蔡南雄：IDM 或Foundry ，这是个问题。
2017-08-28
15:13:54
来源: 半导体行业观察
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未来我国还将建很多新的集成电路制造公司，那么这些新公司的经营方式到底应该是IDM还是 Foundry，业界众说纷纭，本文是作者个人的看法，供大家参考。
集成电路产业的本质是把各种自动化或智能化整机产品需要的各种不同的功能，经过电路设计和生产的过程,制造成集成块，供整机组装厂生产出整机产品。设计和制造是实现所有工业产品的两大环节 ：设计环节是把目标产品绘成图（如成套的掩模板），制造环节是按设计的图做出实体的产品。两者的工作性质大有区别，兹分析如下:
专业和工作内容的差异
集成电路的设计工作是把整机的功能，包括电源管理、资料存取、逻辑运算、讯息传感、输出驱动和显示等，利用电子电路设计的专业知识，具体实现成不同的电路功能族群，而每一电路功能族群又都因为要使不同整机应用的设计最佳化，衍生出一系列功能相似但规格不同的分支产品，因此每一电路功能族群逐渐庞大起来，目前世界上有数万种集成电路。
有些功能族群---比如像脑细胞功能的内存族群---通用于很多不同的整机，因此同一产品需求数量庞大，是为通用产品(Commodity Product)。另外有些分支产品---比如用于不同压降的电源管理或输出驱动产品---则常常隨整机不同的应用场合而变化，个别产品的需求量就小很多，是为特定应用集成电路(ASIC Product) 。
至于集成电路制造从事的工作则是开发出适合生产上述各种产品的工艺架构（process architecture），及往后的批量生产。工艺架构整合很多不同的单元工艺，不同电路功能族群的工艺架构的整合方式有相当的不同，比如生产内存和生产电源管理的工艺架构就有明显区别。
组成工艺架构的单元工艺至少包括:高温化学和物理处理、气态化学反应、液态化学反应、固态物理溅射、高真空、高电压、精密光学成像、精密抛光、微米线条的电子量测、主动和被动电子元件的电性量测等。一块集成电路从无到有，就是在从事个别单元工艺的设备之间，一共反复来回数百多次操作的结果。量产的产品每一批新的投片都是一次新的反复操作，每次新的反复操作都必须保证片与片之间、批与批之间近乎完美的重复，否则很可能全部报废!
集成电路制造的工艺单元多且深奥，每一个单元工艺都牵涉到复杂的物理、化学、材料学原理对硅片加工技术的应用,也都深入到最基本的原子、分子、电子理论, 负责的工程师不但都必须学有专精，而且门类诸多，专业工程师（作业员或行政人员不算）需求规模在百人以上。这和设计环节不相同，设计环节需要的人才的专业相对来说较为单一，主要是学有专精的电子电路设计、测试和布图等人才，一家独立自主的设计公司，优秀的专业工程师需求规模可以不到十人。
资产结构和经济规模的差异
因为产品种类的不同，一家有经济规模的“无厂设计公司”（Fabless）的资产可以从数百万到数亿人民币。主要用在仿真用的电脑或工作站、仿真软件、产品研发测试机台，运营资金主要用在产品开始量产前的开发费用，和开始销售后的代工费用。
而一家有经济规模的“纯晶圆生产公司”（pure Foundry），从六英寸到十二英寸，资产可以从小十亿到数百亿人民币，是无厂设计公司的百倍以上。主要用在购置种类和数量繁多、精密昂贵的生产设备，和规格要求非常严格的厂房车间和动力设施。运营资金主要用在运营过程中的销售、研发支出，和与生产相关的各种材料和动力费用。
这里所谓的“有经济规模”，是指企业销售产品有足够的数量，其积累的利润，不但足以支付须要现金的生产成本，还要能回收期初投入大量资金购置的资产的折旧计提，更要能在市场正常波动下还能维持不亏损。
因为企业销售的产品，在设计公司是由采购来的晶圆切割下来后封装好的集成块，在晶圆代工公司是代工生产的晶圆片，因此集成电路产业的经济规模可以统一以销售的晶圆片数来衡量。
由于资产结构的差异，特别是制造企业的固定资产的折旧擹提是设计企业的百倍以上，因此两者的“经济规模”差别很大。为避免冗长繁琐的理论和市场分析而迷失重点，且方便记忆，“无厂设计公司”和 “纯晶圆生产公司”的“经济规模”应分别在整数的一千片和两万片以上。因此，为避免大量亏损，要从事IDM形式的集成电路企业必须有自己单独承担月需求两万片以上的能力，而如果要从事纯晶圆生产则必须有招揽来月需求两万片以上订单的能力。
这数目当然和企业整体的经营效益、资金来源、股东期待、市场环境、目标产品等等因素的不同会有变动，但重点仍然是：“纯晶圆生产公司”的“经济规模”是“无厂设计公司”的十倍以上。因此如果有长期对晶圆销售数量的积累，无论是原来的“纯晶圆生产公司”或“无厂设计公司”要转型设计和生产兼顾的IDM，或者是要开始新的IDM集成电路企业，就要有承担长期亏损的心理和资金的认知。
产业规模越大分工越细
文章第1节提到“专业和工作内容的差异”。这些差异常常在企业里，对这两种功能的管理上产生矛盾甚至对立，无形中影响经营效益，增加成本。这是为什么有些原来的IDM后来分解成“纯晶圆生产公司”和“无厂设计公司”，如美国的AMD, 台湾的联华电子。也曾经有台湾无厂设计公司建了晶圆生产工厂转型成IDM，结果破产被收购。事实上这也符合产业发展的规律，即产业规模越来越大后，分工越细，因为“细”了才能“专”， “专”了才能“精”，才能创新和高效益，才有竞争力。
有人认为产业的功能分工越细，而成为不同的公司时，上下游之间的交流没有同在一屋檐下效率高。且不论现实上是否一定如此，作者认为现在“工业4.0”的诉求就是要促进产业链所有环节之间的无缝交流，以共同合作追求效益的最佳化，不仅仅局限于设计和生产两个环节。
总结
产品公司是否要自建生产工厂从事IDM形式的经营，关键在于自身是否有单独承担月需求两万片以上的能力，否则就要做好长期亏损的心理准备。即便打算建厂从事IDM形式的经营，还要考虑如何有效整合两种完全不同专业人才的挑战。
专业和工作内容的差异
集成电路的设计工作是把整机的功能，包括电源管理、资料存取、逻辑运算、讯息传感、输出驱动和显示等，利用电子电路设计的专业知识，具体实现成不同的电路功能族群，而每一电路功能族群又都因为要使不同整机应用的设计最佳化，衍生出一系列功能相似但规格不同的分支产品，因此每一电路功能族群逐渐庞大起来，目前世界上有数万种集成电路。
有些功能族群---比如像脑细胞功能的内存族群---通用于很多不同的整机，因此同一产品需求数量庞大，是为通用产品(Commodity Product)。另外有些分支产品---比如用于不同压降的电源管理或输出驱动产品---则常常隨整机不同的应用场合而变化，个别产品的需求量就小很多，是为特定应用集成电路(ASIC Product) 。
至于集成电路制造从事的工作则是开发出适合生产上述各种产品的工艺架构（process architecture），及往后的批量生产。工艺架构整合很多不同的单元工艺，不同电路功能族群的工艺架构的整合方式有相当的不同，比如生产内存和生产电源管理的工艺架构就有明显区别。
组成工艺架构的单元工艺至少包括:高温化学和物理处理、气态化学反应、液态化学反应、固态物理溅射、高真空、高电压、精密光学成像、精密抛光、微米线条的电子量测、主动和被动电子元件的电性量测等。一块集成电路从无到有，就是在从事个别单元工艺的设备之间，一共反复来回数百多次操作的结果。量产的产品每一批新的投片都是一次新的反复操作，每次新的反复操作都必须保证片与片之间、批与批之间近乎完美的重复，否则很可能全部报废!
集成电路制造的工艺单元多且深奥，每一个单元工艺都牵涉到复杂的物理、化学、材料学原理对硅片加工技术的应用,也都深入到最基本的原子、分子、电子理论, 负责的工程师不但都必须学有专精，而且门类诸多，专业工程师（作业员或行政人员不算）需求规模在百人以上。这和设计环节不相同，设计环节需要的人才的专业相对来说较为单一，主要是学有专精的电子电路设计、测试和布图等人才，一家独立自主的设计公司，优秀的专业工程师需求规模可以不到十人。
资产结构和经济规模的差异
因为产品种类的不同，一家有经济规模的“无厂设计公司”（Fabless）的资产可以从数百万到数亿人民币。主要用在仿真用的电脑或工作站、仿真软件、产品研发测试机台，运营资金主要用在产品开始量产前的开发费用，和开始销售后的代工费用。
而一家有经济规模的“纯晶圆生产公司”（pure Foundry），从六英寸到十二英寸，资产可以从小十亿到数百亿人民币，是无厂设计公司的百倍以上。主要用在购置种类和数量繁多、精密昂贵的生产设备，和规格要求非常严格的厂房车间和动力设施。运营资金主要用在运营过程中的销售、研发支出，和与生产相关的各种材料和动力费用。
这里所谓的“有经济规模”，是指企业销售产品有足够的数量，其积累的利润，不但足以支付须要现金的生产成本，还要能回收期初投入大量资金购置的资产的折旧计提，更要能在市场正常波动下还能维持不亏损。
因为企业销售的产品，在设计公司是由采购来的晶圆切割下来后封装好的集成块，在晶圆代工公司是代工生产的晶圆片，因此集成电路产业的经济规模可以统一以销售的晶圆片数来衡量。
由于资产结构的差异，特别是制造企业的固定资产的折旧擹提是设计企业的百倍以上，因此两者的“经济规模”差别很大。为避免冗长繁琐的理论和市场分析而迷失重点，且方便记忆，“无厂设计公司”和 “纯晶圆生产公司”的“经济规模”应分别在整数的一千片和两万片以上。因此，为避免大量亏损，要从事IDM形式的集成电路企业必须有自己单独承担月需求两万片以上的能力，而如果要从事纯晶圆生产则必须有招揽来月需求两万片以上订单的能力。
这数目当然和企业整体的经营效益、资金来源、股东期待、市场环境、目标产品等等因素的不同会有变动，但重点仍然是：“纯晶圆生产公司”的“经济规模”是“无厂设计公司”的十倍以上。因此如果有长期对晶圆销售数量的积累，无论是原来的“纯晶圆生产公司”或“无厂设计公司”要转型设计和生产兼顾的IDM，或者是要开始新的IDM集成电路企业，就要有承担长期亏损的心理和资金的认知。
产业规模越大分工越细
文章第1节提到“专业和工作内容的差异”。这些差异常常在企业里，对这两种功能的管理上产生矛盾甚至对立，无形中影响经营效益，增加成本。这是为什么有些原来的IDM后来分解成“纯晶圆生产公司”和“无厂设计公司”，如美国的AMD, 台湾的联华电子。也曾经有台湾无厂设计公司建了晶圆生产工厂转型成IDM，结果破产被收购。事实上这也符合产业发展的规律，即产业规模越来越大后，分工越细，因为“细”了才能“专”， “专”了才能“精”，才能创新和高效益，才有竞争力。
有人认为产业的功能分工越细，而成为不同的公司时，上下游之间的交流没有同在一屋檐下效率高。且不论现实上是否一定如此，作者认为现在“工业4.0”的诉求就是要促进产业链所有环节之间的无缝交流，以共同合作追求效益的最佳化，不仅仅局限于设计和生产两个环节。
总结
产品公司是否要自建生产工厂从事IDM形式的经营，关键在于自身是否有单独承担月需求两万片以上的能力，否则就要做好长期亏损的心理准备。即便打算建厂从事IDM形式的经营，还要考虑如何有效整合两种完全不同专业人才的挑战。
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