В микроэлектронике проектирование и производство модель литейного производства относится к производство полупроводников (литейное производство) и проектирование интегральных схем, которые принадлежат отдельным компаниям или бизнес-единицам.
Хотя многие компании продолжают проектировать и производить интегральные схемы (достигая эффективности посредством вертикальной интеграции ), эти производители интегральных устройств (IDM) не одни на рынке. Экономические факторы привели к существованию многих компаний, которые только разрабатывают устройства, известных как полупроводниковые компании без фабрики, а также торговых предприятий или Pure. Литейные предприятия, которые производят устройства только по контракту для других компаний, не проектируя их. Примерами IDM являются Intel, Samsung и Texas Instruments, примерами компаний без фабл являются Qualcomm, Nvidia, и AMD, а примерами литейных производств Pure Play являются TSMC, Globalfoundries и UMC.
Производство интегральных схем дорогое и поддерживать. Если их нельзя поддерживать почти на полную мощность, они истощат финансы компании, которая ими владеет. В литейной модели используются два метода, позволяющие избежать этих затрат: компании без фабрики избегают затрат, не владея такими производственными мощностями. Торговые литейные предприятия, с другой стороны, находят работу у всемирного пула компаний, не имеющих заводов, и благодаря тщательному календарному планированию, ценообразованию и заключению договоров поддерживают полную загрузку своих предприятий.
Первоначально микроэлектронные устройства производились компаниями, которые проектировали и производили эти устройства. Это было необходимо, потому что производство включало настройку параметров, точное понимание используемых производственных процессов и периодическую потребность в перепроектировании. Эти производители участвовали как в исследованиях и разработках производственных процессов, так и в исследованиях и разработках микросхем.
Однако по мере развития технологий производства микроэлектронные устройства становились все более стандартизированными, что позволяло использовать их более чем одним производителем. Эта стандартизация позволила отделить дизайн от производства. Дизайн, который подчинялся соответствующим правилам проектирования, мог быть произведен разными компаниями, у которых были совместимые методы производства. Важным достижением, которое позволило это сделать, стало внедрение достижений в автоматизации проектирования электроники (EDA), что позволило разработчикам схем обмениваться проектными данными с другими разработчиками, использующими другие литейные производства.
Из-за разделения производства и дизайна были основаны новые типы компаний. Один тип компании называется компанией по производству полупроводников без фабрик. Эти компании не имеют производственных мощностей по производству полупроводников, а производят продукцию по контракту с производителем. Этот производитель называется коммерческим литейным заводом. Компания fabless концентрируется на исследованиях и разработке IC-продукта; литейный цех концентрируется на производстве и испытании физического продукта. Если литейный цех не имеет возможности для проектирования полупроводников, его называют чистым полупроводниковым литейным производством.
Абсолютное разделение на производственные и литейные компании не требуется. Некоторые компании продолжают существовать, которые выполняют обе операции и извлекают выгоду из тесного взаимодействия своих навыков. Некоторые компании производят одни из своих собственных разработок и заключают контракты на изготовление или разработку других в тех случаях, когда они видят значение или ищут специальные навыки. Модель литейного производства - это бизнес-концепция, направленная на оптимизацию производительности.
Самые первые литейные предприятия для торговых предприятий были частью услуги MOSIS. Служба MOSIS предоставила ограниченный производственный доступ дизайнерам с ограниченными средствами, таким как студенты, исследователи в университетах и инженеры в небольших стартапы. Дизайнер представил проекты, и эти заявки были изготовлены с использованием дополнительных мощностей коммерческой компании. Производители могли вставить несколько пластин для проекта MOSIS в набор своих собственных пластин, если этап обработки был совместим с обеими операциями. Коммерческая компания (выступающая в качестве литейного завода) уже выполняла этот процесс, поэтому MOSIS фактически платил им за то, что они уже делали. Завод с избыточной производительностью в периоды замедления также может использовать проекты MOSIS, чтобы избежать простоя дорогостоящего капитального оборудования.
Недостаточное использование дорогостоящего производственного предприятия могло привести к финансовому разорению владельца, поэтому продажа излишков пластин мощностей была способом максимизировать использование фабрики. Следовательно, экономические факторы создали климат, в котором операторы фабрик хотели продавать избыточные мощности по производству пластин, а дизайнеры хотели покупать производственные мощности, а не пытаться их построить.
Несмотря на то, что MOSIS открыла двери для некоторых клиентов без фабрики, получая дополнительный доход для литейного производства и предоставляя недорогие услуги клиенту, вести бизнес вокруг производства MOSIS было сложно.. Торговые литейные заводы продавали мощности по производству пластин излишков в качестве вторичного вида деятельности. Услуги для клиентов были второстепенными по сравнению с коммерческим бизнесом с небольшой гарантией поддержки. Выбор продавца продиктовал дизайн, ход разработки и доступные методы для покупателя без фабрики. Торговым предприятиям могут потребоваться проприетарные и непереносимые этапы подготовки. Литейные предприятия, занимающиеся защитой того, что они считали коммерческой тайной своих методологий, могут быть готовы предоставить данные разработчикам только после обременительной процедуры неразглашения.
В 1987 году открылось первое в мире специализированное литейное производство для торговых предприятий: Тайваньская компания по производству полупроводников (TSMC). Термин «посвященный» относится к типичному для той эпохи литейному предприятию, основным видом деятельности которого было создание и продажа собственных IC-продуктов. Специализированный литейный завод предлагает своим клиентам несколько ключевых преимуществ: во-первых, он не продает готовые ИС-продукты в канал поставки ; таким образом, специализированное литейное производство никогда не будет напрямую конкурировать со своими клиентами, не имеющими заводов (что устраняет общую озабоченность компаний, не имеющих заводов). Во-вторых, специализированный литейный цех может масштабировать производственные мощности в соответствии с потребностями клиента, предлагая небольшие партии челнока в дополнение к полномасштабным линиям производства. Наконец, специализированное литейное производство предлагает «COT-flow» (инструменты, принадлежащие клиенту), основанные на стандартных отраслевых системах EDA, в то время как многие продавцы IDM требовали от своих клиентов использовать проприетарные (непереносимые) инструменты разработки. Преимущество COT давало заказчику полный контроль над процессом проектирования, от концепции до окончательного проектирования.
Рейтинг | Компания | Тип литейного производства | Страна / территория происхождения | Выручка (млн долл. США ) | |
---|---|---|---|---|---|
2017 | 2017 | 2016 | |||
1 | TSMC | Pure-play | Тайвань | 32,040 | 29,437 |
2 | Globalfoundries | Pure-play | США | 5,407 | 4,999 |
3 | UMC | Pure-play | Тайвань | 4898 | 4587 |
4 | Samsung Semiconductor | IDM | Юг Корея | 7,398 | 4,284 |
5 | SMIC | Pure-play | Китай | 3,099 | 2,914 |
6 | TowerJazz | Pure-play | Израиль | 1388 | 1249 |
7 | PowerChip | Pure-play | Тайвань | 1035 | 870 |
8 | Vanguard (VIS) | Pure-play | Тайвань | 817 | 801 |
9 | Hua Hong Semi | Pure-play | Китай | 807 | 721 |
10 | Dongbu HiTek | Pure-play | Южная Корея | 676 | 666 |
Рейтинг | Компания | Тип литейного цеха | Страна / территория происхождения | Доход (млн долл. США ) | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|
2016 | 2015 | 2016 | 2015 | 2014 | |||
1 | 1 | TSMC | Pure-play | Тайвань | 29,488 | 25,574 | 25,138 |
2 | 2 | Globalfoundries | Pure-play | США | 5,545 | 5,019 | 4,355 |
3 | 3 | UMC | Pure-play | Тайвань | 4,582 | 4,464 | 4,331 |
4 | 4 | SMIC | Pure-play | Китай | 2921 | 2236 | 1970 |
5 | 5 | PowerChip | Pure-play | Тайвань | 1275 | 1,268 | 1,291 |
6 | 6 | TowerJazz | Pure-play | Израиль | 1,249 | 961 | 828 |
7 | 7 | Ruselectronics | Pure- play | Россия | 971 | 774 | 800 |
8 | 8 | Vanguard (VIS) | Pure-play | Тайвань | 800 | 736 | 790 |
9 | 9 | Хуа Хун Семи | Чистая игра | Китай | 712 | 650 | 665 |
10 | 10 | Dongbu HiTek | Pure-play | Южная Корея | 672 | 593 | 541 |
11 | 12 | X-Fab | Pure-play | Германия | 510 | 331 | 330 |
12 | 13 | Pure-play | Россия | - | - | - | |
Прочие | Pure -play | 2,251 | 2405 | 2,280 |
2013 Рейтинг | 2012 Ранг | Компания | Тип литейного производства | Страна / территория происхождения | Выручка (млн. Долл. США долл. США ) |
---|---|---|---|---|---|
1 | 1 | TSMC | Pure-play | Тайвань | 19850 |
2 | 2 | Globalfoundries | Pure-play | США | 4261 |
3 | 3 | UMC | Pure-play | Тайвань | 3959 |
4 | 4 | Samsung Semiconductor | IDM | Южная Корея | 3950 |
5 | 5 | SMIC | Pure-play | Китай | 1973 |
6 | - | Ruselectronics | Pure-play | Россия | 1,200 |
7 | 8 | PowerChip | Pure-play | Тайвань | 1,175 |
8 | 9 | Vanguard (VIS) | Pure-play | Тайвань | 713 |
9 | 6 | Pure-play | Китай | 710 | |
10 | 10 | Pure-play | Южная Корея | 570 | |
11 | 7 | TowerJazz | Pure-play | Израиль | 509 |
12 | 11 | IBM | IDM | США | 485 |
13 | 12 | IDM | Южная Корея | 411 | |
14 | 13 | Pure-play | Тайвань | 354 | |
15 | 14 | Pure-play | Россия | - |
Рейтинг | Компания | Тип литейного производства | Страна / территория происхождения | Выручка (млн долл. США ) |
---|---|---|---|---|
1 | TSMC | Pure-play | Тайвань | 14600 |
2 | UMC | Pure- play | Тайвань | 3,760 |
3 | Globalfoundries | Pure-play | США | 3,580 |
4 | Samsung Semiconductor | IDM | Южная Корея | 1,975 |
5 | SMIC | Pure-play | China | 1,315 |
6 | TowerJazz | Pure-play | Israel | 610 |
7 | Vanguard (VIS) | Pure- play | Тайвань | 519 |
8 | Pure-play | Южная Корея | 500 | |
9 | IBM | IDM | США | 445 |
10 | IDM | Южная Корея | 350 | |
11 | SSMC | Pure-play | Сингапур | 345 |
12 | Pure-play | Китай | 335 | |
13 | Pure-play | Тайвань | 300 | |
14 | X-Fab | Pure-play | Германия | 285 |
Рейтинг | Компания | Тип литейного производства | Страна / территория происхождения | Доход (млн ) |
---|---|---|---|---|
1 | TSMC | Pure-play | Тайвань | 13,332 |
2 | UMC | Pure-play | Тайвань | 3,824 |
3 | Globalfoundries | Pure-play | США | 3,520 |
4 | SMIC | Pure-play | Китай | 1554 |
5 | Pure-play | Южная Корея | 512 | |
6 | TowerJazz | Pure-play | Israel | 509 |
7 | Vanguard (VIS) | Pure-play | Тайвань | 505 |
8 | IBM | IDM | США | 500 |
9 | IDM | Южная Корея | 410 | |
10 | Samsung Semiconductor | IDM | Южная Корея | 390 |
По состоянию на 2009 год 17 ведущих литейных предприятий по производству полупроводников составляли:
Рейтинг | Компания | Тип литейного производства | Страна / территория происхождения | Выручка (млн долларов США ) | ||
---|---|---|---|---|---|---|
2009 | 2009 | 2008 | 2007 | |||
1 | TSMC | Pure-play | Тайвань | 8,989 | 10,556 | 9,813 |
2 | UMC | Pure-play | Тайвань | 2,815 | 3,070 | 3,430 |
3 | Чартер (1) | Pure-play | Сингапур | 1540 | 1,743 | 1,458 |
4 | GlobalFoundries | Pure-play | США | 1, 101 | 0 | 0 |
5 | SMIC | Pure-play | Китай | 1075 | 1353 | 1550 |
6 | Pure-play | Южная Корея | 395 | 490 | 510 | |
7 | Авангард | Pure-play | Тайвань | 382 | 511 | 486 |
8 | IBM | IDM | США | 335 | 400 | 570 |
9 | Samsung | IDM | Южная Корея | 325 | 370 | 355 |
10 | Pure-play | Китай | 310 | 335 | 310 | |
11 | HeJian | Pure -play | Китай | 305 | 345 | 330 |
12 | Tower Semiconductor | Pure-play | Израиль | 292 | 252 | 231 |
13 | Pure-play | Китай | 290 | 350 | 335 | |
14 | SSMC | Pure- play | Сингапур | 280 | 340 | 359 |
15 | Texas Instruments | IDM | США | 250 | 315 | 450 |
16 | X-Fab | Pure-play | Германия | 223 | 368 | 410 |
17 | IDM | Южная Корея | 220 | 290 | 322 |
(1) Теперь приобретено GlobalFoundries
По состоянию на 200 г. 8, 18 ведущих литейных предприятий по производству полупроводников:
Рейтинг | Компания | Страна / территория происхождения | Доход (млн долл. США ) | ||
---|---|---|---|---|---|
2008 | 2008 | 2007 | 2006 | ||
1 | TSMC | Тайвань | 10,556 | 9,813 | 9,748 |
2 | UMC | Тайвань | 3,400 | 3,755 | 3,670 |
3 | зафрахтованный | Сингапур | 1743 | 1,458 | 1,527 |
4 | SMIC | Китай | 1,354 | 1,550 | 1,465 |
5 | Авангард | Тайвань | 511 | 486 | 398 |
6 | Южная Корея | 490 | 510 | 456 | |
7 | X-Fab | Германия | 400 | 410 | 290 |
8 | Китай | 350 | 335 | 315 | |
9 | HeJian | Китай | 345 | 330 | 290 |
10 | SSMC | Сингапур | 340 | 350 | 325 |
11 | Грейс | Китай | 335 | 310 | 227 |
12 | Tower Semiconductor | Israel | 252 | 231 | 187 |
13 | Jazz Semiconductor | США | 190 | 182 | 213 |
14 | Малайзия | 175 | 180 | 155 | |
15 | Китай | 149 | 155 | 170 | |
16 | Япония | 110 | 105 | 95 | |
17 | Тайвань | 100 | 105 | 155 | |
18 | (1) | Китай | - | 143 | 114 |
Другие | 140 | 167 | 180 | ||
Всего | 20,980 | 20,575 | 19,940 |
(1) Слияние с CR Logic в 2008 году, реклассифицировано как литейное производство IDM
По состоянию на 2007 год в число 14 крупнейших литейных предприятий по производству полупроводников входят:
Рейтинг | Компания | Тип литейного производства | Страна / территория происхождения | Доход (млн долл. США ) | ||
---|---|---|---|---|---|---|
2007 | 2007 | 2006 | 2005 | |||
1 | TSMC | Pure-Play | Тайвань | 9813 | 9,748 | 8,217 |
2 | UMC | Pure-Play | Тайвань | 3,755 | 3,670 | 3,259 |
3 | SMIC | Pure-Play | Китай | 1550 | 1465 | 1171 |
4 | Chartered | Pure-Play | Сингапур | 1458 | 1,527 | 1,132 |
5 | текс as Instruments | IDM | США | 610 | 585 | 540 |
6 | IBM | IDM | США | 570 | 600 | 665 |
7 | Pure-Play | Южная Корея | 510 | 456 | 347 | |
8 | Vanguard | Pure-Play | Тайвань | 486 | 398 | 353 |
9 | X-Fab | Pure-Play | Германия | 410 | 290 | 202 |
10 | Samsung | IDM | Южная Корея | 385 | 75 | - |
11 | SSMC | Pure-Play | Сингапур | 350 | 325 | 280 |
12 | Pure-Play | Китай | 335 | 315 | 313 | |
13 | Хэцзянь | Pure-Play | Китай | 330 | 290 | 250 |
14 | IDM | Южная Корея | 322 | 342 | 345 |
Для мирового рейтинга:
Рейтинг | Компания | Страна / территория происхождения | Доход (млн долл. США ) | 2006/2005 изменения | ||
---|---|---|---|---|---|---|
2006 | 2005 | 2006 | 2005 | |||
6 | 7 | TSMC | Тайвань | 9,748 | 8,217 | + 19% |
21 | 22 | UMC | Тайвань | 3,670 | 3,259 | + 13% |
По состоянию на 2004 год, 10 ведущих литейных предприятий по производству полупроводников составляли:
Рейтинг 2004 г. | Компания | Страна / территория происхождения |
---|---|---|
1 | TSMC | Тайвань |
2 | UMC | Тайвань |
3 | Chartered | Сингапур |
4 | SMIC | Китай |
5 | / Anam | Южная Корея |
6 | SSMC | Сингапур |
7 | Китай | |
8 | Jazz Semiconductor | США |
9 | Малайзия | |
10 | X-Fab | Германия |
Как и все отрасли, полупроводниковая промышленность сталкивается с предстоящими проблемами и препятствиями.
Стоимость того, чтобы оставаться на переднем крае, неуклонно возрастала с каждым поколением микросхем. Финансовое напряжение испытывают как крупные коммерческие литейные предприятия, так и их бессильные клиенты. Стоимость нового литейного производства превышает 1 миллиард долларов. Эти расходы необходимо переложить на клиентов. Многие коммерческие литейные предприятия создали совместные предприятия со своими конкурентами, чтобы разделить расходы на исследования и проектирование и расходы на техническое обслуживание фабрик.
Компании, занимающиеся разработкой микросхем, иногда избегают патентов других компаний, просто покупая продукцию у лицензированного литейного завода с обширными соглашениями о перекрестных лицензиях с владельцем патента.
Украденные данные о конструкции также вызывают беспокойство; данные редко копируются напрямую, потому что явные копии легко идентифицируются по отличительным особенностям микросхемы, размещенной там либо для этой цели, либо как побочный продукт процесса проектирования. Однако данные, включая любую процедуру, систему процесса, метод работы или концепцию, могут быть проданы конкуренту, который может сэкономить месяцы или годы утомительного обратного проектирования.