Введение

Бизнес-модель для изготовления интегральных схем. Бизнес-модель микроэлектронной инженерии и производства.

Модель литейного производства – это бизнес-модель микроэлектронной инженерии и производства, состоящая из завода по производству полупроводников, или литейного цеха, и подразделения по проектированию интегральных схем, каждое из которых принадлежит отдельным компаниям или дочерним предприятиям. Производители интегрированных устройств (IDM) проектируют и производят интегральные схемы. Многие компании, известные как fabless-компании (компании, не имеющие собственного производства), занимаются только проектированием устройств; торговые или специализированные литейные цехи производят устройства только для других компаний, не занимаясь их проектированием. Примерами IDM являются Intel, Samsung и Texas Instruments, примерами специализированных литейных цехов – GlobalFoundries, TSMC и UMC, а примерами fabless-компаний – AMD, Nvidia и Qualcomm. Производственные мощности для интегральных схем дороги в строительстве и обслуживании. Если они не используются практически полностью, они становятся бременем для финансов компании-владельца. Модель литейного производства использует два способа избежать этих затрат: fabless-компании избегают затрат, не владея такими мощностями. Торговые литейные цехи, напротив, находят заказы среди fabless-компаний по всему миру, благодаря тщательному планированию, ценообразованию и заключению контрактов, обеспечивая полную загрузку своих производственных мощностей.

История

Компании, которые и разрабатывали, и производили устройства, изначально отвечали за производство микроэлектронных приборов. Эти производители были вовлечены как в исследования и разработки производственных процессов, так и в исследования и разработки дизайна микросхем. Первой компанией, специализирующейся исключительно на производстве полупроводников, стала Тайваньская компания по производству полупроводников (TSMC), выделенная из государственного Института промышленных технологий, который в 1987 году разделил свои подразделения по проектированию и производству. Эта модель была предложена Карвером Мидом в США, но признана слишком дорогостоящей для реализации. Разделение проектирования и производства получило название "модели литейного производства", при котором компании, не имеющие собственного производства (fabless), передают производство на аутсорсинг полупроводниковым литейным предприятиям. Компании fabless не располагают производственными мощностями для изготовления полупроводников и заключают контракты на производство с коммерческими литейными предприятиями. Компания fabless концентрируется на исследованиях и разработке интегральных схем (ИС), а литейное предприятие – на производстве и тестировании физического продукта. Если литейное предприятие не имеет собственных возможностей по проектированию полупроводников, оно является чисто производственным (pure-play) литейным предприятием. Полное разделение на компании fabless и литейные предприятия не является обязательным. Некоторые компании продолжают осуществлять обе операции и извлекают выгоду из тесной взаимосвязи своих компетенций. Некоторые компании производят часть собственных разработок и передают производство или проектирование других на аутсорсинг, когда видят в этом выгоду или нуждаются в специальных навыках. Модель литейного производства – это бизнес-концепция, направленная на оптимизацию производительности.

Моисей

Самые первые торговые литейные производства были частью сервиса MOSIS. Сервис MOSIS предоставлял ограниченный доступ к производству разработчикам с ограниченными возможностями, таким как студенты, университетские исследователи и инженеры небольших стартапов. Разработчик предоставлял проекты, и эти проекты изготавливались с использованием свободных мощностей коммерческой компании. Производители могли включать несколько пластин с дизайном MOSIS в партию собственных пластин, если этап обработки был совместим с обеими операциями. Коммерческая компания (выступающая в роли литейного производства) уже выполняла технологический процесс, поэтому фактически получала оплату от MOSIS за работу, которую и так выполняла. Предприятие с избыточными мощностями в периоды спада производства также могло запускать проекты MOSIS, чтобы избежать простоя дорогостоящего оборудования. Неполное использование дорогостоящего производственного предприятия могло привести к финансовому краху владельца, поэтому продажа избыточных мощностей по производству пластин была способом максимизировать загрузку предприятия. Таким образом, экономические факторы создали ситуацию, когда операторы предприятий стремились продавать избыточные мощности по производству пластин, а разработчики – приобретать производственные мощности, а не создавать их самостоятельно. Хотя MOSIS открыл двери для некоторых клиентов, не имеющих собственного производства, принося дополнительный доход литейному производству и предоставляя клиентам недорогие услуги, ведение бизнеса, основанного на производстве MOSIS, было сложным. Торговые литейные производства продавали мощности по производству пластин как вторичную деятельность, на основе избытка. Услуги для клиентов были второстепенными по отношению к основному коммерческому бизнесу, с минимальными гарантиями поддержки. Выбор торгового литейного производства определял дизайн, процесс разработки и доступные технологии для клиентов, не имеющих собственного производства. Торговые литейные производства могли требовать использования проприетарных и непереносимых этапов подготовки. Литейные производства, заинтересованные в защите своих методологий, которые они считали коммерческой тайной, могли быть готовы предоставлять данные разработчикам только после выполнения сложной процедуры неразглашения.

Специальный литейный завод

В 1987 году открылась первая в мире специализированная литейная фабрика: Тайваньская полупроводниковая производственная компания (TSMC). Отличие "специализированной" заключается в том, что типичные литейные фабрики того времени основной своей деятельностью считали производство и продажу собственных интегральных схем (ИС). Специализированная литейная фабрика предоставляет своим клиентам ряд ключевых преимуществ: во-первых, она не продает готовые ИС в канал сбыта, а значит, никогда не будет напрямую конкурировать со своими клиентами, не имеющими собственного производства (устраняя распространенную проблему компаний, работающих по модели fabless). Во-вторых, специализированная литейная фабрика может масштабировать производственные мощности в соответствии с потребностями заказчика, предлагая услуги по мелкосерийному производству в дополнение к полномасштабным производственным линиям. Наконец, специализированная литейная фабрика предлагает технологию "COT flow" (инструменты, принадлежащие заказчику), основанную на стандартных отраслевых системах EDA, в то время как многие компании IDM требовали от своих клиентов использования проприетарных (непереносимых) инструментов разработки. Преимущество технологии COT давало заказчику полный контроль над процессом проектирования, от концепции до финального дизайна.

Лидеры продаж литейных цехов по годам

Чистый игрок – полупроводниковая литейная фабрика – это компания, которая не предлагает значительное количество собственных разработанных интегральных схем, а вместо этого управляет заводами по производству полупроводников, ориентированными на выпуск интегральных схем для других компаний. Литейная фабрика, принадлежащая производителю интегрированных устройств (IDM), – это когда такие компании, как Texas Instruments, IBM и Samsung, предоставляют литейные услуги при отсутствии конфликта интересов между соответствующими сторонами.