從格芯（GF）招股書看芯片代工業務有多艱難？
2021-10-08 12:53:30 EETOP
上周，Globalfoundries提交了F-1招股書，宣布將在納斯達克上市。GF是由舊的AMD和IBM代工業務合并而成的，其中加入了一些特許半導體公司作為“調味品”，然后又去掉了一大堆IBM的“骨頭”—以實現更多的利潤。
自成立以來GF一直是私人控股公司，AMD 和阿布扎比政府是其兩個唯一股東，我們從未了解過公司內部情況。而 F-1 文件只顯示了過去三年的財務數據，因此它絕不是一個完整的數據集。格羅方德從 AMD 分拆出來，阿布扎比政府斥資約 230 億美元收購了特許和 IBM 微電子，并投資于晶圓廠產能，將其從 28 納米工藝推至低至 12 納米，然后在7納米處遇到了極紫外光刻（EUV）障礙，并決定停止繼續推進。
從技術上講，IBM在2015年向Globalfoundries支付了其代工業務的費用，現在以違約為由起訴，試圖獲得 25 億美元的賠償和損害賠償。起訴訟背后的部分原因是，2018年8月，Globalfoundries暫停了其7納米芯片的研制工作。這是很突然的，使得IBM和AMD不得不去尋找其他CPU芯片代工合作伙伴。AMD 將其核心交給了臺積電，但讓 Globalfoundries 為其“羅馬”和“米蘭”EPYC CPU 制造內存和 I/O 小芯片。IBM為其 Cirrus Power10芯片選擇了三星代工，該芯片幾周前首次出現在 "Denali"Power E1080大型機中。
當時，7納米芯片的制造只有兩種選擇。英特爾在其10納米工藝中受到延誤的困擾，然后在7納米工藝中也是如此，而且其相對較低的芯片產量很難賺錢--IBM每年只賣出幾萬塊自己的Power和z芯片--再加上幾年前游戲機計算和圖形業務被AMD搶走，幾乎決定了IBM微電子的命運。IBM沒有現金或客戶群來做自營或商業代工廠。
從Globalfoundries的數據來看，它在這里也能賺到錢是有爭議的——即使芯片短缺猖獗，甚至臺積電在老式代工工藝上也沒有防范競爭。從它發布的財務數據來看，英特爾試圖收購 Globalfoundries的可能性似乎大大降低了，這是幾個月前的謠言。
坦率地說，如果英特爾將其代工財務數據與成品芯片財務數據分開的話，我們不知道英特爾代工服務是否能賺到錢。我們也不知道代工業務對三星的拖累有多大，但世界上總得有人來制造內存和閃存。臺積電作為一個純粹的代工企業似乎正在賺錢，我們在8月份談到過這一點，截至6月份的第二季度收入增長28%，達到133.2億美元，凈利潤為48.1億美元，占收入的36.1%。這令人驚訝！這就是壟斷先進工藝對一個芯片制造商的影響。但是，這需要在研究、開發和資本設備方面進行大量的投資，這就是為什么臺積電現在在銀行里有將近320億美元的現金，不幸的是，這么多的錢也只能夠建造一個半先進的晶圓廠。
即使你在這個代工游戲中很富有，你也會覺得很窮。這是因為，正如 Globalfoundries在其 F-1 文件中指出的那樣，支持使用 EUV 技術制造五納米級芯片的現代代工廠將耗資約 200 億美元。你必須通過這個晶圓廠產出大量晶圓才能收回你的錢，一個過程的成功會給下一個過程帶來成功（每個代工廠都希望）的現金。正如英特爾和 Globalfoundries所證明的那樣，每家晶圓廠都在押注未來五年的產量，每一代工藝改進都押注于不確定的未來。英特爾有 10 納米和 7 納米的問題，Globalfoundries 有 22 納米工藝和 14 納米工藝的問題（根據IBM的說法），然后當其10納米和7納米的努力被證明對預期的產量來說成本太高時，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進行游戲。這就是為什么它最近的投資是溫和的：10億美元用于擴建其位于紐約馬耳他的8號工廠（Fab 8），每年增加15萬片晶圓的產能，另外10億美元用于擴建位于德國德累斯頓的1號工廠（Fab 1）。8號工廠的擴建是為了平衡它在出售紐約東菲什基爾的10號工廠時將失去的產能，該工廠曾是IBM微電子公司的主要工廠，Globalfoundries將以4.3億美元的價格出售給安森美半導體；該交易于2019年宣布，到2022年底應完全付清。
Globalfoundries 在新加坡經營著三個代工廠——Fab 7、Fab7H 和 GIGA+——并且有一個新的晶圓廠計劃于 2023 年在該國上線，基于 300 毫米晶圓。還計劃在紐約增設一座晶圓廠。所有這些晶圓廠建設都將通過“公私合作伙伴關系”獲得資金，這意味著州政府和聯邦政府將介入。鑒于到首次公開募股，阿布扎比政府似乎希望在半導體短缺的情況下套現，并套出一些Globalfoundries的股票，而不是向該公司注入數百億美元，并希望以后兌現更大的套現。IPO的股票數量和發行價尚未確定，但自夏天以來，人們一直在談論這家芯片制造商正在尋求250億美元左右的估值，而IPO將是這一價值的一部分。
如果 Globalfoundries能賺更多的錢，那么獲得更高的估值肯定會更容易。但事實是，我們從向美國證券交易委員會提交的 F-1 文件中了解到，該公司正在賠錢。就像2000年代末同一時代的許多初創公司仍然如此--我們想到的是企業存儲領域的Nutanix和Pure Storage就是兩個突出的例子。
2018年，也就是Globalfoundries向IBM生產14納米的Power9和22納米的System z14大型機處理器，以及向AMD生產14納米的 "Naples "EPYC 7001 CPU和 "Vega "和 "Navi "Radeon GPU時，收入僅略低于62億美元。但是，由于運行工廠的高成本和非常高的研發成本（近9.262億美元），因此虧損為 27.7 億美元。
就在這一年，首席執行官Tom Caufield對Globalfoundries進行了 "戰略重新定位"，隨后它以6.5億美元（可能還有9000萬美元的啟動資金）將其定制ASIC業務（這是IBM微電子團隊的一大塊）出售給Marvell，并以未披露的金額將其位于新加坡的Fab 3E工廠出售給Vanguard Semiconductor。這是 7 納米工藝飆升的時候，Globalfoundries表示要統治12納米及更大的工藝世界，如果英特爾、臺積電和三星不忙于一直做先進的工藝，他們的服務就不會那么好。2019年，當安森美半導體完成出售East Fishkill Fab 10工廠的交易后，收入下降了6.2%，至58.1億美元，毛損失增加了一些，但由于重組和削減37.1%的研發，凈損失縮減至13.7億美元。2020年，當IBM Power9和System z15處理器逐漸停產（后者是Power9的14納米大型機芯片配套產品），AMD Naples銷售完成后，收入又下降了16.6%，至48.5億美元，總虧損增加了三分之一，但由于在工廠外進一步勒緊褲腰帶，凈虧損略微下降至 13.5 億美元。
無論如何，Globalfoundries 都需要將收入提高到 2018 年的水平，而不是在 12 納米和更大的幾何尺寸上進行大量投資。所以問題就變成了：從 350 納米到 12 納米的工藝尺寸是否有足夠的收入來賺取 70 億美元的銷售額并真正在這里創建一家盈利公司？我們的第二個問題是：Globalfoundries 能否獲得足夠的利潤和足夠的支持，再次成為領先的代工廠，從而使其在數據中心中變得更加有趣？
在過去的兩年里，Globalfoundries已經能夠獲得少數客戶，這些客戶承諾在其晶圓廠生產各種設備--單一來源協議(Single-sourced)，這在現在看來是很危險的--而且是定期量產，他們在各種晶體管幾何形狀和化學成分中使用了一堆不同的工藝，包括完全耗盡的絕緣體上的硅（由IBM在很久以前為Power芯片開發）和FinFET CMOS，以及硅鍺和各種硅光子芯片。隨著首次公開發行(IPO)計劃的出爐，Globalfoundries對此類交易的收入承諾為195億美元，其中100億美元將從2022年至2023年，另外還有25億美元的預付款，用于鎖定工廠的生產時間和空間。
2020 年，單一來源業務占晶圓出貨量的 61%，高于 2018 年的 41%——這意味著客戶信任 Globalfoundries 的老式和成熟工藝，這些工藝非常適合他們正在制造的芯片。2021 年前六個月，Globalfoundries 的前十名客戶是：高通、聯發科、恩智浦、Qorvo、Cirrus Logic、AMD、Skyworks、村田、三星和博通。2018 年，單一來源協議占設計獲勝的 69%；2020 年，在 Globalfoundries贏得的 350 個設計中，80% 是單一來源的。
Globalfoundries并沒有在成熟工藝上掙扎--它在這方面確實很出色。也許，只是也許，當臺積電、英特爾和三星在追逐5納米、3納米以及天知道還有什么的時候，它將獲得一些7納米的經驗和二手設備。
那么Globalfoundries在代工廠中處于什么位置？嗯，需要錢。這很明顯，而且無論出于何種原因，阿布扎比政府對成為芯片巨頭的熱情遠低于 2009 年。這是一項艱巨的業務，需要不斷增加的財務、技術和情感承諾那幾個有胃口。（HPC 業務和服務器業務也是如此）該公司的晶圓廠在 2020 年為 200 多個客戶生產了大約 200 萬片 300 毫米晶圓，并且客戶群和晶圓數量正在以同樣的速度增長能夠。雖然該公司擁有超過 10,000 項專利，但得益于從AMD和IBM獲得的專利組合，它將需要轉向更小的流程，這意味著要么進行研發，要么購買。芯片封裝和設計方面的專業知識可能會派上用場，但它把后者賣給了Marvell。。有時候，為了不被凍死，你不得不燒掉家具。
