今天看長鑫科技的業務情況,對其大致的瞭解就是做儲存晶片的,而且其出貨量和銷售額已經成為中國第一、全球第四的DRAM廠商。因為半導體產業裡面涉及的資訊比較多,還是決定從頭捋捋基本常識,把一些模棱兩可的概念搞清楚。
半導體、晶片、積體電路
半導體,字面意思就是介於導電和不導電之間。一般就是在矽裡面加入一些微量雜質,再施加微小電壓,讓它立刻在“導電”和“不導電”之間自如切換,變成一個微型開關。所以只要能達到導電和控電的效果,都可以理解為半導體,例如積體電路、光電器件、分立器件和感測器。
積體電路和晶片這個概念我其實一直就沒搞清楚,很多科普文章裡面基本是把這兩個化等號的,但其實還是有差別。在具體區分這倆之前,有必要瞭解一下晶片是如何誕生的。
一塊晶片都需要經過晶片設計、晶圓製造、中測和封測這四個環節,而積體電路和晶片的差異就是在晶圓製造這個環節產生。
把大量元件(電晶體、電阻、電容、二極體等)整合在一起,強調整合這道工序的就是積體電路;其他的則是晶片——比如就單獨做一顆二極體或者一顆電晶體,也是在半導體材料上加工出來,切割、封裝成一個獨立小顆粒,業內同樣會叫它“晶片”(更專業的說法是“分立器件”),只是它不算積體電路,因為它內部沒有多個元件被整合連接在一起。
簡單來說,積體電路都是晶片,但是晶片並不一定是積體電路。
搞清楚晶片和積體電路的關係後,往上再看一層——這些晶片到底是怎麼從無到有、最後賣到我們手上的?這就要說到半導體產業鏈了。
半導體產業鏈
任何產業都是分為上中下游,半導體也不例外。無論是什麼類型的晶片,它的產業鏈條都可以概括為:上游為原材料和原材料處理各個環節所需裝置的提供者,中游是晶片製造所需要的四個環節(設計、晶圓製造、中測、封測)供應商,而下游則是晶片的終端應用需求者,例如手機、電腦、電車等。
處於半導體中游的企業,因為選擇的具體環節不一樣,從而產生了不同的業務模式。
業務模式
1. Fabless(無晶圓廠晶片設計商)
自己只負責晶片設計,其他三個環節一律外包。這種屬於輕資產模式,資產負債表上幾乎沒有龐大的機器裝置和廠房,最大的成本是研發費用(研發人員的工資)和購買設計工具(EDA軟體)。晶片一旦踩中市場紅利(如當前的 AI 爆發),毛利率可以高達 60% 甚至 70% 以上(比如NVIDIA);但如果設計失敗、或者市場變天,前期幾億的研發費用就會徹底打水漂。
2. Foundry(純晶圓代工廠)
主打晶圓製造。重資產模式,需要砸巨資買下 ASML 的光刻機,蓋起極其精密的晶圓廠(Fab),專門承接 Fabless 廠商發來的圖紙訂單,在矽片(晶圓)上把電路刻出來。財務報表上最恐怖的就是機器裝置的折舊費用。一個先進製程晶圓廠動輒上百億美元,是吞噬現金流的巨獸。技術代差決定生死。誰的製程最先進(比如台積電的 3nm/2nm),全球最賺錢的訂單(NVIDIA、蘋果)就會全塞給誰,享受極高的議價權和產能利用率。
3. IDM(垂直整合製造廠商)
IDM(Integrated Device Manufacturer)是指晶片誕生的四個環節全靠自己,實現一條龍式的自產自銷。因為沒有中間商賺差價,在市場需求穩定、產能拉滿的時候,它的利潤率和成本控制能力驚人。一旦遭遇行業下行周期、產能利用率大跌,IDM 廠商會面臨極其慘烈的巨額虧損。
DRAM儲存晶片廠商大多採用的是這種模式,例如:三星、SK海力士、美光和長鑫科技。
4. OSAT(外包封裝測試企業)
Outsourced Semiconductor Assembly and Test,這個部分其實包括中測(Wafer Probe)和封測(Assembly and Final Test)。也就是只做封裝和測試。
中測是指晶圓製造完成但尚未切割成一顆顆小方塊的時候,用極細的探針(Probe)去扎晶圓上的每一個小晶片顆粒,測試它的電性能。目的是把壞掉的顆粒(Die)提前標記出來(打上紅點)。這樣在後面切割的時候,就可以直接把壞的扔掉,避免對壞晶片進行昂貴的封裝,從而幫客戶省錢。
而封測是指晶片被切割下來,完成了中測,先進行封裝,再完成最後一道測試。目的是確保封裝過程中沒有損壞晶片,並且測試晶片在各種惡劣溫度、電壓下的性能,通過了 FT 測試的晶片才能打包出廠賣給客戶。相比於晶圓廠動輒幾億一台的光刻機,封裝廠的裝置門檻和資金壁壘相對低一點(除了當前最尖端的 3D/先進封裝之外),因此行業毛利率普遍偏低(通常在 15%-25% 左右),極度依賴規模和人工/自動化效率。不過,最近幾年,因為晶片越做越小接近物理極限,大家必須把輝達的GPU(台積電代工)和海力士的 HBM “貼身封裝”在一起(先進封裝技術)。這就導致頭部的封測廠身價暴漲,從“配角”變成了搶手貨。
搞清楚了半導體的產業鏈和業務模式,下一篇具體看看儲存晶片的情況。 (ALIVEINSPIRIT)
