2021年2月22日，大概從2020年第三季度時(shí)，各大晶圓廠產(chǎn)能緊缺的消息層出不窮，而最近美國(guó)得克薩斯州因?yàn)楸┭┮u擊造成了電力短缺，從而導(dǎo)致三星、NXP、英飛凌等廠商的工廠陸續(xù)停工。這在加劇產(chǎn)能緊張的同時(shí)也大大沖擊了眾多無(wú)廠模式的芯片公司，而像Intel這樣的有廠模式公司則受到相關(guān)的影響較小。近期Intel新任CEO帕特·蓋爾辛格表示：“我們2023年的大部分產(chǎn)品將會(huì)在內(nèi)部制造?！边@其實(shí)也暗示著Intel很有可能不會(huì)走向：“無(wú)廠模式”的發(fā)展道路。而業(yè)界其它很多半導(dǎo)體公司早已走上了無(wú)廠模式的發(fā)展道路，比如AMD、NVIDIA、華為。那么在這次晶圓廠產(chǎn)能緊缺的沖擊后無(wú)廠模式還會(huì)是半導(dǎo)體行業(yè)的未來(lái)嗎？

什么是無(wú)廠模式？

芯片廠商的工作可以大致分成兩個(gè)部分，芯片的設(shè)計(jì)和芯片的制造。芯片設(shè)計(jì)對(duì)工作場(chǎng)所要求不太高，而芯片的制造則需要晶圓廠。無(wú)廠模式也就是指沒(méi)有晶圓廠，芯片的制造工作外包給其它廠商。或者用一個(gè)更加流行的詞來(lái)形容，就是OEM（Original Equipment Manufacturer）。

以AMD的銳龍 9 5950X 臺(tái)式處理器為例，芯片的設(shè)計(jì)部分是由AMD完成的，而芯片的制造則是由像臺(tái)積電（TSMC）這樣的晶圓代工廠進(jìn)行的。因此AMD就是一家無(wú)晶圓廠模式公司。

業(yè)界除了無(wú)廠模式，還有IP授權(quán)模式和IDM模式。

英國(guó)ARM公司的IP授權(quán)模式主要分為三種：

1、使用層級(jí)授權(quán)-可使用封裝好的ARM芯片，而不能進(jìn)行任何修改。

2、內(nèi)核層級(jí)授權(quán)-可基于購(gòu)買的ARM內(nèi)核進(jìn)行芯片開(kāi)發(fā)。設(shè)計(jì)，有一定的自主開(kāi)發(fā)權(quán)。

3、架構(gòu)/指令集層級(jí)授權(quán)-可對(duì)ARM架構(gòu)進(jìn)行改造，甚至對(duì)ARM指令集進(jìn)行擴(kuò)展或縮減。

拿學(xué)生完成作業(yè)舉個(gè)例子吧，班上有個(gè)學(xué)習(xí)比較差的同學(xué)叫小明，他找學(xué)霸要作業(yè)來(lái)抄。學(xué)霸的作業(yè)寫得非常好，所以他原封不動(dòng)抄了，然后改了個(gè)名字交上去了（找晶圓廠流片），這是使用層級(jí)授權(quán)。但是后來(lái)，學(xué)霸覺(jué)得這樣直接抄不太好，所以之后只給小明抄主要的公式，最后的數(shù)據(jù)以及其它部分需要小明自己完成，這是內(nèi)核層級(jí)授權(quán)。最后，學(xué)霸覺(jué)得授人以魚(yú)不如授人以漁，所以開(kāi)始教小明好好學(xué)習(xí)，對(duì)于作業(yè)只教給小明基本的解題思路，剩下的都要由小明去完成，這是架構(gòu)/指令集層級(jí)授權(quán)。由此可見(jiàn)，架構(gòu)/指令集層級(jí)授權(quán)開(kāi)發(fā)難度是最大的，但自由度也是最高的。

IDM模式是指涵蓋了IC設(shè)計(jì)、IC制造、封裝測(cè)試等各個(gè)環(huán)節(jié)的廠商，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是自己設(shè)計(jì)自己制造，一條龍生產(chǎn)。像Intel、三星就是比較典型的IDM廠商。

無(wú)廠模式的優(yōu)勢(shì)

隨著半導(dǎo)體工藝的進(jìn)步，先進(jìn)工藝的各種成本越來(lái)越高。如果想要組建一個(gè)先進(jìn)的晶圓廠，就需要花費(fèi)高昂的費(fèi)用去購(gòu)買各種先進(jìn)的半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備。同時(shí)后期設(shè)備的維護(hù)、折舊，以及新工藝的開(kāi)發(fā)還需要消耗更多的資金。

另一方面就是產(chǎn)能分配了，對(duì)于晶圓廠來(lái)說(shuō)，要想獲得更高的利潤(rùn)就需要讓晶圓廠的設(shè)備滿負(fù)荷運(yùn)行。而在過(guò)去的有廠模式下，自家的芯片訂單往往不能占滿自家晶圓廠的產(chǎn)能。雖然有些廠商也在出售晶圓和部分晶圓廠產(chǎn)能，但還是不能使晶圓廠的資源得到充分的利用，造成了資源上的浪費(fèi)。

舉個(gè)例子，我們打車回家一次的費(fèi)用是20元，但如果是自己開(kāi)車回家的話可能就是3塊的油錢。無(wú)廠模式就像每天打車回家的人，而有廠模式則是自己開(kāi)車回家的人。如果要自己開(kāi)車回家的話，首先就需要花幾萬(wàn)甚至十幾萬(wàn)買一輛車，同時(shí)維護(hù)車輛還需要一定的費(fèi)用支出。這就像組建一個(gè)晶圓廠需要高昂的費(fèi)用一樣。

那么這種情況買不買車呢？回家的次數(shù)就很重要了，如果經(jīng)常回家肯定是買車合算，因?yàn)樽约洪_(kāi)車的單次成本會(huì)比較低。但如果回家次數(shù)少呢，那肯定打車合適。

其中x軸為坐車次數(shù)，y為費(fèi)用，紅線為買車方案，綠線為打車方案

粗略計(jì)算一下吧，假設(shè)上下班打車一次花20元，買車需要8萬(wàn)元，開(kāi)車回家則是3元油錢，一年工作日為251天（以2020年為例），一天往返兩次。那么你如果選擇買車并且只是用來(lái)上下班的話至少需要9年才能比打車更省錢。因此在半導(dǎo)體行業(yè)“造不如買，買不如租”的策略非常盛行。

另外對(duì)于大多數(shù)廠商來(lái)說(shuō)產(chǎn)能肯定是用不完的，把部分產(chǎn)能賣出去也是一種止損的方式，就像買了汽車之后回家路上接順風(fēng)車的生意。

所以這就造成了很多廠商走向了無(wú)廠模式，對(duì)于新廠商來(lái)說(shuō)，他們可能真掏不起買車的成本，無(wú)廠模式顯然能夠降低創(chuàng)業(yè)的資金門檻。而對(duì)于一些老牌廠商來(lái)說(shuō)，自己的晶圓廠產(chǎn)能利用率低，而且更新?lián)Q代成本也很高，那么逐漸放棄晶圓廠走向無(wú)廠模式也是個(gè)不錯(cuò)的主意。因?yàn)檫@些原因，無(wú)廠模式逐漸變?yōu)榱藰I(yè)界的主旋律。

IDM模式（有廠模式）

雖然無(wú)廠模式逐漸變?yōu)榱藰I(yè)界的主旋律，但有廠模式也絕非一無(wú)是處。

首先隨著半導(dǎo)體工藝的進(jìn)步，先進(jìn)工藝的代工費(fèi)用越來(lái)越高。如果芯片制造外包給晶圓廠，那這就是費(fèi)用。但如果這部分由自己制造，那就是利潤(rùn)。

三星就是比較典型的例子，在2020年晶圓代工廠營(yíng)收排名中三星排名第二，僅次于排名第一的臺(tái)積電。三星的晶圓廠不光能給自己造芯片，同時(shí)也為其它芯片設(shè)計(jì)公司提供代工服務(wù)，比如英偉達(dá)的RTX 30系顯卡核心芯片就是由三星制造的。

比起有廠模式，無(wú)廠模式還有一個(gè)弊病，那就是芯片制造外包給晶圓廠時(shí)，需要等待排期。每個(gè)晶圓廠的產(chǎn)能是有限的，因此其它廠商來(lái)找晶圓廠造芯片是需要排隊(duì)的，因此就給最終產(chǎn)品上市以及供貨帶來(lái)不可控因素。典型的問(wèn)題就是產(chǎn)品缺貨，比如像去年的英偉達(dá)顯卡缺貨。對(duì)于這種問(wèn)題，像自有晶圓廠的Intel應(yīng)對(duì)起來(lái)就會(huì)自如很多。

芯謀研究的顧文軍就在微博上發(fā)文表示，“一個(gè)設(shè)計(jì)公司的老總為了拿到產(chǎn)能竟然給代工廠的高管下跪！”

有廠模式的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是可以獨(dú)占先進(jìn)工藝。對(duì)于芯片產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)和制造，二者得一可得天下。對(duì)于無(wú)廠模式來(lái)說(shuō)，大家都只能選擇代工晶圓廠，因此在芯片制造方面都處于同一水平線上，所以只能通過(guò)設(shè)計(jì)來(lái)提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。但有廠模式就不同了，因?yàn)樽杂芯A廠，所以可以采用和其它代工廠不同的工藝。當(dāng)自家晶圓廠工藝水平超過(guò)代工晶圓廠時(shí)，自家的產(chǎn)品必然從中獲益。

但這其實(shí)也是一把雙刃劍，自有晶圓廠的技術(shù)需要在業(yè)界保持領(lǐng)先才能獲得這樣的優(yōu)勢(shì)，如果技術(shù)被其它代工廠超過(guò)，則會(huì)成為自家產(chǎn)品的劣勢(shì)。同時(shí)因?yàn)榧夹g(shù)標(biāo)準(zhǔn)不同，短時(shí)間內(nèi)還不可能將自家產(chǎn)品轉(zhuǎn)移到其它代工廠進(jìn)行生產(chǎn)。簡(jiǎn)而言之就是有廠模式需要承擔(dān)半導(dǎo)體工藝開(kāi)發(fā)失敗的風(fēng)險(xiǎn)，而無(wú)廠模式則不需要承擔(dān)此風(fēng)險(xiǎn)。

未來(lái)之路

如果要對(duì)比無(wú)廠模式和有廠模式，大家很容易想到Intel和AMD。但是在這場(chǎng)對(duì)比中也許應(yīng)該加入一家公司，那就是華為。華為海思長(zhǎng)期采用的就是無(wú)廠模式，其芯片主要由臺(tái)積電制造。之前的華為吃到了無(wú)廠模式的甜頭，無(wú)廠模式降低了進(jìn)入半導(dǎo)體行業(yè)的資金門檻，也給華為省下了建晶圓廠和開(kāi)發(fā)先進(jìn)工藝的錢。

但在美國(guó)一紙禁令之后，就被芯片制造卡了脖子。那么對(duì)于此時(shí)的華為來(lái)說(shuō)，無(wú)廠模式已經(jīng)不香了。

Xilinx（賽靈思）作為無(wú)廠化的早期推行者，當(dāng)時(shí)計(jì)劃“在年收入達(dá)到5000萬(wàn)美元時(shí)自建晶圓廠，并確保總有第二供應(yīng)商待命?！钡请S著工藝的不斷進(jìn)步，不少晶圓廠發(fā)展的速度開(kāi)始變慢甚至停滯，對(duì)于華為來(lái)說(shuō)已經(jīng)很難找到第二供應(yīng)商了。

無(wú)廠模式如果從供應(yīng)鏈的角度看，其在風(fēng)險(xiǎn)控制方面具有先天缺陷。芯片制造押寶在其它公司始終是有風(fēng)險(xiǎn)的，即使遇不到像華為這樣的斷供情況，就地漲價(jià)和延期交付也會(huì)造成不小的麻煩。

對(duì)于芯片制造行業(yè)，一定要把高端芯片制造同普通芯片制造劃分清楚，這個(gè)觀點(diǎn)其實(shí)很多人比較模糊。高端芯片制造行業(yè)是塊蛋糕，因?yàn)榧夹g(shù)資金的門檻問(wèn)題，這不是所有人都能吃到的蛋糕。而普通芯片制造是塊饅頭，直至今日成熟工藝的市場(chǎng)份額占比依舊很高，腳踏實(shí)地吃這塊饅頭是餓不死的。我們真正該注意的是一些拿著造饅頭的機(jī)器但卻想吃蛋糕的人。

對(duì)于未來(lái)，可能會(huì)涌現(xiàn)出極少數(shù)從事高端芯片制造的企業(yè)，但大多數(shù)還是只能從事普通芯片制造。即使有些芯片設(shè)計(jì)廠商想要染指芯片制造行業(yè)，也很可能在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間里只能制造普通芯片而非高端芯片。
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