格罗方德为何放弃7nm制程，稳固台积电先进制程地位？

过去晶圆代工战争下，从180/130nm到14/16nm节点，每一家厂商都在竞争最新的制程，试图将电晶体的体积尽可能地缩小，降低电阻，在相同体积的晶片上带来更好的效能及功耗表现，争取晶片订单，但今年却有反常的状况发生，晶圆代工厂对于7nm制程的开发纷纷抱持着谨慎态度，投资明显趋于保守。

2018年8月27日，总部位于美国，世界规模第二大的专业晶圆代工公司格罗方德在官网上发布了一则名为“GLOBALFOUNDRIES Reshapes Technology Portfolio to Intensify Focus on Growing Demand for Differentiated Offerings”的公告：宣布暂缓7奈米的制程开发，专注在获利高的成熟14/12nm产线──退出晶圆代工的先进制程竞赛。

巧合的是，先前台湾的联华电子也已宣布不再投资12nm以下的先进制程，同样专注在多样化的产品线，终结过去18年不断追赶先进制程的策略。随着2018年逐步踏入年底，晶圆代工公司纷纷暂停追赶先进制程，目前只剩台积电一家达成7nm制程的量产（Intel还在14nm+++），为何半导体公司纷纷放弃先进制程，独留给台积电一间独吞？

Lynn对这个问题感到非常好奇，虽然我本身不是半导体业的专业人士，但仍想从科普的角度来对晶圆代工产业分享一些看法（相关文章可以参考：晶圆代工争霸战系列），因为是较粗浅的看法，我决定采用三个面向来检视自身的想法，以确保较高的正确性，包含：投资成本、市场客群及财务结构。本周Lynn将跟各位一起讨论这次格罗方德放弃7nm先进制程背后的商业考量。

1. 格罗方德放弃7nm制程，朝成熟制程多角化前进

由阿拉伯基金投资的格罗方德宣布改变先进制程的投资策略，将暂缓7nm制程开发，转为发展14/12nm制程平台上的多角化产品，像是RF、嵌入式记忆体、低功耗晶片等等，并进行“组织重整及裁员”，布局自动驾驶、IoT及5G领域。

此外，格罗方德也将ASIC设计及开发部门独立拆成100%持有的子公司，为客户提供7nm的先进设计产品，代工部分则会另寻供应商，不由格罗方德本身代工。格罗方德也表示，现阶段及未来几年14nm的产品仍是客户的需求主力，将专注发展多角化产品来满足客户的需求，而不选择昂贵的先进制程投资。

Lynn将格罗方德的公告浓缩成上述这两段文字，透露出两个重要讯息：第一是投资7nm制程的风险太高，即使在未来几年，格罗方德客户的主力仍是以14/12nm平台为主，贸然跟进7nm不但昂贵，而且风险很高。第二是ASIC领域仍有发展潜力，而先进制程仍是追求ASIC晶片效能的首要方式，因此格罗方德选择只做“设计”，并将代工外包，也说明代工ASIC晶片的获利潜力仍小于追赶先进制程的投资成本。

2. 投资成本：7nm制程需要重新投资，光刻技术由DUV转EUV

为什么格罗方德认为投资7nm先进制程的风险这么大呢？随着摩尔定律的逼近，物理限制让半导体制程的进步难度越来越高，电晶体的大小受到原子的物理限制，结构越趋紧密，产线的良率控制难度也就更高。

在10nm以下制程，为了将更多、更小的电晶体塞在积体电路内，首先面临的挑战是光刻技术的限制──14/16nm制程需要使用DUV进行二次曝光，到了10nm及以下的制程，厂商则需要使用三次至四次曝光技术（台积电初期7nm晶片使用4次DUV曝光来达成，预计2019年采用EUV来生产7nm晶片），耗费较多的工序及能耗，成本上相对不理想。

因此半导体厂商需要由传统的DUV转为投入EUV，利用解析度较高的EUV设备进行一次至两次光罩曝光，将晶片电路图投射在基板上。对于半导体厂来说，转进EUV代表光刻设备的重新投资。

EUV主要由ASML生产，一台要价1.8亿美元，台积电今年的资本支出预计高达100亿美元左右（含扩厂及7nm制程开发及投资）。台积电初期还是使用DUV生产7nm晶片，EUV要等到明年才会完全采用，资本支出很可能更高──这笔庞大的资本支出不是每一间公司都有能力承担的风险，盲目跟进可能有过度投资的风险。

格罗方德整间公司的年营收仅有55亿美元，在评估未来一到两年客户对7nm制程的采用率及投资效益后，结论是投资7nm制程的风险非常高。

3. 市场客群：格罗方德遭到AMD转单，先进制程倚赖规模化生产，投资回收困难

目前市场上预计第一批采用7nm制程仅有处理器客户群，像是苹果、高通、华为、NVidia，应用主要都在CPU及GPU这些以效能及功耗为导向的晶片组，应用在市场规模最大的手机、运算中心、个人电脑及绘图处理（还有挖矿）。

这些厂商都属于一级客户：作为市场的领先厂商，最新制程的产品往往都要赶第一时间推出来抢占市占率，要求的出货量不但大，而且良率一定要有合格水准以上──对晶圆代工厂来说是非常严苛的标准，因此他们的订单通常只有最先完成制程研发的龙头厂商可以取得。举例来说，今年苹果A12处理器在9月底就需要完成出货，苹果手机的年出货量好几千万台，晶圆代工厂的良率及产量必须跑在最前面才有办法满足客户需求。

然而根据新闻，上述的客群今年已经将7nm订单交给已经量产的台积电。格罗方德即使完成7nm制程研发及量产，在无法争取以上大型客户的情况下，其他规模较小的客户群也负担不起先进制程的高订价──甚至是原先的母公司AMD为了追赶Intel的处理器效能，都愿意付出高额违约金，设计直接跃进至7nm，将代工订单从格罗方德转进台积电，效能直接压倒Intel卡关很久的10nm制程。

题外话：其实只要Intel找台积电代工，处理器也能直接跃进至7nm制程，但是Intel本身也有代工业务，最高利润的产品没办法不给自家人。Intel预计把产能开给自家的高阶处理器，导致最近Intel CPU严重缺货，通路价猛烈飙涨。

Acer及HPE也纷纷跳出来公开讨论Intel八代CPU（采用14nm+++制程）缺货的问题，这对电脑市场及运算中心的影响不小，缺货会间接推动客户改采AMD处理器的可能性，这项消息让华尔街对AMD有了更大的想像，促使其股价持续上涨。

回到正题，在格罗方德丧失了这笔AMD订单后，即使完成7nm研发，以格罗方德现有的客户群，营收主要来源仍会来自28nm及14nm系列的成熟产线，先进制程的产能满载率肯定不太理想，自然没有理由再冒庞大风险投资7nm制程，只能转向投资成熟产线特规化，以多角化策略来取得利基市场。

但格罗方德也没有完全放弃7nm市场，旗下的ASIC部门负责高效能ASIC晶片的业务，为的是争取高速处理晶片的市场，这些讲求效能的产品短期内一定都会走向最新的7nm制程，包含资料运算中心、虚拟货币矿机、AI运算及其他特殊用途的高效运算市场。

然而这个部门仅负责设计，代工业务部份会外包给其他晶圆代工厂，为了避免业务冲突及管理上考量，这个ASIC部门将独立分拆成子公司。

4. 财务状况：格罗方德营运亏损下无法在先进制程持续竞争，负债也正在攀升

格罗方德是由Mubadala Investment Company（沙乌地阿拉伯的主权基金之一）旗下Advanced Technology Investment Company（ATIC）100%持有的私人公司，无法取得个别财报，仅能从Mubadala Investment Company揭露的2017年财报来判别其营运状况。

但Lynn能掌握的线索不多，由于格罗方德是并入Mubadala的合并报表，2017年母公司营运为亏损5.6亿美元，且发现格罗方德的负债从2016年的1.45亿美元增加到2017年的2.09亿美元，Mubadala其他的投资项目负债金额没有显著增加。

由此判断，Mubadala的亏损可能部分来自格罗方德，晶圆代工业务持续在借钱投资。除此之外，格罗方德从2018年陆续传出裁员的消息，先前6月传言裁员5%，9月又说要裁另一波，财务状况应该不甚理想。

即使背后金主是阿拉伯的主权基金，不代表母公司允许格罗方德无限制的烧钱，成为基金的无底洞钱坑，格罗方德过去10年持续在亏损。因此在财务面来说，格罗方德投资7nm制程确实风险很大，特别是尚未实现获利以前，应该专注在营收主力的成熟制程，先求获利向投资人交代。

5. 全球第二大的格罗方德退出，未来晶圆代工产业是不是由台积电独霸了？

这项消息对于台积电是否为利多还有待观察。虽然未来7nm制程将由台积电独霸，但1~2年内晶圆代工厂的营收主力还是会停留在28nm至14nm制程的产品，格罗方德这次将资源集中投入在14/12nm系列产品，无非是瞄准市场规模最大的部分，直接跟台积电及其他晶圆代工厂竞争。

因此这些退出先进制程的晶圆代工厂，会与台积电在成熟制程展开更激烈的竞争。对于台积电来说，并不是完全有利的消息，短中期内反而有不利的影响。这场晶圆代工大战还会持续下去，只是随着先进制程的投资门槛越来越高，各家的策略不再一昧竞争先进制程，而是各自寻找产品利基点，分食这一块半导体市场大饼。