晶圆代工巨头，新竞赛

在这两天台积电第二季度的法律讲座上，台积电宣布了“晶圆代工”(Foundry) 新概念“2.0”。

什么是晶圆代工2.0？过去晶圆代工的概念一般等同于晶圆成品的制造加工，而台积电董事长魏哲家认为，2.0版的晶圆代工包括包装、检测、光罩制造等环节，去除了存储芯片的IDM(整合元器件制造商)。

简而言之，除ic设计外，都可以归类为晶圆代工2.0。

台积电指出，新定义可以充分体现未来不断扩大的市场机会。根据2.0的定义，2023年晶圆制造业规模达到近2500亿美元，与1.0版本定义的1150亿美元相比，规模大幅上升。预计2024年晶圆制造业同比增长近10%。

研究机构TrendForce 资料显示，旧定义的晶圆代工，台积电Q1的市场份额达到61.7%，而台积电2023 每年晶圆代工业务的总市场份额为28%。

台积电财务长黄仁昭表示，重新定义晶圆代工的原因是，由于国际IDM制造商想要进入代工市场，晶圆代工的边界逐渐模糊。另一方面，台积电需要不断扩大其代工知名度，尤其是在先进的封装领域。

然而，台积电也重申，它将专注于最先进的后端技术，帮助客户创造前瞻性产品。换句话说，未来，它将专注于先进的封装，而不是涉足整个封装市场。

早在2021年，英特尔就提出IDM 2.0战略，独立代工部门，开始接受其他无晶圆工厂的订单，现在台积电提出了Foundry。 2.0的概念相当针锋相对。虽然台积电接到了英特尔新处理器的订单，但两家厂商已经是代工市场的直接竞争对手。

真正的代工2.0是谁？

英特尔IDM 2.0

2021年，Pat 在接任英特尔CEO后，Gelsinger宣布了大胆的IDM。 2.0计划，他指出，英特尔的未来目标涵盖了成为领先的半导体代工厂。当时这个计划有点脱离实际，没有他的原因。英特尔不仅在工艺节点落后于台积电，还输给了三星。

英特尔清楚地认识到，他曾经引以为豪的半导体技术现在只能留在别人之下，而技术的落后反过来又影响了他的Cpu。当传统的PC和服务器处理市场面临更激烈的竞争时，过去的巨头迫切需要一场革命。

IDM 2.0战略就是这场革命，它涵盖了三个关键组成部分:1)扩大英特尔的制造能力，选择行业领先的生产技术；2)扩大使用第三方铸造厂的能力，以满足英特尔的内部需求；3)成为世界级铸造厂，目标是在2030年成为第二大铸造厂。为了实现这些高目标，英特尔承诺在四年内交付五个新技术节点，以重新获得生产技术的领先地位，并计划通过扩建亚利桑那、俄亥俄、德国现有工厂和新建六家工厂，投资1000亿美元扩大产能。

首先，可以明确的是，晶圆厂可能是芯片生产中最昂贵的阶段。IDM和Foundry不仅要继续投资新的制造技术，还要继续投资新的制造能力，以提高半导体的性能、密度和成本。在历史上，这两种费用都在指数级增长。英特尔估计，转变为极紫外线刻度（EUV）该技术将新工厂的成本提高到约250亿美元，而下一代高值孔径（High-NA）EUV技术将进一步增加成本，达到300亿美元。事实上，它的高成本已经避开了英特尔、台积电和三星以外的制造商。

这也是英特尔成为代工领域的原因之一。在先进的工艺中，英特尔实际上只有两个竞争对手。这两家制造商仍然位于东亚，与北美的ic设计公司有很长的地理距离。作为美国本土制造商，英特尔有着与生俱来的优势。

但是，这一地理优势并没有直接转化为市场竞争中的优势，IDM 2.0最重要的一点是，英特尔需要从纯IDM转变为Foundry，三星和GlobalFoundries已经完成了这一转变，而GlobalFoundries则成为类似台积电的纯代工厂，而三星则分为产品和代工服务公司，类似于英特尔正在追求的方式。

英特尔之前也试图向外部制造商提供代工服务，但实际竞争力有限。问题不仅在于价格。如果你想使用英特尔的代工服务，你需要使用它独特的设计工具。此外，英特尔不愿意修改独立产品的制造技术，这基本上拒绝了成本和功耗的敏感应用。然而，在新的战略下，英特尔开始学习如何思考和行动像台积电这样的代工厂。

必须说，英特尔在痛定思痛之后的措施非常有效。

首先，英特尔不仅开放了自己的晶圆厂，而且开放了英特尔的包装服务。英特尔在先进封装方面有长期的R&D投资，是最早使用多芯片模块的公司之一，展示了硅通孔。（TSV）堆叠芯片能力，并引领玻璃基板未来高性能使用。以前有些公司希望利用英特尔在封装方面的专业知识，但是英特尔除非同时制造所有的芯片，否则会拒绝这些业务。其先进的封装能力是IDM。 2.0英特尔最初的代工收入增长点，伴随着新墨西哥和马来西亚目前的设施，尤其是它的嵌入式多芯片互连。（EMIB）和3D 投资Foveros封装能力的额外封装能力，以及波兰的新设施。

二是交付新的生产技术，使英特尔恢复竞争力，最终达到领先地位。为实现这一目标，英特尔承诺在四年内交付五个新的工艺节点。今年的Intel Direct 英特尔在Connect大会上发布了这一承诺，并推出了第五个工艺节点18A。此外，为了满足不同产品和应用的各种需求，公司还宣布了第六个主要工艺节点14A，并引入了几个专业的子节点。

英特尔还进一步探讨了与其他领先的铸造厂在每个工艺节点和先进封装方面的比较，以展示他目前在竞争中的地位和何时超越竞争对手。据英特尔介绍，18A工艺节点将使公司在高性能计算中进行计算。（HPC）在某些情况下，应用再次处于领先地位，甚至超越竞争对手。英特尔认为，14A一代将使公司在移动应用方面领先竞争对手。英特尔计划每两年恢复一个工艺节点的正常节奏。

三是制造能力投入的增加和资本管理方式的改变。英特尔在俄勒冈、爱尔兰和以色列的现有设施上进行了大量投资，并在亚利桑那、俄亥俄和德国建造了六个新的晶圆工厂，因为各国政府希望确保未来半导体制造业的供应安全和经济增长。大多数初始投资都是在没有政府补贴承诺的情况下进行的，比如美国芯片法案。然而，英特尔已经获得了美国和欧洲政府的500多亿美元激励机制和客户承诺(从第一批5个18A工艺节点客户开始)和金融合作伙伴。在美国政府中，英特尔还获得了110亿美元的贷款和25%的投资税。

除了自身的产能投资，英特尔还与历史悠久、成功的代工厂Tower和联电合作。Tower将投资于安装在英特尔新墨西哥设施中的新设备，生产模拟商品。联电将与英特尔合作，从12nm开始，利用亚利桑那的三个旧工厂和工艺节点，支持工业物联网、移动、通信基础设施和网络应用。

投资的另一面是如何利用当前和未来的生产能力。英特尔作为一个简单的IDM，一直通过平均每三代工艺节点对晶圆厂进行改造，实现物理设施投资的资本化。尽管这样可以重新利用结构和基础设施，但是它消除了对旧工艺节点的支持，这对于许多代工客户来说非常重要。依据Omdia 在Research的研究中，只有不到3%的半导体是在最新的工艺节点上制造的。所以，如图所示，英特尔正在从改造晶圆工厂转变为保持晶圆工厂，以支持旧工艺节点的延长生命周期。这些都需要为新工艺节点提供额外的生产能力。

值得注意的是，晶圆厂可以支持多个工艺节点。工艺节点之间的设备高度器重。不同之处在于一种工艺和另一种工艺的工艺数量，例如浸没式光刻和EUV光刻。但是，由于High-NA光刻技术的引入，一些工艺节点转换需要更高的新产能投资，例如14A节点转换。英特尔认为，到2024年，新资本投资将达到顶峰。因此，2025年将开始投资更低，收益更高，尤其是随着新客户开始使用英特尔的旧工艺节点和完全折旧的工艺节点。

四是最令人印象深刻的变化，即英特尔迅速转变为支持行业标准的电子设计自动化。（EDA）工具。就像Direct一样 在Connect大会上，英特尔现在支持来自Ansysys的Ansys。、Cadence、所有行业标准EDA工具，如Siemens和Synopsys。对英特尔代工服务的简化尤为重要。它还解决了过去其它半导体供应商不使用英特尔作为代工的最大障碍之一。

五是完成了晶圆制造部门的分离，现在已成为英特尔代工厂。本周，英特尔宣布了英特尔代工的新报告结构，包括回顾2021年的财务重述，为内部和外部客户提供统一的收费模式，为英特尔产品和英特尔代工团队提供未来的收入和利润预测。财务数据显示，英特尔代工厂短期内将继续亏损，但英特尔认为，到2030年，英特尔产品(毛利率60%/营业利润率40%)和英特尔代工厂(毛利率40%/营业利润率30%)将实现更高的利润。

使用英特尔代工厂的外部客户的一个优点是，该工艺已经对英特尔产品进行了充分的测试和大规模的生产。这样可以显著减少外部客户的生产上坡时间。英特尔预测，到2030年，外部用户在先进封装、先进EUV工艺节点和旧工艺节点的收入将达到150亿美元，每一个环节都将有强大的利润率。因此，英特尔认为投资回报将在2030年恢复到两位数。

最终的变化，是英特尔对代工的认识。英特尔不仅为外部用户提供芯片生产和组装服务。作为一家系统代工厂，英特尔将提供多种服务，应用从半导体技术到系统开发的广泛工程专业知识。就像英特尔CEO一样 “机架正在变成系统，系统正在变成芯片，”Gelsinger说。由于生成式AI工作负荷对性能的需求越来越大，对处理、存储和网络的需求也越来越大。Tirias海外机构 Research认为，到2030年，我们的芯片概念将会发生巨大的变化。一种“芯片”可能是一种需要2000瓦或更多功率的单一封装，具有最高性能。它将彻底改变我们对系统结构的思考方式。

虽然英特尔在2021年提出了IDM。 2.0战略中的目标还有很长的路要走，但英特尔已经兑现了一些承诺，走上了成为国际领先半导体代工服务的道路。目前，拥有先进工艺和先进封装的英特尔很可能成为未来台积电的强敌之一。

Foundry台积电 2.0

在AI浪潮中，英伟达是最大的赢家，但在数据中心计算引擎制造方面占据主导地位的台积电也赚了不少钱。现在，大多数CPU、GPU、DPU、这家中国台湾公司生产的XPU和FPGA。

台积电的收入在2024年第二季度增长了32.8%，达到208.2亿美元，净收入增长了29.2%，达到76.6亿美元，3纳米工艺收入达到31.2亿美元，同比增长了83.9%。

在目标市场中，HPC业务收入首次突破100亿美元，同比增长57%，达到108.3亿美元，同比增长24.7%。；智能化手机业务收入达68.7亿美元，同比增长32.8%，但同比下降4.2%。；5纳米技术(包括N5和N4技术)的收入为72.9亿美元，同比增长55%，环比增长4.4%；7纳米收入下降1.8%，为35.4亿美元，环比下降1.3%；其它老工艺芯片的收入为68.7亿美元，占总收入的三分之一。

从财务报告中可以发现，台积电的市场需求主要是智能手机和高性能计算。（HPC）业务驱动。虽然2023年智能手机业务经历了低迷，但2024年有所回升，为台积电未来的投资提供了资金支持。HPC业务的增长，尤其是对AI实践和推理芯片的需求，促进了台积电在这一领域的持续投资和技术创新。

总的来说，台积电在AI和HPC领域的投资正在逐步取得成效。尽管台积电没有具体披露AI相关收入，但预计至少占总收入的9%，约18.7亿美元，约占HPC收入的17%，其中不仅是先进工艺的代工，还有现在相当流行的先进封装，台积电计划在2026年进一步扩大CoWoS(硅中介层集成)的封装产能，以满足市场需求，2023-2024年，台积电CoWoS封装产能翻了一番，预计到2026年将再次翻一番。

在会议上，魏哲家还详细阐述了全新的Foundry。 “台积电的使命是成为全球逻辑IC产业的可信技术和产能提供商，”2.0战略指出。随着AI需求的不断增加，对节能计算的强烈结构需求得到了支持。客户依靠台积电提供最先进的工艺和封装技术，是AI应用的关键推动者。为了应对长期的市场需求，我们采取了严格的框架，主要关注AI。、HPC和5G等领域的大趋势。基于技术领导、灵活制造、客户信任和可持续健康的收益，我们的资本投资决策。我们在定价和成本上进行战略调整，以确保投资的适度收益。为了保证我们作为可靠的代工伙伴，台积电正在大力投资领先的专业和先进的封装技术，以支持客户的增长。”

为什么台积电这一代工业龙头会提出这样的新策略？部分原因可能是为了规避风险。毕竟台积电在代工市场的份额已经到了垄断的程度，61.7%的份额意味着其他所有厂商都没有赚到多少钱。另一方面，这一策略也扩大了其增长空间。2023年，纯代工市场只有1150亿美元，但广义上包括包装在内的代工市场是2475亿美元。这个更多的蛋糕也方便台积电“画蛋糕”：如何在未来几年内继续增加销售额，甚至扩大盈利能力。

伴随着摩尔定律的放缓，半导体行业的一切都变得越来越昂贵，盈利能力一直是一个挑战。 2005 到目前为止，台积电的平均值可以 35% 收入带来利润，并从中获利 2021 年年底到 2023 2008年上半年，台积电也取得了超越以往的成绩，平均盈利达到 41.6%。

但自 2023 2008年下半年以来，台积电的盈利能力一直略有下降，必须找到新的盈利增长点，这也是为什么我们一直听到台积电将提高其生产和包装服务价格的传闻。

对台积电而言，既要保证先进的工艺无虞，又要在先进的封装开拓市场，Foundry 2.0看似是台积电的口号，其实是这家代工厂对自己的清晰认知——以客户为导向，把握市场上所有可以发挥实力的点。CoWoS封装可以依靠这种认知从概念到落地。

更有意思的是，台积电并非首次喊出2.0的口号。早在2000年，台积电就推出了 TSMC-Online 2.0，这是第一个为代工客户提供个性化的因特网信息服务。它是一种开拓市场交易的新功能，TSMC-Online 2.0 拥有一站式流片服务，使客户能缩短实际生产时间，为客户提供最新的工艺状态控制。

我们不知道台积电接下来的2.0是什么，但是对于它的代工竞争对手来说，Foundry 2.0不是好消息。

一站式三星代工

虽然三星没有像英特尔和台积电那样抛出一个“XX “2.0”这个概念，但是三星早就为代工市场喊出了自己的口号。

三星代工总部设计服务团队负责人MJ，早在2022年10月在圣何塞举办的SAFE论坛上。 在演讲中，Noh宣布了三星代工的新目标。

它指出，随着技术的发展，选择“一刀切”的方法变得越来越困难。伟大的想法不应该受到追求全能解决方案的限制。但是，为了满足不同的需求，甚至是最独特的创新需求，公司需要获得自由，追求自己的野心，所以他们需要一个可以依靠的代工厂来满足不同的需求。在前沿技术不断突破边界的未来——从汽车到移动终端，从物联网到高性能计算和人工智能，有没有可能建立一个代工厂，把一切都统一在一个地方？

其中，MJ的演讲包括如何利用2.5D和3D解决方案等技术，为用户提供一站式服务，以满足未来的创意规模和具体要求。

在之前的论坛上，三星集中介绍了其设计平台在车辆、移动终端、物联网、人工智能等多个领域的强大和普遍能力，包括AEC-Q100认证和ASIL标准准备。与此同时，高性能计算应用的增长速度特别快，代工业正在寻求芯粒结构的动态模块化来寻求答案。在所有这些领域，三星在寻找合作平台时，总是关注客户的优先事项:优化生产周期和竞争力的动力、性能和面积（PPA）设计技术协同优化等能力（DTCO）协同优化系统技术（STCO），加快上市日期。最终，代工需要具备无需第三方系统化的一站式尖端设计能力。提供这一切当然不容易。

MJ说:“传统的ic设计方法面临着高成本和集成因素的限制。即使有硅缩放，晶体管的数量也在增加，这促进了最大光罩尺寸的极限，而对各种功能芯片集成的需求也在增加，这给设计和制造带来了严重的成本问题。”

他解释说，缩小晶体管的尺寸永远不会满足日益增长的应用的复杂性，这也是三星通过不断发展的2.5D和3D芯片解决方案处于领先地位的原因。

经过两年多的一站式服务，这个解决方案开始因为AI而大放异彩。

据韩国媒体近日报道，三星开始吸引国内无晶圆厂(致力于半导体设计的公司)客户，基于“一站式”推出的人工智能解决方案策略。三星利用它在内存和代工(半导体代工生产)、包装等各方面的优势，提供定制的AI一站式解决方案。特别是通过加强与设计解决方案的合作伙伴（DSP）合作，试图吸引潜在用户。

七月九日，三星电子在首尔Coex举行的“2024年三星代工论坛”（SFF）在2024年SAFE(三星先进代工生态系统)论坛上，公布了加强国内系统半导体生态系统的成果和未来支持计划。

“随着AI对产品知名度的提高，特色客户的数量也在增加，”三星电子代工市场部部长崔始荣说。这些客户希望通过半导体实现各种想法。他解释说:“这些客户不仅需要独立的设计和设计资产（IP）、工艺、封装等解决方案，还需要整合整个系统级验证的服务。

所以，三星电子计划利用综合半导体企业（IDM）优势，提供满足客户需求的综合AI解决方案一站式服务。通过加强内存、代工和包装三大业务领域的合作，最大限度地“锁定”（Lock-In）“效果”，避免用户在产品生产过程中流失。无晶圆厂的客户可以使用三星的综合AI解决方案，将半导体的开发和生产时间缩短20%。

特别是基于栅极全包围。（GAA）技术与2.5D封装技术的竞争力，加强3纳米（nm，低于10亿分之一米的先进工艺服务。GAA是将半导体内晶体管网极(电流出入门)与通道(电流流路径)接触面增加到四个以上的新一代技术。与FinFET技术相比，数据处理速度更快，功率更高。2022年6月，三星电子首次成功应用GAA的3nm工艺，目前正在顺利推进第二代3nm工艺。

另外，三星电子在高性能计算中将积极支持韩国优秀的无晶圆工厂。（HPC）以及AI领域的快速扩大影响力。DSP为无晶圆工厂设计的半导体提供代工制造的设计服务。也就是说，通过加强“三星代工”-DSP-无晶圆厂之间的合作，吸引潜在用户。

Gaonn和DSP公司 Chips合作，成功获得日本Preferred Networks（PFN）基于AI加速器的2nm(SF2)订单是三星电子与国内DSP合作的代表性结果，三星计划基于2nm技术和2.5D先进封装。（I-Cube S），日本Preferred量产 AI加速器半导体，Networks。

另外，三星电子宣布将扩大多个晶圆项目（MPW）为支持国内无晶圆工厂提供服务。MPW是一种将多个项目ic设计材料放置在一个晶圆上的产品开发方法，主要用于原型生产或研究目的。无晶圆工厂没有自己的生产线，所以原型必须由代工工厂生产。在MPW的支持下，三星电子希望提前吸引有前途的无晶圆工厂客户。

三星电子今年的MPW服务频率从4nm工艺到BCD生产高性能电力半导体。 130nm工艺，共32次，比去年增长10%左右。计划将在2025年扩展到35次。今年将再次增加需求量大的4nm工艺。

Telechips总裁李长奎在当天的活动中，Above 朴浩镇，Semiconductor副总裁，Rebellions首席技术官员（CTO）作为演讲者，吴振旭等人分享了与三星代工的成功合作成果、愿景和无晶圆工厂的行业趋势。

崔始荣强调:“三星电子可以在一个组织中整合内存、代工和封装制造能力。基于这一优势，我们将为用户提供最有效、最优化的解决方案。”

与英特尔和台积电相比，三星代工在过去两年中的实际表现并不明显，因为先进的工艺屡遭阻碍。面对两个打出2.0口号的巨头，有些隐瞒。

然而，三星也有自己的优势。在英特尔放弃了傲慢的内存之后，它是唯一一家可以提供内存、生产和包装的代工厂。面对因AI而发展迅速的中小企业，它可以提供其他公司没有的优势。

然而，美中不足的是，三星目前的HBM业务并不令人满意。它似乎已经成为一名中等选手。虽然各方面都不明显，但还是有很好的技术实力。如何让自己在自己擅长的领域和自己不擅长的领域脱颖而出，可能是这家韩国公司需要思考的问题。

代工白热化

无论是台积电、英特尔还是三星，他们都在投入巨资代工，英特尔计划在2024年增加2%的资本支出，达到262亿美元；台积电今年的资本支出预计在280亿美元至320亿美元之间。2023年，三星半导体资本支出达到372.68亿美元。

另有消息称，今年台积电的资本支出将达到预期的上限，预计明年上限将增加50亿美元，达到370亿美元，预计将创下历史上第二高水平，巨额支出，让其他公司难以期待。

随着摩尔定律的放缓，代工巨头之间的战争似乎已经到了白热化的阶段。层出不穷的新战略和持续的资本输出正在不断提升这场战斗的强度。最终测试输赢家的标准也很简单。未来几年谁能继续扩大份额，谁就是代表未来的真正代工2.0。

本文来自微信微信官方账号“半导体行业观察”，作者：邵逸琦，36氪经授权发布。

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