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一、芯片行業(yè)概述
芯片，或者叫半導體，是現(xiàn)代電子設備的核心部件之一。從手機到電腦、從汽車到電視，幾乎所有的電子設備都依賴芯片來完成各種計算和數(shù)據(jù)處理任務。設計和制造芯片是一項極其復雜且昂貴的工作，傳統(tǒng)的芯片公司往往需要自己設計芯片、建造制造芯片的工廠（即“fab”）并進行大規(guī)模生產。
但是，隨著芯片設計和制造技術的進步，芯片行業(yè)逐漸分化出了一些新的商業(yè)模式，“Fabless”芯片公司就是其中一種。Fabless芯片公司與傳統(tǒng)的垂直整合芯片公司不同，他們不自己制造芯片，而是專注于設計芯片，生產則外包給專門的制造廠，這種制造廠被稱為“代工廠”或“foundry”。
二、什么是Fabless？
Fabless這個詞是由兩個英文單詞組合而成的：“Fab”和“l(fā)ess”。其中，“Fab”是fabrication的縮寫，指的是芯片制造廠；而“l(fā)ess”則表示“沒有”。因此，F(xiàn)abless公司的字面意思就是“沒有芯片制造工廠的公司”。
Fabless公司只負責芯片的設計，而不涉及芯片的制造。具體來說，F(xiàn)abless芯片公司會用專門的電子設計自動化（EDA）工具和一些現(xiàn)成的知識產權模塊（IP Cores），設計出一款芯片的電路結構。設計完成后，他們會把設計方案交給專業(yè)的芯片制造廠，也就是“foundry”，由這些代工廠來實際制造芯片。
三、Fabless芯片公司是如何運作的？
Fabless芯片公司的運作模式可以分為幾個關鍵步驟：
芯片設計。Fabless公司的核心工作是設計芯片。這包括定義芯片的功能、性能目標，使用電子設計自動化軟件（EDA）創(chuàng)建芯片的詳細設計圖，確定芯片中的邏輯電路、信號路徑、電源管理等技術細節(jié)。很多時候，F(xiàn)abless公司并不會完全從零開始設計芯片，而是會使用一些現(xiàn)成的知識產權模塊（IP Cores）。這些IP Cores可以看作是已經設計好的功能模塊，類似于在搭積木時使用預制的模塊來快速構建整個系統(tǒng)。通過IP Cores和自定義設計的結合，F(xiàn)abless公司可以更高效地完成芯片設計。
外包生產。芯片設計完成后，F(xiàn)abless公司會將設計文件發(fā)送給芯片代工廠（foundry）。代工廠擁有專門的芯片制造設備和工藝，能夠根據(jù)設計圖紙生產芯片。這種模式使Fabless公司避免了建造和運營昂貴的芯片制造工廠的成本和風險，能夠專注于設計本身。
測試和驗證。代工廠生產的芯片會回到Fabless公司進行測試和驗證，確保芯片的性能和功能符合預期。在這個階段，F(xiàn)abless公司會對芯片進行嚴格的測試，以排除潛在的問題和缺陷。
芯片銷售或使用。Fabless公司設計并制造的芯片可以有兩種主要用途：
一種是為自己的產品提供芯片。例如，蘋果設計的M系列芯片主要用于自己的Mac電腦和iPhone設備中。
另一種則是將芯片出售給其他公司。像高通、AMD、Nvidia這些Fabless公司，它們設計的芯片被出售給全球的電子設備制造商，用于各種產品。
四、Fabless模式的優(yōu)勢
降低成本和風險：Fabless公司不需要投資建設和維護昂貴的芯片制造工廠。這些制造工廠通常需要數(shù)十億美元的資金投入，并且需要不斷升級設備以保持與最新技術同步。通過將制造工作外包給專門的foundry，F(xiàn)abless公司能夠將資本支出降低到最低，并且能夠靈活地根據(jù)市場需求調整生產計劃。
專注創(chuàng)新：由于不需要操心制造和工藝流程，F(xiàn)abless公司可以將更多的資源和精力投入到芯片設計和創(chuàng)新上。他們可以更快地跟上市場變化，專注于研發(fā)高性能、低功耗的芯片。
靈活性和全球合作：Fabless模式還賦予了公司更大的靈活性。他們可以選擇全球不同的foundry進行合作，以獲得最先進的制造工藝。比如，臺積電（TSMC）和三星是全球領先的芯片代工廠，F(xiàn)abless公司可以根據(jù)自己的需求選擇合適的代工廠。
推動行業(yè)專業(yè)化分工：Fabless模式促進了芯片行業(yè)的專業(yè)化分工。設計和制造分別由不同的公司負責，這使得每個環(huán)節(jié)的效率都能得到優(yōu)化。代工廠可以專注于提升制造工藝，而Fabless公司則可以專注于提升設計水平。
五、Fabless與Foundry的關系
Fabless公司和foundry之間的關系是這種商業(yè)模式的關鍵。全球有一些知名的芯片代工廠，比如臺積電（TSMC）、三星半導體、格羅方德（GlobalFoundries）等。這些公司掌握了全球最先進的芯片制造工藝，而Fabless公司則通過與這些代工廠合作，制造出最先進的芯片。
舉例來說，蘋果公司設計的M1、M2系列芯片就是典型的Fabless模式產品。蘋果自己設計了芯片的架構和功能，但實際的制造工作是由臺積電完成的。臺積電為蘋果提供了最先進的5nm或3nm制程工藝，從而使蘋果的芯片在性能和功耗上都具有優(yōu)勢。
六、Fabless芯片公司的典型代表
如今，F(xiàn)abless模式已經成為芯片行業(yè)的主流，很多知名的科技公司都是Fabless模式的實踐者。以下是一些知名的Fabless芯片公司：
高通（Qualcomm）：高通是全球最大的移動芯片供應商之一，它設計的驍龍系列處理器被廣泛應用于全球的安卓手機中，但高通并不自己制造芯片，而是將生產外包給臺積電和三星等foundry。
Nvidia：Nvidia是全球領先的圖形處理器（GPU）制造商，它的顯卡廣泛應用于游戲、圖形設計、人工智能等領域。Nvidia也是一家典型的Fabless公司，它設計的芯片由臺積電等foundry負責制造。
AMD：AMD是另一家知名的Fabless公司，它的處理器和顯卡在消費級和企業(yè)級市場上都有很高的市場份額。AMD將芯片設計工作放在核心戰(zhàn)略中，而芯片制造則外包給臺積電等foundry。
博通（Broadcom）：博通是一家全球領先的通信芯片設計公司，其產品被廣泛應用數(shù)據(jù)中心、無線通信和存儲設備中。博通也是一家典型的Fabless公司，將制造外包給foundry。
七、未來趨勢
隨著芯片設計和制造技術的不斷進步，F(xiàn)abless模式預計將繼續(xù)主導芯片行業(yè)。未來的趨勢包括：
更多系統(tǒng)公司進入Fabless領域。像蘋果、亞馬遜、谷歌、阿里巴巴、字節(jié)跳動這些原本專注于消費電子產品或服務的公司，現(xiàn)在也紛紛開始設計自己的芯片，成為Fabless領域的重要參與者。未來，可能會有更多的系統(tǒng)公司參與芯片設計，以提升其產品的差異化和競爭力。
制程技術的進化。隨著芯片制造工藝的不斷進步，制造過程變得更加復雜。Fabless公司將依賴于foundry提供的先進制程技術，例如5nm、3nm甚至更小的工藝節(jié)點，以滿足對性能、功耗和體積的更高要求。
全球供應鏈挑戰(zhàn)。Fabless公司高度依賴foundry的制造能力，但芯片供應鏈全球化帶來的挑戰(zhàn)也不可忽視。地緣政治、全球疫情和供應鏈中斷等問題可能會影響Fabless公司的生產計劃，因此如何確保供應鏈的穩(wěn)定性將成為Fabless公司未來面臨的重要問題。
總的來說，F(xiàn)abless芯片公司通過專注于設計，而將制造外包給專業(yè)代工廠，極大地降低了進入芯片行業(yè)的門檻，并且推動了整個行業(yè)的創(chuàng)新和發(fā)展。這種模式讓更多公司能夠參與芯片設計，并且通過與foundry的合作，制造出高性能的芯片。隨著技術的不斷進步和市場的變化，F(xiàn)abless模式將繼續(xù)引領芯片行業(yè)的未來。
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作者：胡工，北京大學微電子本碩，北京大學半導體校友會成員，在半導體行業(yè)工作多年，常駐深圳。歡迎交流，備注姓名+公司+崗位。
