Ic foundry
•
4 likes•1,155 views
With the retirement of director Morris Chang in TSMC (Taiwan Semi Manufacturing Company), let's take a deep view into the semi foundry industry.
Recommended
More Related Content
What's hot
What's hot (20)
Similar to Ic foundry
Similar to Ic foundry (20)
More from Collaborator
More from Collaborator (20)
Ic foundry
- 6. IC 製程 Substrate-silicon Wafer 晶圓重要原來來自於矽(Silicon)，除易取得的 與半導體特性外，同時也較其他半導體元素更 易處理。生產IC第一階段為製作晶圓片(Wafer)， 詳細流程請參考右圖。 晶圓片生產在過去曾直接由IC製造公司獨自生 產，但隨著分工細緻，絕大多數IC公司已直接 購買現成晶圓片。晶圓片可分為不同種類: Raw Wafers 晶 圓 片 生 產 後未經 處 理 ， 主要 應用 於 生 產 DRAM與Flash的IC上。 Epitaxial Wafers 晶圓片生產後蓋上單層矽結晶(Single crystal silicon layer)，通常與原矽晶圓具不同性質， 常用於Logic IC，成本較Raw Wafers 高。 Silicon on Insulator Wafers 在矽晶圓上做特殊材質處理，增加如矽、藍寶 石機板等絕緣層。能增加IC電源效率，但因矽 晶圓更薄，良率較低，成本為三者最高。 拉出晶圓柱 (Pull Crystal Ingot) 外晶研磨(Ingot Grind) 切除晶圓柱頭尾(Saw off Ingot Ends) 晶圓切片(Saw up the Ingot into Wafers) 研磨晶圓片邊緣 (Edge Grind Wafers) 晶圓研磨 (Lap Wafers) 去除表面損傷(Damage Removal) Source: IC Knowledge LLC 6
- 7. IC 製程 Wafer Fabrication 每個IC上有許多晶體管(Transistors)與電容器 (Capacitors)，舉例來說在一個2GB DRAM上 就分別有超過20億個晶體管與電容器。取決於 IC的複雜程度與Wafer的大小決定每片Wafer能 夠確定產出多少個IC。 同上頁所述，矽為良好材質主因為容易在矽晶 圓上形成品質良好的氧化膜。光刻(左下圖)為 製程中最重要的一換，透過曝光和顯影將光罩 上圖形轉移到基板上。後透過離子佈值與蝕刻 將電路複製到晶圓上。在過程中若有極小灰塵 粒，將損壞IC(右下圖)。 清潔矽晶圓 (Cleaning) 氧化矽晶圓(Oxidation) 光刻(Photolithography) 離子佈值(Ion Implantation) 蝕刻(Etching) 化學氣相沉積(Chemical Vapor Deposition) 濺射(Sputter Deposition) 化學機械平坦(Chemical Mechanical Planarization) Source: IC Knowledge LLC 7
- 8. IC 製程 Wafer Test 在完成IC製作後，因為並不是所有晶粒(Die)都 是可使用的，為避免投入額外成本將會先進行 測試(下圖)。 Packaging Final Test 在標示出損毀晶粒後，將切割晶圓成獨立晶粒 並包裝(下圖)。包裝後會再進行最後一次測試， 並將IC分等候即可輸出。 晶圓測試 (Wafer Test) Saw up wafer into individual die Mount the die down onto a leadframe Wirebond from the die bond-pads to the leadframe Mold epoxy around the die to protect it Break individual packaged IC apart Final Test Source: IC Knowledge LLC 8
- 9. 製程技術02 9
- 11. 導入FinFET解決20奈米的穿隧效應 當電晶體縮小到 20 奈米左右時，就會遇到量子物理中的問題，因為閘極太薄，使電子產生穿隧效應而有漏 電的現象。作為改善方式，就是導入 FinFET（Tri-Gate）這個概念，能減少因物理現象所導致的漏電現象， 並增加 Gate 端和下層的接觸面積，這樣就可以在保持一樣的接觸面積下讓 Source-Drain 端變得更小，對 縮小尺寸有相當大的幫助。但FinFET結構也大幅增加了閘極成本。 Source: 科技新報 11
- 13. 各大廠商奈米製程進度 ∙ TSMC：2017年10奈米出貨比重達10%，並於2017年4月開始試生產7奈米製程。預計2019年試生產5奈 米製程，2021年進入量產。 ∙ Samsung：2017年底開始量產10奈米製程，預計2019年下半開始量產7奈米製程。 ∙ Intel：10奈米製程延長至2019下半年，預計2020-2021年量產7奈米製程。 2016 2017 2018(e) 2019(f) 2020(f) TSMC 16nm FFC 10nm FF 7nm FF 7nm FF EUV 5nm EUV Samsung 14nm FF 10nm FF 7nm FF 7nm FF EUV 6nm FF Intel 14nm tri-gate 10nm tri-gate 7nm tri-gate GlobalFoundries 14nm FF 12nm FD-SOI 7nm FF SMIC 28nm PolySion 20nm HKNG 14nm FF UMC 40nm 28nm PolySion 全球主要晶圓代工廠技術研發時程 Source: Digitimes 13
- 15. 晶圓代工產業進入門檻高，擁有高技術廠商難被超越 • 晶圓代工為技術高度競爭的產業： - 各廠商追隨摩爾定律，不斷研發更新奈米製程。 - 奈米製程越先進、矽晶圓尺寸越大，成本越高。落後一步就會在投資下一代技術時處於 下風，而技術落後便難以搶到大廠訂單，因此進入惡性循環。 - 也因為晶圓代工產業需投入高額技術成本，降低生產成本及攤銷風險非常重要。因此爭 取到足夠的訂單、提升良率是晶圓代工廠的追求目標。 • 製程領先非唯一指標 - 即使每間廠商都有標榜研發製成進度，但各間廠商對奈米製程的定義不盡相同，不能以 其宣稱的技術為完全考量。 - 如台積電的16奈米製程蘋果A9處理器性能就略高於三星的14奈米製程。 Source: 科技新報 15
- 16. 終端需求03 16
- 18. 2017年晶圓代工廠比較 晶圓代工進入門檻與障礙高，且隨著製程演進，新進廠商所需花費的資本與心力更大，預期未來數年市佔率 將維持相同水準，目前前八大廠商就佔了全部晶圓代工的88%。 2017排名 公司名稱 產別 地區 2017營收(百萬美元) 成長率(％） 1 台積電 純代工 台灣 32,163 9% 2 格羅方德 純代工 美國 6,060 10% 3 聯電 純代工 台灣 4,898 7% 4 三星 IDM 南韓 4,600 4% 5 中芯 純代工 中國 3,101 6% 6 力晶 純代工 台灣 1,498 17% 7 華虹半導體 純代工 中國 1,395 18% 8 高塔半導體 純代工 以色列 1,388 11% Source: IC insights 18
- 20. 晶圓終端應用和主要需求廠商 28.80% 6.40% 28.00% 5.80% 35.20% 9.60% 11.00% 晶圓終端應用佔比(依排名) 資訊應用-運算 Intel Samsung SK Hynix Nvidia 資訊應用-儲存 Samsung Intel Micron 通訊應用-無線 Samsung Qualcomm SK Hynix Apple 通訊應用-有線 Broadcom Intel Texas Instrument 消費性應用 Samsung Media Tek Broadcom 汽車應用 NXP Infineon Technology Renesas Electronics STMicroelectronics Texas Instrument 其他應用 Source: Gartner 20
- 21. 晶圓代工主要需求者- 以台積電為例 手機晶片現在仍然佔晶圓代工的大宗，目前10nm 的製程已經量產，正在搶7nm的訂單。 55% 15% 23% 7% 台積電營收比例 通訊 電腦 工業用及標準類IC 消費性電子 公司 營收 主要訂單項目 蘋果 21.23% A12晶片(7nm) 高通 6.96% Snapdragon 855晶片(7nm) 華為海思 5.76% 麒麟970 (10nm), 麒麟980(7nm) 德州儀器 4.47% Nvidia 4.11% 繪圖晶片GPU(7nm), Orin(7nm) 聯發科 3.84% ASIC晶片(7nm /16nm) AMD 3.60% 博通 3.29% 台積電主要客戶及其新訂單 Source: Bloomberg 21
- 22. 晶圓需求: 矽晶圓在終端產品的應用目前以資、通訊為主要的市場。 IC的終端需求目前主要資訊和通訊應用為主。資訊產品應用約佔100百萬美元，佔整體約31.4%；通訊產品 應用約佔106百萬美元，佔整體的29.5%。12吋晶圓廠的主要需求為先進邏輯晶片及記憶體和影像感測器； 而8吋則來自物聯網、車用電子、電源管理IC和影像感測器。 Source: IEK 0 50,000 100,000 150,000 200,000 250,000 300,000 350,000 國防 工業用 車用 消費性 通訊 資訊 總計 晶圓終端應用(百萬美元) 2015 2016 22
- 23. 晶圓需求: 矽晶圓未來終端產品的成長主要來自車用和工業 Source: ABI Research (2018/03), Infineon 7.70% 7.10% 4.20% 3.20% 2.70% 2.50% 0.80% 0% 2% 4% 6% 8% 10% 車用 工業 消費性電子 半導體整體市場 資料傳輸 IC晶片 通訊 2017~2022晶圓終端需求的複合成長率 380億美元 490億美元 400億美元 4290億美元 1480億美元 33億美元 1540億美元 23
- 24. 受三星、SK Hynix投資半導體和中國擴產的影響，2017年出現供需缺口 Source: ABI Research (2018/03), Infineon 在2017年，12-inch晶圓的需求相較供給多出200千片/月，8-inch晶圓的需求則比供給多出174千片/月，主 要是受到三星和 SK Hynix 的大規模半導體投資以及中國晶圓廠快速崛起，在業界新增產能有限的情況下， 中國大幅擴廠使得12-inch晶圓需求增加。 -12% -10% -8% -6% -4% -2% 0% 2% 4% 6% 4,500 4,800 5,100 5,400 5,700 6,000 2016 2017 2018(F) 2019(F) 2020(F) 8吋晶圓 (千片/月) 供給 需求 供需缺口 -12% -8% -4% 0% 4% 8% 12% 5,000 5,500 6,000 6,500 7,000 7,500 2016 2017 2018(F) 2019(F) 2020(F) 12吋晶圓 (千片/月) 供給 需求 供需缺口 24
- 25. 晶圓終端應用-通訊: 手機需求減，但AI應用和新興市場仍有機會帶動需求 手機的通訊晶片包括手機基頻晶片(baseband;BB)、 射頻晶片(RF IC)、處理器晶片(AP)和無線通訊晶片。 手機內的記憶體、處理器亦屬晶圓代工的範疇， 因此手機的銷量和晶圓代工市場關係密切。 2018 Q1全球智慧型手機出貨量較2017 Q1減少 0.46億元，主要受到中國智慧型手機需求下滑的影 響。在2018年第一季中國智慧型手機出貨量少於1 億部，是2013年以來的新低點。 目 前 智 慧 型 手 機 持 續 朝 搭 載 更 高 網 速 (LTE- Advanced)、高效能、高電池壽命以及更多人工 智慧應用的手機發展，以吸引消費者，同時，低階 的智慧型手機也逐漸在新型國家中興起，將能會帶 動晶圓代工需求。 Source: Statisa 25
- 26. 晶圓終端應用- 電腦: PC需求預計持續衰退，但AI、挖礦相關運用成長中 電腦整體出貨量逐年漸少，主要因為PC更替週期變長而且逐漸傾向使用行動運算，相較過去2年的Q1，PC 在淡季的出貨量從2016Q1的6480萬台減少至2018Q1的6170萬台，降幅約為4.8%。主要因是DRAM、SSD 和 LCD 面板等零組件缺貨，造成PC價格上揚，對需求造成顯著衝擊。 預期2018年持續衰退，但成長中的高效能應用，包括機器學習、區塊鏈與加密貨幣挖礦。 這些需要低耗電 及高效能的中央處理器、繪圖處理器、 硬碟控制器及特殊應用積體電路，將驅使電腦產業的半導體內容往更 先進的製程邁進。 Source: IC Insights, IEK 0 150 300 450 600 2014 2015 2016 2017 2018F 電腦整體出貨量逐年漸少 桌上型電腦(百萬台) 0 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 2017 2018F 20121F 區塊練商機大 CAGR 82% 26
- 27. 晶圓終端應用- 車用IC 車用電子的市場中，主要以車電MCU(微控制器晶片)和車電Analog為大宗。車用IC市場佔全球IC終端需求的 11.5%，目前佔比仍相較其他終端應用(如：PC和智慧型手機)來的小，但自2012年開始，車用半導體市場規 模每年以7%至10%的幅度成長，在2017年達到357億美元，5年成長1.5倍，近年來汽車逐漸朝智慧化的方 向發展，隨著自駕車、電動車、車聯網等技術的問世，將帶動新一輪的半導體需求。 Source: IC Insights, IEK 23.5 25.2 26.9 28.9 32.2 35.7 40.1 20 25 30 35 40 45 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018(F) 車用半導體市場 (bn USD) 27
- 28. 晶圓終端應用- 物聯網(IOT) IOT 相 關 功 能 的 半 導 體 元 件 ： 微 控 制 器 （microcontroller）及嵌入式處理器；感測半導 體元件則涵蓋光學與非光學感測器。 IOT市場佔全球IC終端需求的12.8%，目前佔比仍 較其他終端應用(如：PC和智慧型手機)來的小，但 自2015年開始，IOT市場規模每年以36%的幅度 成長，在2017年達到357億美元，按此增速，預 計2020年將達到275億台，為現在的2.6倍。 Gartner表示，物聯網相關的處理、感測及通訊半 導體元件，將是半導體市場中成長最為快速的領域 之一。 台積電預估2025年物聯網的裝置數目將比智慧型 手機的裝置數目多十倍。將帶動了相關半導體產值 快速增長，其中消費性電子、汽車和工業市場更是 推動物聯網半導體需求的三大來源。 Source: Semi 20% 25% 30% 35% 40% 45% 0 50 100 150 200 250 300 2015 2016 2017 2018 2019 2020(E) 全球IOT設備安裝量(億台) 安裝量 成長率 28
- 29. 個股評析04 29
- 30. 台積電 2330 TT / TSM US 評級: 中立-台積電為代工龍頭，營收遠勝市場上其 他競爭者，雖手機終端需求成長疲弱，展望2018 年成長主要受高速運算、物聯網與車用電子支撐。 簡介: 創立於1986年，為全球最大代工廠。 營收: 以用途分類，通訊與消費性電子分別佔2018 Q1營收55%與7%，但相較去年同期別呈現4%與 18%的衰退。 Source: Company Data 200 220 240 260 280 Stock Price -20% 0% 20% 40% 60% 4 6 8 10 12 14 2012/12 2013/12 2014/12 2015/12 2016/12 2017/12 Performance Metrics EPS 營業毛利率 營業收入 YoY 30
- 31. 台積電 2330 TT 資本/研發支出: 根據公司最新展望，預期2018年 資本支出介於115~120億美元之間，較前次預測 105~110億美元上調。主要因增加光罩產能與支 付EUV預付設備款。 Source: Company Data -80% -40% 0% 40% 80% 120% 40,000 60,000 80,000 100,000 120,000 2012/12 2013/12 2014/12 2015/12 2016/12 2017/12 CAPEX (mn TWD) CAPEX CAPEX YoY 營收 YoY Revenue Segment 16/20nm 28nm 10nm 40/45nm 65nm 0.15/0.18μm 90nm 0.25μm and above 0.11/0.13μm 31
- 32. 聯電 2303 TT 評級: 中立 減少資本支出，專注於成熟製程和特定 領域可能抑制其營收成長。 簡介:聯電目前為全球第三大晶圓代工廠，其下游 客戶有高通、聯發科、和博通。聯電目前在亞洲共 有11片晶圓廠，主要技術包括包括28nm Poly- SiON技術、High-K/Metal Gate後閘極技術、 14nm量產等等。 營收: Source: Company Data 14% 47% 29% 10% 電腦 通訊 消費性電子 其他 12 13 14 15 16 17 Stock Price 0% 5% 10% 15% 20% 25% 0.4 0.6 0.8 1 1.2 2013/12 2014/12 2015/12 2016/12 2017/12 Performance Metrics EPS 營業毛利率 營業收入YoY 32
- 33. 聯電 2303 TT 資本支出: 近年來聯電的資本支出逐漸減少。 2018年的11億中，預計有3.6億會投入8吋廠，主要是 以研發特殊製程為主，12吋的晶圓代工廠則降至7.4 億，主要用來鞏固成熟製程，暫時不參與先進製程爭 奪戰。 產能: 雖然受到智慧型手機需求趨緩，但消費性電子和 電腦周邊市場的增加，2018年出貨量仍然有微幅增 長。目前聯電的產能利用率提升至94%，將能夠推升 毛利。而至於產能的部分，目前8吋廠產能已經滿載， 新擴建的廈門廠(聯芯 Fab12X)以28/40nm為主，目前 月產能為5k/月，估計2018年底可以達到17K/月。 重點展望: 聯電持續押寶28nm（PolySion)和特殊製 程，包括55nm低功耗製程平台的 IP portfolio，已有 相關物聯網應用產品和車用相關控制器、感測元件 等。 Source: Company Data 2018E 2017 2016 2015 資本支出 11億美金 14億美金 28億美金 19億美金 近四季聯電產能和產能利用率 近四季聯電營收依尺寸佔比 84% 88% 92% 96% 100% 1,500 1,600 1,700 1,800 1,900 2,000 2017Q2 2017Q3 2017Q4 2018Q1 出貨量(左軸) 總產量(左軸) 產能利用率(右軸) 33
- 34. 中芯國際 00981.HK (SMIC) 評級: 買進 2018年維持資本支出，若28奈米良率提高， 營收將可受惠於未來中國AI、物聯網和電動車等趨勢。 簡介:中芯是中國規模最大的晶圓代工企業，主要提供全 球客戶0.35微米到28奈米晶圓代工，佔營收之83.5%， 光罩製造和晶圓測試等僅占營收的16.5%。 營收:中芯有六成的營收皆來自中國，主要以通訊和消費 性電子為主，且營收逐年上升。 Source: Company Data -10% 0% 10% 20% 30% 40% 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 2013 2014 2015 2016 2017 Performance Metrics EPS RevenueYoY Gross Margin 電腦 7% 通訊 34% 消費 36% 汽車/工 業 8% 其他 15% 北美洲 29% 中國 62% 歐亞 9% 34 4 6 8 10 12 14 16 1 yr Stock Price
- 35. 中芯國際 00981.HK (SMIC) 資本支出:近年來中芯的資本支出增加，2018持續維持。 中芯自2015年開始資本支出上升，在2017全為 24.59億 美元。在2018Q1，中芯為增加未來投資，今年資本開 支為23億美元，延續2017年的水準，若良率提高，預計 中芯將可受惠於未來中國AI、物聯網和電動車的發展。 產能： 2018Q1深圳8吋廠產能擴充，達成2017Q4的 44.275萬片8吋晶圓的產能，且2018Q1擴充到44.775萬 片，產能利用率提升至 88.3%。由於中芯近期上調2018 年的資本支出，維持2017的水準，未來產能可望增加。 Source: Company Data 2018E 2017 2016 2015 資本支出 23億美金 24.59億美金 26.95億美金 15.73億美金 上海 一座300mm晶圓廠 一座200mm晶圓廠 北京 兩座300mm晶圓廠 天津 一座200mm晶圓廠 深圳 一座200mm晶圓廠 義大利 一座200mm晶圓廠 35
- 36. 三星電子 K005930 (SEC) 評價：中立–雖受惠於DRAM與NAND價格上漲， 但2018年營收受智慧型手機、OLED需求放緩影響。 公司簡介：1969年1月成立，韓國最大的消費電子 產品及電子元件製造商。 三 星 電 子 主 要 業 務 為 消 費 型 電 子 、 DRAM 與 NAND Flash、智慧型手機、功能型手機、微控制 器和微處理器、無線通訊晶片與晶圓代工。 營收結構：三星電子的營收來源主要是行動通訊、 消費性電子產品以及半導體部門。 晶圓代工：2017年5月，三星電子將晶圓代工部門 從半導體部門獨立出來。三星電子2017與台積電 同進入10奈米製程技術，但因採用該製程的大客 戶僅有高通，致使成長受限。2018年三星電子開 始動工7奈米製程的晶圓新廠，預計2019下半年開 始量產。 40000 45000 50000 55000 60000 1 yr Stock Price 5% 4% 1% 26% 19% 7% 2% 影像顯示器 消費性電子產品 IT 行動通訊 半導體 LCD Harman Source: Company Data Revenue Segment 36
- 37. 三星電子 K005930 (SEC) 財務表現：三星2017年利潤大增，主要貢獻來自 於半導體與顯示器業務。因為DRAM與NAND型 快閃記憶體的價格大漲，以及iPhoneX獨家採用三 星的OLED面板。 資本支出：2017年三星電子資本支出大增，主要 投資於半導體設備。三星電子的半導體設備總投資 達260億美元，占比超過全球半導體設備總投資額 的兩成，投資規模高於英特爾 、台積電的投資額 總和。其中，140億美元用在平澤工廠的產能擴大 計畫上，生產3D NAND Flash。 產能：NAND晶片月產能12萬片，DRAM每月產 能110萬片。預計在2017年投資計畫後，2018下 半NAND產能將增加8萬片，DRAM產能增加23.5 萬片。 -10% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 2013 2014 2015 2016 2017 EPS 營業毛利率 營業收入YoY Performance Metrics 0 10,000 20,000 30,000 40,000 50,000 2013 2014 2015 2016 2017 CAPEX (bn KRW) Source: Company Data、鉅亨網 37