其传统节点(16nm及以上成熟制程)的份额占其2021年收入的50%。

台积电早在去年就放出要扩产成熟产能的信号。为了解决车用及工控等芯片产能短缺问题，台积电今年在高压及电源管理IC、MEMS微机电及CMOS影像传感器、嵌入式快闪存储器（eFlash）等特殊成熟制程领域大幅扩产，资本支出达到过去三年平均支出的3.5倍，今年特殊成熟制程产能会较去年增加14％，占整体成熟制程比重亦将提升到63％。台积电要扩产的成熟工艺工厂主要有3个：台积电高雄Fab 22厂区将兴建P1～P2厂，还有就是南科Fab 14厂区P8厂，这些都将用来支援特殊成熟制程。

三星在最近的年报中也披露今年将扩大成熟制程晶圆代工布局，主要是CIS所需的成熟制程产能，此举势必将瓜分联电、世界先进、格芯等主攻成熟制程的晶圆厂订单。三星也将继续推出通过改进成熟工艺、提高性能和成本竞争力的衍生工艺技术。三星还提到，中长期将扩大成熟制程产能，并且不排除盖新厂，但三星并未揭露投资金额、新产能规画等讯息。

此前三星与联电有紧密的合作关系，去年三星将28纳米的图像信号处理器（ISP）给联电代工，后双方又合作开发最先进的22纳米高压制程，联电将为三星代工OLED驱动芯片。如今三星宣示要强化成熟制程晶圆代工布局，意味未来也将成为联电的强大竞争对手，双方是既合作又竞争的关系。

在代工领域，英特尔长久以来都是只给自己代工，但是去年英特尔的IDM 2.0策略中，将晶圆代工业务重启。英特尔在今年公布了2022第一季的代工业务表现，从去年的1.03亿美元增至2.83亿美元，同比暴涨175%，虽然相比台积电、联电仍有较大差距，但已逐步逼近了力积电等厂商。根据英特尔对投资人公布的统计数据显示，主要来自思科、亚马逊等30多家客户的订单。这还不包括收购的Tower Semiconductor，若再完成合并高塔半导体，整体体量会更大，将逐步进逼力积电、联电等台厂。

晶圆厂的大幅扩产也反映到了设备市场中，光刻机设备供应商ASML一季度卖出了62台光刻机，实现净销售额35亿欧元，净利润6.95亿欧元，新增订单金额70亿欧元，其中25亿欧元来自0.33 NA和0.55 NA EUV系统订单以及大量的DUV订单，这反映了市场对先进和成熟节点持续性的强劲需求。

半导体产业秩序/竞合关系陷入大洗牌

在More than Moore的时代，晶圆代工业者除了制程微缩之外，还有许多其他道路可走。 不管是还留在先进制程竞技场上的台积电、三星或英特尔，或是已经策略转向的联电、格芯，以及本来就走小而美路线的特殊制程晶圆代工业者，都必须用更全方位的眼光跟策略布局来面对未来市场需求的变化跟潜在竞争对手的动向。

举例来说，台积电近日便宣布将在铜锣兴建先进封装厂，英特尔跟超威则联合开发概念上类似台积电CoWoS封装技术的EMIB封装，并藉此联合推出搭载了英特尔CPU、超威GPU的模块解决方案。

不过，目前EMIB封装只用来串联GPU跟周边的HBM内存，CPU跟GPU之间的联机还是藉由模块基板上的PCIe来实现。 或许在未来，EMIB也有机会用来实现CPU跟GPU之间的互联，而这也意味着台积电除了InFO、CoWoS之外，在先进封装上还会有其他牌可打。 该公司对先进封装的投入，不是只有产能扩张这么简单。

半导体供应链上各家厂商之间的关系正在大洗牌，昨日的合作伙伴，未来可能是最大的竞争对手;本来井水不犯河水的两家厂商，也可能瞬间成为竞争关系;势不两立几十年的死对头，也有可能坐下来谈联合技术研发。 半导体产业的未来，显然还很有看头。

成熟制程芯片潜力仍存

尽管先进制程工艺代表了半导体技术的前沿进展，但是目前来看，先进制程工艺在成本等方面仍有进步空间。一方面，为了保持先进制程工艺优势，三星和台积电的研发费用逐年上升，而代工厂成本也随着节点工艺的推进而节节攀升。此外上游IC设计费用也越来越高，7nm芯片的设计成本超过3亿美元，据外媒测算，如果英伟达基于3nm节点研发GPU，其设计成本将高达15亿美元。

另一方面，由于三星和台积电在先进制程工艺开发上竞争激烈，很多技术并不成熟，存在能耗高于理论值等问题。成熟制程工艺则在成本、技术成熟度上占据优势，目前云计算、5G射频器件需求的快速增长也为成熟制程市场提供了发展的动力。从整个市场环境来看，成熟制程芯片仍是十分重要的一环。

来源：半导体行业观察，智东西，工商时报，新电子