半導體圈的“8”字訣|半導體行業觀察

技術 高能小子終極裝備 高德納集團 半導體行業觀察 2019-04-26

來源:內容由 公眾號 半導體行業觀察 (ID:icbank)張健 原創 ,謝謝!

對於中國人來說,“8”是個吉祥、喜慶的數字,特別是有“發財”之意。而這也不禁讓筆者聯想起了半導體,在這個技術密集型產業裡,缺了錢是萬萬不能的,無論是半導體企業,或是從業者,無不對資金有著強烈的渴望,公司啟動需要錢,研發需要錢,招攬人才需要錢,購置設備需要錢,等等。這樣看來,“恭喜發財”似乎成為了對半導體業最為實在的祝福。

與此同時,不僅是資金和資本,“8”與半導體行業還有著各種千絲萬縷的聯繫,下面就舉幾個例子。

半導體圈的“8”字訣|半導體行業觀察

2018

對於半導體行業來說,2018可以說是過去幾年發展到頂峰的收尾之年。這一年裡,無論是全行業的總體營收,還是各個企業的財務狀況,都實現了同比的大幅增長。Gartner的數據顯示,全球半導體廠商2018年營收達到4767億美元,與2017年同比增長13.4%,2017年全球半導體收入總計4197億美元,較2016年增長22.2%(不同機構的統計數字不同,如WSTS統計,2017年,全球半導體市場同比增長了21.6%),而2016年全球半導體收入同比增長只有2.6%。可見,全球半導體年收入在過去的兩年裡出現了爆發式增長,2018年僅次於2017年的增長率。而根據各大行業統計機構預測,2019年全球半導體行業增長將明顯放緩,降到與2016年相當的水平,比2018年增長可能只有3~5%.

下圖所示為WSTS在2018年Q2對全年,以及2019年全行業增長情況的預測。

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可見,WSTS的統計/預測與Gartner的數據相差不大,相比於2017和2018,全球半導體行業的年增長率在2019將出現大幅下降。

今年,在IT圈裡流行著這樣一句話:2019是過去幾年當中最差的一年,卻是未來幾年當中最好的一年。這句話似乎也符合半導體產業的狀況。

自從2008年經濟危機之後,半導體行業進入了低迷期,直到2012年前後才復甦,回覆到了正增長狀態。在之後的幾年裡,每年都會上一個臺階,特別是2015、2016這兩年在全球半導體業掀起的併購整合狂潮,極大地刺激了產業發展(起碼在財務數字上是這樣的),到2018達到了頂峰,2019則呈現垂直下降的態勢,下面以晶圓代工為例進行一下比較。

由於晶圓代工是典型的技術、資金密集型,且是重資產,其與產業鏈上下游(EDA、IP、IC設計、封測、IDM等)都有著緊密的聯繫,可以說是產業起伏的晴雨表。

下圖所示為拓墣產業研究院於2018年5月給出的2018上半年全球前十大晶圓代工廠的營收及同比增長情況。

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圖源:拓墣產業研究院

下圖則為拓墣產業研究院今年3月公佈的全球前十大晶圓代工廠在2019年第一季度營收和同比增長情況。

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圖源:拓墣產業研究院

通過對比可以看出,廠商的排名、市場率以及整體格局等沒有大的變化,而變化最大的就是營收的同比增長情況了。2018上半年主流都是正增長,只有兩家是負增長,而2019年第一季度則截然不同,前七家廠商全是負增長,且大都是兩位數,即使是正增長的後三名,與2018上半年相比也有很大的落差。

可見,2018年真的是全球半導體業在過去幾年最後的輝煌了,2019之後的幾年很可能要過一段苦日子了。

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8英寸晶圓

過去的幾年裡,當業界都在如火如荼地興建12英寸產線的時候,大家突然發現,8英寸晶圓的產能居然不夠用了,在2017和2018年,出現了供不應求的局面,這個以往被很多半導體人認為是落後產能,甚至被無視的部分反倒成為了香餑餑。

然而,相較於12英寸產品,8英寸晶圓有諸多優勢,其中,最主要的是以下兩個:

首先,8英寸晶圓已具備了成熟的特種工藝,而特種工藝技術能夠使尺寸較小的晶粒包含較多的模擬內容,或支持較高電壓。特種工藝技術包括高精度模擬CMOS、射頻CMOS、嵌入式存儲器CMOS、CIS、高壓CMOS、 BiCMOS和BCDMOS。這些特種技術對晶圓代工廠的工藝參數有較為嚴格的容差限制,常用的DC-DC轉換器、馬達驅動器、電池充電器IC一般都使用8英寸晶圓生產。

其次,大部分8英寸晶圓廠設備已折舊完畢,固定成本較低。8英寸晶圓廠的產能在上世紀90年代末期開始提升,大部分晶圓廠現已完全折舊完畢,因此,8英寸晶圓產品在經營成本上極具競爭力。雖然當前設備供應商不再製造8英寸晶圓廠所用的新設備,但他們通常會與8英寸晶圓廠進一步合作,以極具成本效益的方式,使舊設備壽命延長10~15年。

有缺口就有供給,這是市場的不變規律,8英寸晶圓雖然緊俏,但隨著時間的推移,這一狀況正在緩解,一方面是廠商面對12英寸產線的投資更加理性,不再像前些年那麼的瘋狂,另外就是市場看到了8英寸所具有的巨大應用空間,使得一些舊產能又恢復了生產,而全球多條新的8英寸產線也在建設或已投入生產。這樣來看,今後幾年,12英寸和8英寸將呈現更加均衡的市況。

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28nm製程

隨著研發難度和生產工序的增加,IC製程演進的性價比提升趨於停滯,造成了“28nm長製程”的現象。20nm和16/14nm製程的成本一度高於28nm,這是摩爾定律運行60多年來首次遇到製程縮小但成本不降反升的問題。

由於性價比提升一直以來都被視為摩爾定律的核心意義,所以20nm以下製程的成本上升問題一度被認為是摩爾定律開始失效的標誌,而28nm作為最具性價比的製程工藝則被認為將長期活躍於市場。

在設計成本不斷上升的情況下,只有少數客戶能負擔得起轉向高級節點的費用。據Gartner統計,16nm /14nm芯片的平均IC設計成本約為8000萬美元,而28nm體硅製程器件約為3000萬美元,設計7nm芯片則需要2.71億美元。IBS的數據顯示:28nm體硅器件的設計成本大致在5130萬美元左右,而7nm芯片需要2.98億美元。對於多數客戶而言,轉向16nm/14nm的FinFET製程太昂貴了。

就單位芯片成本而言,28nm優勢明顯,將保持較長生命週期。一方面,相較於40nm及更落後製程,28nm工藝在頻率調節、功耗控制、散熱管理和尺寸壓縮方面具有顯著的優勢。另一方面,由於20nm及更先進製程採用FinFET技術,維持高參數良率以及低缺陷密度難度加大,每個邏輯閘的成本都要高於28nm製程。

28nm工藝處於32nm和22nm之間,業界在更早的45nm階段引入了high-k值絕緣層/金屬柵極(HKMG)工藝,在32nm處引入了第二代 high-k 絕緣層/金屬柵工藝,這些為28nm的逐步成熟打下了基礎。而在之後的先進工藝方面,從22nm開始採用FinFET(鰭式場效應晶體管)等。可見,28nm正好處於製程過渡的關鍵點上,這也是其性價比高的一個重要原因所在。

雖然高端市場會被 7nm、10nm以及14nm/16nm工藝佔據,但40nm、28nm等並不會退出。如28nm~16nm工藝現在仍然是臺積電的營收主力,中芯國際則在持續提高28nm良率,華虹宏力也於2018年加入了該戰團。

2015~2016年,28nm工藝主要用於手機應用處理器和基帶,同時,機頂盒和數字電視等市場需求不斷提升,預計2019~2020年,28nm工藝將滲透到混合信號產品和ISP芯片領域, 不斷湧現的新應用將促使28nm製程保持較長的時間窗口。據IBS估算,2014年全球28nm晶圓需求量為291萬片,2018年將增至430萬片,預計2024年將緩減至351萬片。

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8位MCU的第二春

3月初,在北京舉辦的2019年意法半導體(ST)MCU產品發佈會上,唱主角的並不是當下如日中天的32位MCU,而是淡出人們視線多時的8位產品——STM8。

在32位MCU大行其道的今天,讓8位MCU重裝上陣,還有多位ST公司重量級的嘉賓站臺,這樣的豪華配置用在STM8身上,確實讓人有些意外。之所以要加速STM8發展,主要原因自然是市場需求在那裡,儘管32位MCU已成嵌入式應用開發的主流,但目前8位產品依然有相當廣泛的應用場景。

對於這種現象,ST公司表示,我們必須考慮客戶的使用習慣,當然也有成本的考量,此外,與STM32相比,其內核和指令集更簡單,更容易進行設計,同時,STM8具有非常出色的穩定性和可靠性,如它的自我校驗功能,即使是10年前設計的產品,今天看來依然不過時,依然非常可靠。

有市場研究數據顯示,2018年8位MCU的市場規模約為78億美元,在中國的市場份額佔到41%左右,並且每年還以近10%的速度增長。再看一下ST的銷售業績,截止2018年底,STM8在全球出貨量已經超過40億片,這個數字與STM32旗鼓相當。

ST是全球排名前4位的MCU供應商,其一舉一動可以在很大程度上體現MCU市場的現狀及走勢。2019新年伊始,ST就攜新8位MCU強勢迴歸,這絕不是一時心血來潮的逆勢操作,而是一次建立在市場洞悉、充分準備基礎上的順勢而為。因此,未來8位MCU市場格局將更有看頭。

半導體圈的“8”字訣|半導體行業觀察

結語

以上列舉出了幾個半導體行業中與“8”緊密相關的領域,有喜有優,有變化,也有持久與穩定,更有老品煥發第二春。當然,半導體業博大精深,與“8”息息相關的肯定不止以上這些,這裡只是拋磚引玉。

最後,祝願半導體人在2019及未來幾年都能發財!

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