半年巨虧13.5億美元,Global Foundries從AMD分拆以後經歷了什麼?

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根據阿聯阿布達比先進技術投資公司(ATIC),即現在的穆巴達拉發展公司(Mubadala)9月發布的2016年上半年度財務報表顯示,其半導體技術事業分部(主要是Global Foundries)凈虧損達13.5億美元,與2015年上半年相比,凈虧損大幅增長67%,超過2015年,整年虧損13億美元。

2015作為晶圓代工廠排名第二的晶圓廠,Global Foundries目前的表現無疑是讓人失望的。

在全球晶圓廠都在受惠於IC產業,尤其是中國IC產業迅猛發展的大環境下,Global Foundries卻不進反退,我們來回顧一下GlobalFoundries近些年的發展歷程,看究竟它從AMD分拆以後,經歷了什麼。

Global Foundries的歷史沿革

GlobalFoundries原來是AMD的晶圓部門,在2008年的時候,AMD當時的CEO魯毅智(Ruiz)賣掉了AMD自己的晶圓廠,買主是阿布達比的ATIC。

這筆涉及84億美元的交易在成交以後,AMD就將現有的所有晶片製造設備都將移交給新公司,包括在德國德勒斯登的兩座晶圓廠和相關資產、智慧財產權,以及正在規劃中的紐約州晶圓廠,總價值約24億美元。

同時,AMD現有的大約12億美元債務也將由新公司承擔。

新公司成立初期主要承擔AMD處理器和圖形晶片的製造,之後會承接其他半導體企業的外包訂單。

2009年3月2日,一個全新的晶圓廠GlobalFoundries就成立了。

2010年1月13日,GLOBALFOUNDRIES收購了新加坡特許半導體。

2013年資本支出約45億美元,28 納米製程導入客戶數已達12家,包括超微及中國大陸手機晶片廠Rockchip等。

2013年各製程的營收比重為,45納米以下占56%、55/65納米製程占19%、90納米及0.18微米占19%、0.18微米以下占6%。

至2014上半年,8吋晶圓廠訂單滿載,公司看好產業景氣,決議將旗下新加坡六廠從8吋廠升級為12吋晶圓廠,其設備來源為2013年買下DRAM廠茂德中科12吋機台設備,預計有6成產能為12吋、40納米產能為8吋,廠房12吋與8吋廠年產能分別為100萬片及30萬片,公司規劃製程技術由0.11~0.13微米進階到40納米。

其中,12吋將應用在LCD驅動IC、電源管理IC等市場,近兩年資本支出將達10億美元。

2014年10月20日,公司收購IBM全球商業化半導體技術業務,包括其智慧財產權、技術人員及微電子業務的所有技術。

另外公司也將在未來10年內提供22納米、14納米及10納米之技術予IBM,主要為IBM供應Power處理器。

從創建至今,Global Foundries的凈利潤率始終是負數,2016年上半年更是跌入谷底,達到-54%。

正如芯謀研究顧文軍分析,巨大的研發投入、昂貴的設備和折舊費用對Global Foundries來說,像滾雪球一般,越來越大。

在超過200億美元後,不投入的話,前功盡棄打水漂;再投入仍是盈利無期。

Global Foundries實則已陷入一個惡性循環。

作為全球第二大晶圓代工廠,截止至2016年6月30日,Global Foundries資產總額203億美元,負債總額43億美元,權益負債比約27%,不由讓人對Global Foundries的前景產生擔憂。

而在過去的幾年,Global Foundries雖然位居全球晶圓廠全幾名,但是在製程方面,他其實是逐漸落後於競爭對手,尤其是和第一名台積電的差距越拉越大,於是在市場上的競爭力優勢越發降低,於是Global Foundries只能求變。

接管IBM製造業務,引進新技術

製程落後的Global Foundries除了強攻新技術,也在過去幾年一直尋求交易,在2014年,他們接管了IBM的半導體製造業務,也從IBM取得半導體設計能力。

在這個交易中,IBM給Global foundries公司支付15億美元,作為接盤費用。

對於Global Foundries來說,拿下IBM應該不在於其工廠,更重要的是IBM所積累的專利和技術,這有利於他們推進其製程進度,緊跟競爭者。

以目前立體鰭式電晶體(3D-FinFET)研發為例,即可窺探出IBM的研發能量。

為解決過去平面式電晶體漏電流的問題,發展出立體式的電晶體結構,FinFET(英特爾(Intel)稱之為Tri-Gate)。

目前全球在FinFET設計與製程技術開發的競爭中,英特爾仍為領導廠商,而至今可與英特爾一較高下的,非IBM莫屬。

IBM與英特爾製程技術上最大的差異,則是使用絕緣層覆矽(Silicon On Insulator, SOI)基板,雖然SOI基板較英特爾所使用的塊狀基板(Bulk Substrate)成本高出許多,但SOI可大幅減少製程步驟,以及降低操作電壓達到低功耗晶片的製作效益。

由此可知,IBM所具有的研發能力不可小覷,關於英特爾與IBM的FinFET電晶體剖面圖比較如圖1所示,目前兩種不同的基板各有優缺點,誰可勝出,仍需要時間以及市場上的驗證。

藉由這一樁合併案,Global Foundries將具有優先使用IBM與位於美國紐約州Albany納米科學暨工程學院(Colleges of Nanoscale Science and Engineering, CNSE)共同研發專案結果的權利,其中令人矚目的是IBM將與CNSE共同開發的下世代微影技術。

那麼在兩家不同企業技術整合方面,目前Global Foundries14納米FinFET製程技術的主要來源為三星電子(SamsungElectronics)。

其實Globalfoundries當時原計劃自己推出14nm-XM工藝,但宣布之後就沒了下文,最終自己的工藝腹死胎中,他們直接選擇了三星的14nm FinFET工藝,藉助後者豐富的經驗和成熟的工藝突圍。

未來IBM與Global Foundries在FinFET技術的發展方向應該會朝向於支援與整合三星電子的技術。

但按照2014年年底分析師的報導,Global Foundries的晶圓廠當時14nm尚未準備完畢,且進度恐怕會拖延一至兩季。

部分設備業者猜測,財務或良率等問題,可能是拖延進度的主因。

而在2015年中,GlobalFoundries已經開始使用14nm FinFET(14LPE)工藝為它們的客戶量產晶片。

Global Foundries表示它們的14nm半導體產能可以比肩三星(Samsung Foundry)。

GlobalFoundries的發言人Jason Gorss表示,他們的14nm爬坡量產已經步入正軌,產能可以等同於盟友三星。

Global Foundries沒有透露他們每個月能使用14nm LPE工藝生產出多少塊晶圓,但該公司表示,用於14nmFinFET工藝商業生產的部分重要設備已經安裝好。

也就是在2015年,Global Foundries超越聯電,爬上了晶圓代工廠二哥的位置。

但對於Global Foundries來說,這是不夠的,因為據媒體披露,自從2008年從AMD分拆出來之後,它一直表現不佳,2014年虧損更是高達15億美元,2013年也虧了9億美金。

因此GlobalFoundries要多種方式求變。

強攻FD-SOI,實現彎道超車?

與三星聯手搞定14nm FinFET並獲得AMDCPU/GPU全面採納,又與AMD簽訂五年晶圓供應合約共同開發7nm工藝,習慣性炸雷的GlobalFoundries最近有點春風得意的感覺,接下來又要進軍12nm工藝了,但走的是道路有些特殊:FD-SOI(全耗盡型絕緣層上矽)。

大家都知道,目前半導體工藝已經全面從2D電晶體轉向3D電晶體,Intel、台積電、三星以及GF自己都在做。

另一方面,AMD雖然工藝上一直落後,但有個獨門秘籍那就是SOI(絕緣層上矽),當年與藍色巨人IBM合作搞的,可以將工藝提高半代水平,其優秀表現也是有目共睹的。

不過,AMD進入32nm之後就拋棄了SOI,不過獨立後的GF一直保留著SOI技術,還收購了IBM的相關技術,後者最新的Power8就是採用22nmSOI工藝製造的。

GF此前已經全球第一家實現22nm FD-SOI(22FDX),號稱性能功耗指標堪比22nm FinFET,但是製造成本與28nmm相當,適用於物聯網、移動晶片、RF射頻、網絡晶片等,已經拿下50多家客戶,2017年第一季度量產。

現在,GF又宣布了全新的12nmFD-SOI(12FDX)工藝,計劃2019年投入量產。

GF表示,12FDX工藝的性能等同於10nmFinFET,但是功耗和成本低於16nm FinFET,相比現有FinFET工藝性能提升15%,功耗降低50%,掩膜成本比10nmFinFET減少40%!

它還將提供業界最寬泛的動態電壓,通過軟體控制電晶體大大提升設計彈性,在高負載時可提供最高性能,靜態時則具備更高能效。

該工藝也是針對低功耗平台的,包括移動計算、5G互連、人工智慧、自動駕駛等等,中國中科院上海微電子研究所、NXP半導體、VeriSilicon半導體、CEATech、Soitec等都參與了合作。

GF正在德國德勒斯登Fab 1晶圓廠推進12FDX工藝的研發,預計2019年上半年完成首批流片,並在當年投入量產。

簡單來說,GF現在是兩條腿走路:低功耗方面主打22/12DFX,尤其後者可以替代10nm FinFET;高性能方面直接進軍7nmFinFET。

搶中國集成電路紅利,與重慶合建晶圓廠

在今年五月份,重慶市與全球著名集成電路企業Global Foundries簽署諒解備忘錄,雙方將在重慶共同組建合資公司,生產300毫米晶片。

按照計劃,這個項目包括運用在Global Foundries新加坡工廠的成熟工藝技術,將一個現有半導體工廠升級為12英寸晶圓製造廠。

這個合資企業將直接採購現代化先進設備節省產品上市時間,預計將於2017年投產。

據悉,重慶市政府將提供土地與現有廠房,Global Foundries將負責技術的升級,現有廠房將從8 吋晶圓廠,提升為12 寸晶圓廠,根據消息,該現有廠房為台灣DRAM 廠茂德出售的舊廠房,Global Foundries指稱,屆時將采新加坡廠的生產驗證技術。

官方預計,該廠房於2017 年即可重新啟用、量產,但GlobalFoundries未透露新廠採用的技術節點、初期產能等資訊。

雖然GF在中國市場的進步比較緩慢,但最起碼也走出了重要的一步。

展望

作為AMD的緊密合作夥伴,當年AMD能夠和Intel一爭高下,其晶圓廠的貢獻功不可沒。

最近GlobalFoundries似乎一直不盡順暢,但肉眼所看,這幾年無論在資金和技術方面,Global Foundries都在一直加大投入,FD-SOI方面也是進展喜人,早前更是宣布跳過10nm,直接進攻7nm。

在中國的投資和合作更是堅定了Global Foundries重新崛起的決心是舉目可見的。

至於未來表現如何,就留待時間驗證了。

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