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三星也要自研GPU,传统Fabless的明天会好吗

王剑通 ·2017-05-26 08:50·半导体行业观察
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导言

近日三星宣布自研GPU,预计2~3年后就能看到三星家的GPU了。三星目前使用的GPU是ARM Mali和Imagination的PowerVR GPU。无独有偶,就在上个月,苹果也告知Imagination未来15~24个月后将停止使用其GPU设计。从苹果、三星、华为以及小米自研CPU,到现在苹果和三星又要开始自研GPU,抢食GPU芯片市场。面对终端电子产品供应商不断发起的挑战,传统Fabless的明天会好吗?


Fabless的发家史


在半导体行业主要存在三种商业模式,分别是IDM、Foundry以及Fabless。IDM(integrate Design manufacture)主要是指集成设计、制造封装测试一整条产业链于一体的半导体厂商,主要公司有intel、三星等。而Foundry是指只做芯片加工制造,而不做设计的企业,如台积电、GlobalFoundry等。Fabless则是指只做芯片设计而不做制造的企业,主要公司有高通、Nvidia、博通等。


始于上世纪五六十年代发明的半导体技术,由于技术新颖,工艺复杂,开始时掌握这门技术的企业极少,专业门槛极高。在当时从产品设计到设备材料生产、加工制造技术没有任何成熟的产品市场上可供买卖,因此任何一家进入半导体领域的企业都需要掌握从设计到制造以及封装测试整条产业链的技术。一开始这些IDM公司都是依附于集团之下,后来随着市场规模逐步扩大,此时专业IDM公司才开始独立出去。各IDM企业之间相互竞争,此时就有企业开始被淘汰,也有企业将其业务开始进行分拆,以保持竞争力,从下图可以看出分拆情况。



随着IDM竞争越发激烈,分拆进一步演化,终于在1982年全球第一家专业Fabless公司LSI Logic成立,五年后全球第一家Pure-play Foundry公司台积电成立,开启半导体产业发展的重要模式--Fabless+Foundry模式,并开始对IDM公司形成冲击 。


然而Fabless的发展历程也非一帆风顺。Fabless刚开始成立时,主要是利用IDM的剩余产能进行设计制造,但是考虑到技术秘密泄露问题,当时Fabless到IDM厂商投片,那叫一个担惊受怕,总担心自己的技术秘密会不会泄露。直到后来台积电的出现,这个问题才得以解决,因为台积电只做代工,不会与客户存在任何竞争关系,因此此时的Fabless就特别愿意到台积电投片。虽然在台积电在刚开始时工艺上落后了IDM厂有两代之多,但是随着研发的不断加强,不断缩小与IDM的工艺差距,到现在台积电已经同因特尔、三星这样的IDM厂商达到相同的工艺技术,甚至大有超越IDM厂商趋势。


早在1994年Jodi Shelton女士与六家Fabless公司的CEO组建无晶厂半导体联盟,(Fabless Semiconductor Association,简称 FSA,旨在把Fabless模式推向全球化。至2007年12月FSA转变成全球半导体联盟(Global Semiconductor Alliance),简称GSA。至此Fabless发展达到全新高度。根据2016年全球十大半导体厂商排名,Fabless占据了三席。



Fabless的优势


Fabless能在这么短的时间内发展如此迅速得益以下四大优势:


第一是凭借快速的设计能力,Fabless在市场上比IDM更快地设计出市场所需要的产品,占得市场先机。IDM由于涉及到整条产业链技术,在市场反应速度上不及Fabless。

第二是Fabless自身设计技术与Foundry制造技术同步发展,以高通为例,在130纳米时高通与IDM之间的差距为24个月,但工艺进步到45纳米时差距已经缩短至3个月的差距。


第三是与集成电路设计业相关配套技术成熟,如FPGA的验证技术,IP产业成熟。FPGA验证技术可用于在芯片流片前提前验证设计代码是否正确,有利于提高产品设计的可靠性。而IP产业成熟意味着市场上可供选择的IP种类多,可以有效缩短Fabless设计周期。这些对于提升Fabless竞争力具有显著作用。


第四是由于Fabless是轻资产企业,其抗风险能力要高于IDM企业。特别是在进入28nm之后,投资先进制造工艺成本越来越高,风险越来越高,很多IDM厂商如TI、NXP等纷纷选择放弃28nm工艺研发,走fablite路线。


Fabless的劣势


介绍了Fabless优势,为了全面解析Fabless,下面介绍Fabless的劣势,至少其包括以下三大劣势:


第一是严重依靠终端电子产品供应商,作为产业上游企业,容易受到下游市场的波动而不稳定。


第二是面对高昂的设计费用没有讨价还价余地,虽然电子消费产品随着摩尔定律的前进价格不断降低,但是代工企业的代工价格却始终没有降低,而且随着工艺尺寸的降低,设计投入资本越来越高,设计门槛越来越高,这个矛盾也将使Fabless的生存变得更加艰难。


第三是严重依赖第三方IP以及第三方设计EDA工具,逐渐丧失设计能力。随着IC设计的复杂性逐渐增加,Fabless对于第三方IP以及EDA技术的依赖加大,如不加以注意,自身独特的设计能力将开始逐渐丧失。


当前局势


尽管当前Fabless取得了骄人成绩,在世界前十大半导体厂商中占据三席。但是也应该看到今天Fabless的处境并不乐观。

去年ADI收购了linear,要知道linear一直是模拟领域的匠才,长期保持着非常高的利润率。另外一则收购消息是ARM被软银收购。在移动领域IP市场占有率高达90%的ARM也选择被收购。随着Fabless巨头不断地被收购,传统Fabless正在逐渐失去话语权。

而根据市场研究机构IC Insights的数据显示,2015年全球芯片供货商排行榜上,出现了IDM表现胜过Fabless的情况。这种情况在近25年中是第二次出现。2015年出现IDM的表现强于Fabless的原因在于三星手机没有采用高通的处理器芯片,使用自家设计的Exynos芯片。


不仅面对来自IDM的挑战,Fabless也面临着终端电子产品供应商如苹果、三星、华为、小米等公司的挑战。面对手机市场越来越严重的同质化现象,各大巨头纷纷开始寻求差异化设计,开始自行研发处理器芯片。目前苹果已经进入全球前二十大半导体厂商队列。如果扣除3家半导体代工厂商,海思也能进入2016年全球二十大半导体厂商队列。而现在Fabless的GPU设计也在面临着当初CPU的困境。

再看另一组数据,根据拓璞产业研究院2016年11月的数据,全球Fabless销售额于2014年为880亿美元,增长7.1%,2015年销售额为805亿美元,下降8.5%及估计2016年Fabless销售额为775亿美元,再次下降3.2%。2015年以及2016年全球半导体销售额基本持平,而Fabless销售额却出现了大幅连续下滑。


此时有人就在鼓吹,通行数十年的Fabless+Foundry的游戏规则有可能会被改写成终端厂商+Foundry的模式。也许没那么快,但是这个现象不能忽略。

Fabless路在何方

第一Fabless公司必须要寻求突破关键IP,实现差异化设计,方能赢得市场,只有狠抓关键IP核应用才会有出路。因为随着IP核在SOC中所占比重日益增加,导致SOC的产品的技术含量越来越低,这就意味着SOC对IP核的依赖程度越高,Fabless的设计能力越低。

第二,广泛联系产业链上下游相关技术厂商,努力打造属于自己的生态系统,提升竞争力。现在单纯依靠硬件软件征战市场的生存空间越来越小,厂商与厂商之间的竞争已经升级到生态系统及产业链的竞争。谁能抓住战略制高点,谁就能赢得未来。

第三,贴近市场,把握需求。Fabless相对IDM的优势在于其灵活性,能够快速响应市场需求,而这也是Fabless的核心竞争力。在未来面对越来越多样化的市场需求,在面对来自终端设备的供应商的挑战,Fabless需要有更高市场敏感性才有机会胜出。

关于Fabless的明天众说纷纭,但是传统Fabless的明天好坏最终还是取决于Fabless能否持续为消费者创造价值。


今天是《半导体行业观察》为您分享的第1289期内容,欢迎关注。

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