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作者：DIGITIMES专题工作小组  路“Edge”一字，既可以是地缘政治学的边陲，也可以用来形容前沿的科技。如果从网络新创企业观察，将近一半的独角兽来自美国，中国也占近30%，但从半导体产业观察，真正驱动高速运算、大量存储技术的科技公司，大多来自日、韩、与中国台湾地区，虽处于亚太区边陲，也是科技产业角力的前沿。 过去驱动半导体产业的关键客户是苹果(Apple)、高通(Qualcomm)、NVIDIA，而未来可能是微软(Microsoft)、Google与亚马逊(Amazon)等网络巨擘，不仅在5G、资料中心、与车联网等领域与上游的制造厂之间必须密切合作，甚至可能转化成为晶圆代工的主要客户。 目前的半导体业，是人类有史以来最巨大、复杂、立体的一幅拼图。产品需求来自亚洲，终端产品由美国知名企业控制，但生产制造却是亚洲大厂的天下。位于中国各地的工厂，创造了庞大的需求，高通一大半的产品销往中国，英特尔(Intel)、博通(Broadcom)、德州仪器(TI)、新思科技(Synopsys)等美系大厂，共同组成技术源头的生态系，美系市调与顾问公司对于由高通与网络巨擘主导的世界多所着墨，但对于东亚大厂如何集成尖端制造技术，结合云端服务商机的论述却相对有限。  路三星2010~2019年资本支出 韩国三星的超大型投资 韩国是半导体产业强国，三星电子(Samsung Electronics)针对服务器、行动通信、车用等重要用途，展示了10nm、8Gb LPDDR 5的全球首个存储器产品。这个规格与LPDDR4相较，大概快了1.5倍，大约是6400Mb/s的速度，耗电也减少30%，每秒可以传输Full HD等级的一部电影(3.7GB)，更适合搭载于5G与人工智能设备上。 除了技术上精益求精，三星在平泽的大型半导体投资工程正进入第二阶段。根据规划，第二阶段的规模是第一阶段的2倍，也在平泽当地掀起让当地忧喜参半的“平泽特需”问题，超大的基地也成为韩国社会话题之一。电力供应的稳定性，在韩国一样被提起。 第二阶段工程一半以上是洁净室工程，整个设计是第一层10万片，第二层20万片，第一期发包的工程是3D NAND的1万片工程。第一阶段规模较小的原因是先兴建办公室等其它用途，二楼则区分为东侧、西侧两栋，各规划10万片的产能。西侧大楼是第一阶段配置7万片的NAND工厂、3万片的DRAM工厂，东侧的第二阶段工厂则全部规划为DRAM工厂。 三星的庞大投资，固然对上游设备、材料业带来机会，但也有不少人认为这些高额的投资，将可能带来供过于求的风险，特别是高达13万片的DRAM投资，可能对DRAM价格带来不利的影响。 三星打什么算盘？颇堪玩味，更多人担心，存储器产业也许在未来几年会有一个大的翻转，已经主导需求超过30年的DRAM、Flash组成存储器产业，会不会在MRAM等新技术出现后，呈现一次巨幅的变动呢？如今的大规模投资，未来会不会成为“尾大不掉”的沉重负担？  路台积电、三星封装技术比较 台积电与三星热战延伸到封测 封测是半导体最后一段，让芯片能与PCB联结的生产流程。过去半导体厂通常将劳力密集度较高的封测作业外包，但半导体厂商之间的战争开始向上延烧，一肩之差的领先，便可能意味着以亿美元计算的营收获利。占有30%投资额的封测流程，又被视为不太容易增加附加价值的部分，厂商如何在买卖的天平上取得平衡呢？ 在第十五届国际晶圆级封装大会(IWLPC 2018)中，众所瞩目的焦点是晶圆级封装WLP(Wafer Level Packaging)的Fin-OUT封装技术。这个技术开始被用在手机的应用处理器、电源管理IC上，之后更推广到其它技术领域，可以让芯片与PCB之间的配线更薄，热处理能力提高，对成本的竞争力也有很大的贡献。 观察封测技术变化可以发现，这项技术不仅仅是技术创新，对产品竞争力也有很大的影响。2016年，台积电是首家以Fin-OUT技术为苹果的应用处理器进行封装，也由于台积电在封测技术上的领先，让台积电独享苹果订单。 Fin-OUT是小兵立大功，让台积电不仅在2016年独享订单，据悉之后的2017、2018年台积电都继续收单，而业界也传言，到2020年为止，台积电都会是苹果的独家供应商。过去晶圆制造厂大多专攻前工程，台积电眼光独到，在后工程的封测制程上取得先机。 但台积电此举其实是“佯攻、助攻”而已，对台积电而言，封测流程的投资与回收，难以成为说服市场接受的财务回报。所以，台积电真正的目的应该是刺激封测业者对于先进制程的配合与投资，现在封测厂(OSAT)也布局了Fin-OUT的投资。 但Fin-OUT投资所费不赀，因此能跟进的企业仍属少数。在觊觎相关商机企业中三星最具实力，但三星改弦更张，在2015年决定投入FO-PLP的研发，决定以该技术应战。 其实，最早投入FO-PLP研发的是三星电机，之后三星电机与三星电子联手成立任务编组团队投入研发，最近推出Galaxy Watch的应用处理器(AP)，便是使用FO-PLP的技术。该AP是2018年6月开始量产，这个技术目前尚无其它案例，是否有其它技术上的隐忧，业界尚不得而知。 三星取名“PLP”，指的是“Panel Level Package”，意思是在长晶的晶圆上，在四角形的区域范围内进行封装。但台积电是在与芯片一样大小的范围内进行封装，因此取名Integrated Fan-OUT Wafer Level Package。 三星FO-PLP技术所使用的基板是400x500 mm的规格，但台积电则是沿用12吋晶圆，而12吋晶圆可以取得的芯片大约是1,000颗，而400x500mm的面板上，则可以同时处理3,100颗的芯片，两者生产效率有相当程度的不同。此外，三星这颗AP可以兼顾电源管理IC，如果良率可以稳定，这比台积电单芯片封装当然技术更胜一筹。 而台积电在IWLPC大会上也宣示，目前台积电技术掌握力非常高的FEN-OUT技术，在未来的AI芯片应用上还有很大的拓展空间，而三星也不甘示弱表示，PLP的技术对于5G天线、传感器、SiP等需求都是超级解决方案，在未来的GDDR 6 DRAM、LPDDR 5 Mobile DRAM与逻辑芯片的封装上，都非常关键。显然台积电与三星的战火，在晶圆制造之外，已经延烧到封测技术上。 三星研发投入略显不足 据IC Insights资料显示，2017年全球半导体顶尖大厂的研发投资，以英特尔的130.98亿美元排名第一，成长3%，但占营收比重竟然高达21.2%；这个数字也是三星、东芝、高通、博通的总和。高通为34.5亿美元，占营收比重为20.2%，但减少4%，这与前一年手机业务销售欠佳有关。 其次为博通的34.23亿美元，三星研发投资为34.15亿美元，成长19%，但竟然仅有英特尔的4分之1，占营收比重为5.2%。台积电、美光(Micron)都是为26.56亿美元，NVIDIA则是17.97亿美元，成长23%，占营收比重为19.1%；SK海力士(SK Hynix)为17.29亿美元。 总括来看，前十大半导体厂研发总投资为359.21亿美元，成长6%，平均占营收比重13%。相较之下，三星获利丰厚，但研发投资却显得相对保守了。 SK海力士对2019年的展望 SK海力士认为2019年存储器市场变动不大，由于半导体市场供给面的变量不多，从2017年以来的存储器高峰期尚未结束。虽然有市调公司认为，2019年DRAM与Flash价格将分别会下跌20%与30%，但SK海力士指出，在数据中心需求的驱动下，服务器专用存储器的商机仍然畅旺，在供给端仅有三星、SK海力士、美光，加上新技术量产困难，在这些现实下，2019年对存储器厂商而言仍会是个丰收的年度。 如果要考虑供过于求的变量，可能是第二代10nm等级的DRAM技术与第五代3D NAND技术能否突破。如果从市场的绝对值估算，2019年DRAM市场将超过1,000亿美元，而NAND Flash市场则有600亿美元以上。 SK海力士近日公布2018年第3季营收30兆5,070亿韩元(272.4亿美元)，获利16兆4,137亿韩元(146.5亿美元)，而三星64.56兆韩元(约574亿美元)是史上第二高，其中半导体的营收24.77兆韩元，获利达13.65兆韩元，营益率高达55%。但现在韩国充满居安思危的讨论，半导体业是否已经度过高点，而下一波带动经济成长的动能从何而来？  路SK海力士3D NAND量产时程 以SK海力士为核心的半导体产业聚落 韩国产业通商支持部在12月18日宣布将与SK海力士携手，在未来10年内投资120兆韩元(约1,070亿美元)在韩国兴建一个涵盖设计、材料、设备、制造与下游封测产业，追求上下游完全集成的高附加价值的半导体聚落。 19日也是SK海力士M16工厂的动土仪式，这个工厂占地5.3万平方公尺，预计2020年的10月完工启用，而这也将是SK海力士在利川最后一个工厂腹地。SK海力士韩国工厂分布在京畿道利川，以及忠清北道的清州市。清州的腹地在2018年10月完工的M15工厂之后，再也没有多余的空地可以进行下一个世代的投资。 相较于三星光是在平泽的Line 1计划，就已经掌握的289万平方公尺工厂腹地，而且也继续争取新的土地资源，SK海力士更需要韩国政府的协助，以免落后三星太多。 虽说韩国政府对于大企业的大型投资计划总是给予正面的支持，但以SK海力士利川总部的M14计划为例，从工厂申请到完工，总共也花了7年的时间。M14的工厂以DRAM为主力，而M15则是专攻3D NAND Flash，两者都是SK海力士力争上游的战略布局。 韩国是个高度仰赖半导体出口的国家，2016年的出口总值中，半导体的比重为12.6%，2017年增加到17.1%，而2018年的前11个月，比重甚至进一步跃升到21.2%。半导体是个资本密集的产业，任何一个投资计划，都伴随着庞大的设备投资。 要能长期掌握竞争力，往上下游垂直集成乃是国家战略中的重要环节。特别是中国也正加大力度投资，高度仰赖半导体出口创汇的韩国如何不未雨绸缪呢？(产业回顾与2019年展望系列) |
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