从格芯(GF)招股书看芯片代工业务有多艰难?

2021-10-08 12:53:30 来源:EETOP
放眼四方,我们很难找到比芯片制造更艰难的行业。这就是为什么过去制造自己的 CPU(通常是多种类型)的数十家服务器制造商不再运行自己的芯片,或者除了 IBM 和现在的 AWS 之外,基本消失殆尽的原因。

上周,Globalfoundries提交了F-1招股书,宣布将在纳斯达克上市。GF是由旧的AMD和IBM代工业务合并而成的,其中加入了一些特许半导体公司作为“调味品”,然后又去掉了一大堆IBM的“骨头”—以实现更多的利润。

自成立以来GF一直是私人控股公司,AMD 和阿布扎比政府是其两个唯一股东,我们从未了解过公司内部情况。而 F-1 文件只显示了过去三年的财务数据,因此它绝不是一个完整的数据集。格罗方德从 AMD 分拆出来,阿布扎比政府斥资约 230 亿美元收购了特许和 IBM 微电子,并投资于晶圆厂产能,将其从 28 纳米工艺推至低至 12 纳米,然后在7纳米处遇到了极紫外光刻(EUV)障碍,并决定停止继续推进。

从技术上讲,IBM在2015年向Globalfoundries支付了其代工业务的费用,现在以违约为由起诉,试图获得 25 亿美元的赔偿和损害赔偿。起诉讼背后的部分原因是,2018年8月,Globalfoundries暂停了其7纳米芯片的研制工作。这是很突然的,使得IBM和AMD不得不去寻找其他CPU芯片代工合作伙伴。AMD 将其核心交给了台积电,但让 Globalfoundries 为其“罗马”和“米兰”EPYC CPU 制造内存和 I/O 小芯片。IBM为其 Cirrus Power10芯片选择了三星代工,该芯片几周前首次出现在 "Denali"Power E1080大型机中。

当时,7纳米芯片的制造只有两种选择。英特尔在其10纳米工艺中受到延误的困扰,然后在7纳米工艺中也是如此,而且其相对较低的芯片产量很难赚钱--IBM每年只卖出几万块自己的Power和z芯片--再加上几年前游戏机计算和图形业务被AMD抢走,几乎决定了IBM微电子的命运。IBM没有现金或客户群来做自营或商业代工厂。

从Globalfoundries的数据来看,它在这里也能赚到钱是有争议的——即使芯片短缺猖獗,甚至台积电在老式代工工艺上也没有防范竞争。从它发布的财务数据来看,英特尔试图收购 Globalfoundries的可能性似乎大大降低了,这是几个月前的谣言。

坦率地说,如果英特尔将其代工财务数据与成品芯片财务数据分开的话,我们不知道英特尔代工服务是否能赚到钱。我们也不知道代工业务对三星的拖累有多大,但世界上总得有人来制造内存和闪存。台积电作为一个纯粹的代工企业似乎正在赚钱,我们在8月份谈到过这一点,截至6月份的第二季度收入增长28%,达到133.2亿美元,净利润为48.1亿美元,占收入的36.1%。这令人惊讶!这就是垄断先进工艺对一个芯片制造商的影响。但是,这需要在研究、开发和资本设备方面进行大量的投资,这就是为什么台积电现在在银行里有将近320亿美元的现金,不幸的是,这么多的钱也只能够建造一个半先进的晶圆厂。

即使你在这个代工游戏中很富有,你也会觉得很穷。这是因为,正如 Globalfoundries在其 F-1 文件中指出的那样,支持使用 EUV 技术制造五纳米级芯片的现代代工厂将耗资约 200 亿美元。你必须通过这个晶圆厂产出大量晶圆才能收回你的钱,一个过程的成功会给下一个过程带来成功(每个代工厂都希望)的现金。正如英特尔和 Globalfoundries所证明的那样,每家晶圆厂都在押注未来五年的产量,每一代工艺改进都押注于不确定的未来。英特尔有 10 纳米和 7 纳米的问题,Globalfoundries 有 22 纳米工艺和 14 纳米工艺的问题(根据IBM的说法),然后当其10纳米和7纳米的努力被证明对预期的产量来说成本太高时,它又被取消了。

Globalfoundries有很好的理由采取保守的做法。它不能以任何其他方式进行游戏。这就是为什么它最近的投资是温和的:10亿美元用于扩建其位于纽约马耳他的8号工厂(Fab 8),每年增加15万片晶圆的产能,另外10亿美元用于扩建位于德国德累斯顿的1号工厂(Fab 1)。8号工厂的扩建是为了平衡它在出售纽约东菲什基尔的10号工厂时将失去的产能,该工厂曾是IBM微电子公司的主要工厂,Globalfoundries将以4.3亿美元的价格出售给安森美半导体;该交易于2019年宣布,到2022年底应完全付清。

Globalfoundries 在新加坡经营着三个代工厂——Fab 7、Fab7H 和 GIGA+——并且有一个新的晶圆厂计划于 2023 年在该国上线,基于 300 毫米晶圆。还计划在纽约增设一座晶圆厂。所有这些晶圆厂建设都将通过“公私合作伙伴关系”获得资金,这意味着州政府和联邦政府将介入。鉴于到首次公开募股,阿布扎比政府似乎希望在半导体短缺的情况下套现,并套出一些Globalfoundries的股票,而不是向该公司注入数百亿美元,并希望以后兑现更大的套现。IPO的股票数量和发行价尚未确定,但自夏天以来,人们一直在谈论这家芯片制造商正在寻求250亿美元左右的估值,而IPO将是这一价值的一部分。

如果 Globalfoundries能赚更多的钱,那么获得更高的估值肯定会更容易。但事实是,我们从向美国证券交易委员会提交的 F-1 文件中了解到,该公司正在赔钱。就像2000年代末同一时代的许多初创公司仍然如此--我们想到的是企业存储领域的Nutanix和Pure Storage就是两个突出的例子。 

2018年,也就是Globalfoundries向IBM生产14纳米的Power9和22纳米的System z14大型机处理器,以及向AMD生产14纳米的 "Naples "EPYC 7001 CPU和 "Vega "和 "Navi "Radeon GPU时,收入仅略低于62亿美元。但是,由于运行工厂的高成本和非常高的研发成本(近9.262亿美元),因此亏损为 27.7 亿美元。

就在这一年,首席执行官Tom Caufield对Globalfoundries进行了 "战略重新定位",随后它以6.5亿美元(可能还有9000万美元的启动资金)将其定制ASIC业务(这是IBM微电子团队的一大块)出售给Marvell,并以未披露的金额将其位于新加坡的Fab 3E工厂出售给Vanguard Semiconductor。这是 7 纳米工艺飙升的时候,Globalfoundries表示要统治12纳米及更大的工艺世界,如果英特尔台积电和三星不忙于一直做先进的工艺,他们的服务就不会那么好。2019年,当安森美半导体完成出售East Fishkill Fab 10工厂的交易后,收入下降了6.2%,至58.1亿美元,毛损失增加了一些,但由于重组和削减37.1%的研发,净损失缩减至13.7亿美元。2020年,当IBM Power9和System z15处理器逐渐停产(后者是Power9的14纳米大型机芯片配套产品),AMD Naples销售完成后,收入又下降了16.6%,至48.5亿美元,总亏损增加了三分之一,但由于在工厂外进一步勒紧裤腰带,净亏损略微下降至 13.5 亿美元。

无论如何,Globalfoundries 都需要将收入提高到 2018 年的水平,而不是在 12 纳米和更大的几何尺寸上进行大量投资。所以问题就变成了:从 350 纳米到 12 纳米的工艺尺寸是否有足够的收入来赚取 70 亿美元的销售额并真正在这里创建一家盈利公司?我们的第二个问题是:Globalfoundries 能否获得足够的利润和足够的支持,再次成为领先的代工厂,从而使其在数据中心中变得更加有趣?

在过去的两年里,Globalfoundries已经能够获得少数客户,这些客户承诺在其晶圆厂生产各种设备--单一来源协议(Single-sourced),这在现在看来是很危险的--而且是定期量产,他们在各种晶体管几何形状和化学成分中使用了一堆不同的工艺,包括完全耗尽的绝缘体上的硅(由IBM在很久以前为Power芯片开发)和FinFET CMOS,以及硅锗和各种硅光子芯片。随着首次公开发行(IPO)计划的出炉,Globalfoundries对此类交易的收入承诺为195亿美元,其中100亿美元将从2022年至2023年,另外还有25亿美元的预付款,用于锁定工厂的生产时间和空间。

 

2020 年,单一来源业务占晶圆出货量的 61%,高于 2018 年的 41%——这意味着客户信任 Globalfoundries 的老式和成熟工艺,这些工艺非常适合他们正在制造的芯片。2021 年前六个月,Globalfoundries 的前十名客户是:高通、联发科、恩智浦、Qorvo、Cirrus Logic、AMD、Skyworks、村田、三星和博通。2018 年,单一来源协议占设计获胜的 69%;2020 年,在 Globalfoundries赢得的 350 个设计中,80% 是单一来源的。

Globalfoundries并没有在成熟工艺上挣扎--它在这方面确实很出色。也许,只是也许,当台积电英特尔和三星在追逐5纳米、3纳米以及天知道还有什么的时候,它将获得一些7纳米的经验和二手设备。

那么Globalfoundries在代工厂中处于什么位置?嗯,需要钱。这很明显,而且无论出于何种原因,阿布扎比政府对成为芯片巨头的热情远低于 2009 年。这是一项艰巨的业务,需要不断增加的财务、技术和情感承诺那几个有胃口。(HPC 业务和服务器业务也是如此)该公司的晶圆厂在 2020 年为 200 多个客户生产了大约 200 万片 300 毫米晶圆,并且客户群和晶圆数量正在以同样的速度增长能够。虽然该公司拥有超过 10,000 项专利,但得益于从AMD和IBM获得的专利组合,它将需要转向更小的流程,这意味着要么进行研发,要么购买。芯片封装和设计方面的专业知识可能会派上用场,但它把后者卖给了Marvell。。有时候,为了不被冻死,你不得不烧掉家具。

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