一看就懂的 IC 产业结构与竞争关係

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一看就懂的 IC 产业结构与竞争关係

编按:【写点科普,请给指教】是一个针对各产业现况进行科普的写作计画, 期望用清楚整理过的资讯、简洁的语言,向大家推广有趣的新知, 同时也能让非业内人士快速了解不同

此篇是「晶圆代工」系列文与「IC 设计」系列文的衔接, 让读者能快速 Pick Up 半导体产业链,与各厂商的竞合关係。

先前,我们讲完了晶圆代工争霸战的故事,看台积电、三星、Intel 等厂商间的竞争优势……

等等!但我们只讲了晶片的代工製造过程,还是没说到底 IC 晶片是怎幺被设计出来的呀?况且製造完,后又是谁要负责卖这些晶片呢?

换个说法,这或许也该解读成,那到底是谁委託晶圆代工厂代工做这些晶片呢?

听说……Intel 的经营模式属于 IDM 厂商、高通和发哥叫 Fabless,而他们两种模式都会卖 IC 晶片?但台积电不卖晶片?这些 IC 产业新闻一天到晚出现的专业术语到底是什幺意思呢?

藉由理解这几家厂商不同的定位与利基点,我们将能进一步了解这些厂商彼此间的竞合策略。

所以在我们开始进入「 IC 设计」专题之前,在本篇先为大家做个小概览,让读者能够完全理解 IC 产业会用到的专业名词和产业链关係。

还记得我们在先前的《 IC 製造》专题中,为大家介绍的「半导体」、「IC」吗?

(还没有读过的读者欢迎参考网誌先前的晶圆代工战争系列喔!)

一看就懂的 IC 产业结构与竞争关係

事实上,我们在该系列中只讲了晶圆代工,也就是「IC 製造」的技术环节。

IC 的中文叫「积体电路」,在电子学中是把电路(包括半导体装置、元件)小型化、并製造在半导体晶圆表面上。所以半导体只是製作 IC 的原料。

因为是将电路缩小化,你也可以叫它「微电路」(microcircuit)、「微晶片」(microchip)、「晶片」(chip)。

也就是说,台湾媒体常称的半导体产业链,正确一点来说应该叫 IC 产业链,包括「IC 设计」、「IC 製造」、「IC 封装」。

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因为在 IC 设计和封装的环节,都不会碰到半导体啊!重点是那颗 IC!

IC 设计的厂商包括发哥(MTK)、联咏、高通,也就是 PTT 乡民常称的猪屎屋 (Design House)。

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IC 製造有台积电、三星、Intel;封装则有日月光和硅品等厂商。

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我们上一篇从头到尾仅仅在介绍「半导体大厂」等晶圆代工厂在做的事,包括如何把电路缩小化、和晶圆代工的製程。今天就让我们回溯上游,看看 IC 设计大厂在做那些事呢?

什幺是 IC 设计厂?

晶片根据功能有很多种类,比如电脑的 CPU、手机的 CPU 等等。就连电子手錶、家电、游戏机、汽车……等电子产品中也有自己的 CPU晶片。

可以说 IC 晶片是当仁不让的数位时代基石啊!

等等,你说你不清楚什幺是 CPU?CPU(Central Processing Unit)又称中央处理器、处理器,是驱动整台电脑运作的中心枢纽,就像是电脑的大脑;若没有 CPU,电脑就无法使用。

我们平常看到的电脑或手机介面只是「萤幕」,实际上真正运行的是 CPU 。它会执行完电脑的指令,以及处理电脑软体中的资料后,再输出到萤幕上面显示出来(手机就是一台小电脑)。

IC 设计公司的营运重心,包括了晶片的「电路设计」与「晶片销售」的部分。

比如高通设计完晶片电路,命名为「Snapdragon」后,交由三星代工晶圆製造,再交由日月光代工封装晶片与测试。

待成品完工后,再送回高通进行产品销售,和小米或三星等手机厂商洽谈新一代的手机机种,有哪些要使用 Snapdragon 晶片。

最后你身为消费者,就会看到小米推出红米 Note 4X 手机,搭载了高通 Snapdragon 625 晶片,或三星的 S8 搭载了 Snapdragon 835 晶片了。

一看就懂的 IC 产业结构与竞争关係

台湾的 IC 设计的厂商包括了联发科(MTK、发哥)、威盛、硅统。联发科专门设计手机的通讯晶片,威盛、硅统则专攻电脑晶片组市场。

这些 IC 设计厂商由于没有自己的晶圆厂,也被称为 Fabless 或无厂半导体公司。这究竟是什幺意思呢?

还记得我们在《晶圆代工争霸战:半导体知识》一文中,提到的 IC 产业历史吗?

──节录自《晶圆代工争霸战:半导体》

因此,我们可以根据上面提到的历史渊源与产业发展,将现有的半导体产业链的厂商分成几种主要的模式:

1. IDM(整合元件製造商)模式

(1)领导厂商

(2)特点

(3)优势

2. FOUNDRY(代工厂)模式

(1)领导厂商

(2)特点

(3)优势

(4)劣势

3. FABLESS(无厂 IC 设计商)模式

(1)领导厂商

(2)特点

(3)优势

(4)劣势

但你以为 IC 设计公司只要直接设计出 IC 就行了吗?当然,他们会需要一些工具与协作厂商的辅助。

现在的晶片开发,可能是由分布在全球的一百多人团队,合作至少 6 个月,最后写下共约数百万行的Spec。这幺庞大的工程,一定会有其他的辅助厂商或工具商。但这又有谁呢?包括了:

(1)「硅智财提供商」──ARM:

(2)「EDA 工具厂商」── CADENCE 与新思科技:

(3) 「设计服务公司」──智原科技、巨有科技、创意电子、芯原微电子:

所以这又衍生出第 4 种服务模式:

4. DESIGN SERVICE(晶片设计服务提供商)模式

(1)领导厂商

(2)特点

(3)优势

(4)劣势

根据上面的介绍后,我们已经大致上对 IC 从最上游的设计到最下游的消费者贩售的整个产业链流程,有一个全盘的掌握了!

为大家简单画个示意图:

一看就懂的 IC 产业结构与竞争关係

有了这样的产业链认知后,就可以了解到各厂商间的竞合策略为什幺这幺制定,并藉此来讨论一些有意思的产业消息啦(可以把上面提过的资讯一一代入来进行分析,并搭配之前的晶圆代工战争系列的知识服用)!

举个例子好了,比如说 Intel 现在的处境。

本来是自己设计、製造、销售,一手包办上中下游所有流程,同时几乎垄断处理器市场的 Intel ,由于在 PC 往行动装置的转型速度甚缓,导致现在的行动处理器市场几乎被「ARM+高通」,也就是「ARM 的电路架构加上高通设计的 Snapdragon 系列晶片」的模式垄断。

(我们在本文前半部分的 Foundry 介绍提到过)晶圆代工厂的斥资和实体厂房庞大,为了不让原先庞大的产线与产能闲置,现在的 Intel 正在积极抢攻 ARM 晶片的晶圆代工业务,与台积电抢攻 10 奈米製程。

对于代工厂来说,需要持续投入资本维持製程水平。若能即早上市,则代表当时的市场尚无竞争者,可在一时之间垄断市场。待竞争对手上市后,再用降价的方式逼迫对手出局,同时发布更新一代的技术。

故若代工厂的技术一旦落后,后续要追赶上竞争者的难度会相当大。当初台积电和联电之所以拉开差距,便是如此情形。

因此 Intel 和台积电可以说是磨拳霍霍;尤其 Intel 还有晶片销售等业务,但台积电的本业是完全仰赖代工,可知此时正是危急存亡之秋。

目前台积电预定今年第二季发布 10 奈米製程,Intel 则要等到今年第四季。然而目前外界仍看好 Intel 的技术更甚台积电一筹。

(我们在本文前半部分的 IDM 介绍提到过)由于 IDM 厂能从上游设计到下游製造的过程中紧密协同合作,使其能在设计、製造等环节达到最佳优化,充分发挥技术极限。也能提早测试并推行最新型的技术。

因此你可以看到 Intel 常常技术领先,包括了当初的 Gate-Last 战争。知名科技网站 VentureBeat 便指称, 根据电晶体的数量和密度看来,Intel 的 10 奈米技术是超越台积电的。

(补充一下我们在《晶圆代工争霸战:台积电 vs. 三星》的一文中提到的,大家原先都老老实实的用统一标準命名,直到 FinFET 製程上的命名惯例被三星打破,厂商们开始灌水行销。

事实上,三星的 14 奈米和台积电的 16 奈米在 Intel 的标準之下,都只有在 Intel 20 奈米製程而已……)

看起来好像 Intel 胜券在握?不过事实上,技术在市场上并不是唯一的竞争考量。

台积电之所以能成功,是因为保密方案做的很到家──高通和联发科假若同时都交给台积电代工,台积电会开独立产线,让两方的设计资讯在生产过程中隔开来,让客户不用担心其商业机密被盗取。

Intel 贩卖自己的处理器,和高通等同样是贩卖自己的处理器的 IC 设计大厂,彼此间存在的是相互竞争的关係。因此对于高通来说,就算製程技术有差,找台积电代工的风险仍小于找 Intel。

鹿死谁手,尚未可知。且让我们静静观战吧。

我们今天介绍了 IC 产业链中, IDM、Foundry、Fabless 与 Design Service 四种模式的企业,并根据这些企业的优势和劣势,来推测其在市场上的竞争策略。希望您今天已对各厂商间的竞合关係有个大略上的了解。

接下来,我们将开启《IC 设计争霸》系列的第一篇文,谈谈 Intel 如今的窘境,是如何与硅智财 ARM 这家公司脱不了关係。该篇文章后,将继续讨论 IC 设计的具体流程、和厂商在之中扮演的关係。就让我们在接下来的日子中继续动动脑筋吧!

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