IDM之爭(zhēng)，芯片企業(yè)的“爺孫三代同堂”

馮錦鋒博士|其他專家|Other experts|

2022-03-29 08:24:10 25

本文是筆者在與郭啟航師弟合著《芯路》后，對(duì)芯片企業(yè)模式做的一次思考。分5個(gè)環(huán)節(jié)闡述，分別是：（1）“爸爸和兒子”，講IDM和Foundry/Fabless。（2）“爺爺今安在”，講IDMP。（3）“盛氣凌人的爸爸”，講IDM。（4）“朝氣蓬勃的兒子”講Foundry/Fabless模式。（4）“中國(guó)人都想做爸爸，但兒子才是未來”，是對(duì)國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)企業(yè)熱衷上生產(chǎn)線做IDM或者輕IDM的一些個(gè)人看法。
一、爸爸和兒子

爸爸。在1987年之前，全球的集成電路行業(yè)大半都是IDM模式，即在企業(yè)內(nèi)部完成芯片設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和測(cè)試封裝三個(gè)流程。英特爾、三星、海力士、美光是IDM的代表企業(yè)。英特爾等IDM巨頭的芯片生產(chǎn)能力除了滿足自身需求外，偶爾也向外部提供少量的芯片加工制造服務(wù)作為副業(yè)，當(dāng)時(shí)市場(chǎng)上并沒有專業(yè)的代工服務(wù)。

兒子。1987年，隨著產(chǎn)品的工業(yè)化程度加深，社會(huì)分工越加專業(yè)化，從IDM模式衍生出了Foundry-Fabless模式。中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)的臺(tái)積電創(chuàng)立了全球*家純代工芯片制造企業(yè)，讓芯片設(shè)計(jì)企業(yè)從資本密集、資產(chǎn)密集的制造業(yè)務(wù)中解脫出來。Foundry的代表企業(yè)包括臺(tái)積電、格羅方德、臺(tái)聯(lián)電、中芯國(guó)際、華虹集團(tuán)等，F(xiàn)abless更是群星燦爛，高通、博通、英偉達(dá)、聯(lián)發(fā)科、海思科技等等不一而舉。

二、爺爺今安在

有一個(gè)古老的模式，早期的美國(guó)IBM，中期的歐洲列強(qiáng)，近期的日本巨頭，都采用過。IDM只是把設(shè)計(jì)、制造、封測(cè)一體化，相對(duì)于美國(guó)英特爾這樣的集成電路IDM企業(yè)，日本企業(yè)并非嚴(yán)格意義上的IDM企業(yè)，它們比IDM走的更遠(yuǎn)、上下游捆綁的更緊密。我們不妨把日本半導(dǎo)體企業(yè)這一模式稱之為IDMP,這里P指產(chǎn)品（Product），是爺爺輩的模式。直到上世紀(jì)90年代日本半導(dǎo)體走入困境不得不進(jìn)行分拆整合之前，日本的半導(dǎo)體業(yè)務(wù)幾乎都是大集團(tuán)下的子部門，其半導(dǎo)體技術(shù)和芯片產(chǎn)品的需求，完全來自于集團(tuán)自身終端產(chǎn)品的需要。這完全迥異于美國(guó)英特爾這種IDM企業(yè)全力滿足市場(chǎng)上最廣泛的技術(shù)和產(chǎn)品需求。前者客戶是自己的母公司集團(tuán)，需求穩(wěn)定，但很容易因?yàn)槟腹炯瘓F(tuán)的波動(dòng)而發(fā)生不可抗的波動(dòng)性；后者客戶是整個(gè)市場(chǎng)，空間巨大且會(huì)提出廣泛的技術(shù)挑戰(zhàn)，有利于產(chǎn)品綜合性能的提升。日本IDMP，在半導(dǎo)體發(fā)展早期，日本憑借其IDMP模式取得了一定的*優(yōu)勢(shì)，尤其是日本企業(yè)在小家電等終端市場(chǎng)的輝煌成就，間接帶動(dòng)了日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的騰飛，曾經(jīng)培育出索尼、NEC、東芝、日立、富士通這些*級(jí)的電子綜合集團(tuán)。

IDMP缺點(diǎn)也很明顯。首先，大集團(tuán)的半導(dǎo)體部門銷售方向和研發(fā)方向固定，缺乏競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境，技術(shù)創(chuàng)新動(dòng)力弱。其次，半導(dǎo)體部門很容易受到集團(tuán)終端部門的影響，終端銷售好，半導(dǎo)體部門業(yè)績(jī)就好，反之亦然。日本曾經(jīng)占據(jù)了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)下游應(yīng)用的大部分風(fēng)口，包括電視、PC、收音機(jī)、家電等；當(dāng)風(fēng)口轉(zhuǎn)移到手機(jī)、平板等移動(dòng)智能終端時(shí)，日本終端制造快速萎縮，導(dǎo)致全球前六大手機(jī)廠商缺乏日本企業(yè)，間接導(dǎo)致了日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的萎縮。在大型集團(tuán)里養(yǎng)尊處優(yōu)的半導(dǎo)體部門，也缺乏創(chuàng)新的動(dòng)力，集團(tuán)效益不好，對(duì)半導(dǎo)體部門的研發(fā)支持相應(yīng)減少。加之日本傳統(tǒng)的終身雇傭制，年輕人以進(jìn)入大廠工作一輩子為目標(biāo)。日本大集團(tuán)之外很難見到美國(guó)硅谷式半導(dǎo)體創(chuàng)業(yè)的星星之火。

“IDMP模式”并非日本一個(gè)*特色，歐洲的半導(dǎo)體也有類似的經(jīng)歷。德國(guó)西門子和荷蘭飛利浦都是電子信息綜合集團(tuán)，旗下半導(dǎo)體事業(yè)部非常強(qiáng)大。德國(guó)西門子集團(tuán)在1999年將半導(dǎo)體業(yè)務(wù)分離出來，成立了一家新的公司，這就是今天車用電子芯片*排名第二的德國(guó)英飛凌公司（INFINEON），一家IDM企業(yè)。荷蘭飛利浦集團(tuán)在2006年將半導(dǎo)體業(yè)務(wù)分離出來，成立了一家新的公司，這就是今天車用電子芯片*排名*的荷蘭恩智浦公司。

三、盛氣凌人的爸爸

有一個(gè)常見的觀點(diǎn)，就是設(shè)計(jì)公司有了條件，就可以上生產(chǎn)線做IDM。在低端開設(shè)一家芯片工廠的成本是10億美元級(jí)別，如果希望在臺(tái)聯(lián)電或格羅方德運(yùn)營(yíng)水平上運(yùn)營(yíng)，則成本為500億美元級(jí)別。中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)聯(lián)發(fā)科公司負(fù)責(zé)人曾做過評(píng)價(jià)：“如果一家IDM公司的營(yíng)業(yè)額超過50億美元，我相信他們依然可以維持自己的晶圓廠，但如果是二三十億美元以下的中型廠，恐怕就必須朝無晶圓廠（Fabless）的設(shè)計(jì)公司發(fā)展。”這句話也可以理解為，如果一家純芯片設(shè)計(jì)公司的年收入達(dá)到50億美元級(jí)別，那么就經(jīng)濟(jì)實(shí)力可以考慮IDM模式。

聯(lián)發(fā)科公司2021年收入高達(dá)174億美元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其宣稱的可自建工廠做IDM的經(jīng)濟(jì)門檻，然后并沒有做這樣的選擇。今天幾乎所有的IDM都是在1990年之前成立的。30多年過去了，從那時(shí)開始的大型設(shè)計(jì)公司，沒有一家轉(zhuǎn)型IDM的，包括高通（2021年收入268億美元）、博通（2021年收入187億美元）、英偉達(dá)（2021年收入162億美元）等等。AMD作為老牌IDM企業(yè)，則在2015年剝離了全部芯片制造板塊，即今天的美國(guó)格羅方德公司，退出了IDM模式。

為什么說爸爸盛氣凌人呢。兩個(gè)原因：

一是做IDM需要財(cái)大氣粗。其工廠設(shè)備不但一次性投入高，還需要每2-3年連續(xù)數(shù)百億投入，是極重的資本支出負(fù)擔(dān)。即使是資本充裕的美國(guó)，也只有英特爾能幸運(yùn)能夠引領(lǐng)個(gè)人計(jì)算機(jī)行業(yè)，這使其能夠在邏輯工藝開發(fā)方面投入巨資，使其在該領(lǐng)域處于無與倫比的領(lǐng)導(dǎo)地位，依靠壟斷利潤(rùn)連續(xù)投資工廠。至于美國(guó)另一家IDM企業(yè)美光，也是因?yàn)槠湮挥诿绹?guó)成本相對(duì)較低的地區(qū)（愛達(dá)荷州），使其能夠在上世紀(jì)九十年代和本世紀(jì)初的半導(dǎo)體低潮中存活下來。

二是IDM企業(yè)構(gòu)筑了奇高的圍墻壁壘，在行業(yè)內(nèi)大半處于一言九鼎的壟斷地位，無論是CPU的英特爾，模擬芯片的德州儀器，還是存儲(chǔ)芯片的三星、海力士和美光。

四、朝氣蓬勃的兒子

Foundry-Fabless模式的誕生，大大降低了芯片設(shè)計(jì)的門檻，幾個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的芯片工程師，就可以組建團(tuán)隊(duì)，開展芯片設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)，然后付費(fèi)給芯片代工企業(yè)加工生產(chǎn)，形成自主品牌產(chǎn)品。Fabless企業(yè)的收入規(guī)模也不斷攀升，開始與傳統(tǒng)IDM巨頭同臺(tái)競(jìng)技。而Foundry廠商專業(yè)的人做專業(yè)的事兒，集中精力加大研發(fā)投入，提高產(chǎn)能利用率，降低成本，也賺的盆滿缽滿。從筆者進(jìn)行的2005年到2018年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看，F(xiàn)oundry企業(yè)和Fabless企業(yè)的規(guī)模增速，均遠(yuǎn)超同期的IDM龍頭企業(yè)英特爾。

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一個(gè)有趣的現(xiàn)象是，AMD分拆出的格羅方德成為全球第二大代工企業(yè)（Foundry），運(yùn)營(yíng)表現(xiàn)一直差強(qiáng)人意，多年凈虧損，與*大臺(tái)積電常年超30%凈利潤(rùn)率完全沒有可比性，效益甚至也遠(yuǎn)差于第五、第六的中芯國(guó)際、華虹集團(tuán)。這反過來能說明原先AMD集團(tuán)IDM模式下的芯片制造業(yè)務(wù)確實(shí)沒有專業(yè)度和性價(jià)比可言，沒有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，是在侵蝕設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)的老本嗎？

爸爸們都在向兒子模式靠攏。

爸爸雖說盛氣凌人，但其實(shí)偶爾也有些心虛。因?yàn)榘职中枰婷婢愕剑枰?主持各個(gè)環(huán)節(jié)事務(wù)，在與年輕人競(jìng)爭(zhēng)時(shí)，常會(huì)在某些環(huán)節(jié)力不從心。在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)實(shí)踐中，有頭有臉的爸爸們，都在向兒子模式靠攏。

1、譬如美國(guó)AMD左思右想，發(fā)現(xiàn)龐大的工廠影響了它在設(shè)計(jì)方面的聚焦投入，分拆了工廠，壯士斷腕得以再度輝煌。

2、譬如昨天的三星電子，已經(jīng)從100%IDM，成功培育出Foundry板塊，已經(jīng)成為全球僅次于臺(tái)積電的第二大芯片代工企業(yè)，并立下了“2030年芯片代工成為全球*”的目標(biāo)。

3、譬如昨天的德州儀器、英飛凌、恩智浦瑞薩們，已經(jīng)不再堅(jiān)守100%IDM，而是把芯片制造的增量需求，扔給臺(tái)積電等代工企業(yè)完成。

4、譬如今天的英特爾，發(fā)現(xiàn)芯片制造工藝升級(jí)換代已經(jīng)輸給了年輕人臺(tái)積電，正在猶豫要不要學(xué)AMD呢。

五、中國(guó)人都想做爸爸，但兒子才是未來

現(xiàn)在我們看到，臺(tái)積電、高通、英偉達(dá)、博通等選擇了最年輕的“Foundry/Fabless”模式，朝氣蓬勃！英特爾、德州儀器、恩智浦、英飛凌等選擇了堅(jiān)持IDM模式，成熟穩(wěn)重！全球唯有日本半導(dǎo)體企業(yè)，一直堅(jiān)持爺爺模式，老態(tài)龍鐘！直到三菱電機(jī)半導(dǎo)體事業(yè)部、日立制作所半導(dǎo)體事業(yè)部、NEC電子運(yùn)行艱難，分別從各自的總部分離并重新組合為瑞薩電子，日本半導(dǎo)體才部分從IDMP模式進(jìn)入IDM模式，

中國(guó)的實(shí)踐卻有所不同。

常見的觀點(diǎn)認(rèn)為，中國(guó)面臨美國(guó)乃至整個(gè)西方*的高科技封鎖，會(huì)面臨海外芯片代工企業(yè)拒絕給代工的巨大風(fēng)險(xiǎn)，因此設(shè)計(jì)企業(yè)轉(zhuǎn)型IDM具有特殊的必要性。因此，近年來杭州士蘭微、無錫華潤(rùn)微、比亞迪半導(dǎo)體、格科微、聞泰、卓勝微都在向IDM模式轉(zhuǎn)變。

筆者認(rèn)為，短期內(nèi)部分有經(jīng)濟(jì)實(shí)力的純芯片設(shè)計(jì)企業(yè)通過建廠解決產(chǎn)能供給是必要的。從實(shí)際情況看，相關(guān)企業(yè)更多聚焦在模擬、功率等非先進(jìn)工藝上，這些確實(shí)遠(yuǎn)水解不了近渴，基于兩方面原因無法在短期內(nèi)從專業(yè)代工廠那里得到滿足。一是頭部的代工企業(yè)忙于12英寸先進(jìn)產(chǎn)能擴(kuò)產(chǎn)，沒有太多精力放在這些非先進(jìn)工藝擴(kuò)產(chǎn)上。二是中國(guó)國(guó)情，本土頭部代工企業(yè)遠(yuǎn)未到臺(tái)積電這樣有巨額利潤(rùn)能自我循環(huán)投資的階段，因此對(duì)來自*和地方政府產(chǎn)業(yè)投資平臺(tái)資金依賴度較高。眾所周知，無論是*部委、還是地方政府，更傾向于做高、大、上的生產(chǎn)線和產(chǎn)品，期待實(shí)現(xiàn)突破而不是“低水平重復(fù)建設(shè)”，因此頭部代工企業(yè)雖然認(rèn)識(shí)到非先進(jìn)工藝的盈利能力，但很難得到充裕的資金來完成8英寸乃至12英寸45納米以下生產(chǎn)線的投資。

然而，長(zhǎng)期終究是要看性價(jià)比、看產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的。中國(guó)將來會(huì)有數(shù)十上百家半導(dǎo)體企業(yè)既擅長(zhǎng)芯片設(shè)計(jì)，又精通芯片制造和工廠管理嗎？顯然不會(huì)，畢竟術(shù)業(yè)有專攻，并不是有了強(qiáng)大意愿就一定能實(shí)現(xiàn)美好目標(biāo)。另外國(guó)內(nèi)有一些消費(fèi)電子巨頭、汽車巨頭、通信巨頭、電網(wǎng)巨頭，親自下場(chǎng)做芯片設(shè)計(jì)，雖然暫時(shí)還沒形成芯片設(shè)計(jì)、制造、終端用戶一體化，但芯片設(shè)計(jì)+終端客戶模式，終究是在走日本IDMP的爺爺模式老路，筆者認(rèn)為這不是長(zhǎng)久之計(jì)。

竊以為，今后若干年，我國(guó)IDM企業(yè)會(huì)分流為三個(gè)去向：

其一，還是IDM企業(yè)，模擬、存儲(chǔ)居多。

其二，制造剝離出來，重新回歸到純芯片設(shè)計(jì)企業(yè)。

其三，制造讓渡控股權(quán)給頭部代工企業(yè)，既確保了原有產(chǎn)能的供給，也避免分散過度的精力在不擅長(zhǎng)的制造業(yè)務(wù)上。

第三種模式，其實(shí)也是日本索尼集團(tuán)正在走的方向。索尼是全球CMOS圖像傳感器行業(yè)的執(zhí)牛耳者，一直以來是IDM企業(yè)；考慮到索尼CMOS圖像傳感器曾主要銷售給集團(tuán)內(nèi)部的照相機(jī)、手機(jī)、攝像機(jī)等事業(yè)部，那時(shí)的索尼更是一個(gè)IDMP企業(yè)。索尼今天選擇與臺(tái)積電合作，在日本本土建設(shè)12英寸先進(jìn)生產(chǎn)線，專門用于滿足索尼的產(chǎn)能需求，日本政府相應(yīng)給予巨額的補(bǔ)助。

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