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半导体市场
美国Microchip Technology曾于10月曾预测今年3季度公司营收下降的消息,并指出该公司以及Intel和TI的股票都下降了,意味着今年世界半导体业或将下行,“一石掀起千层浪”,“True or False?”引起了debate!未几日Intel宣布说3季度营收,达到147亿美元,创历史新高。同时,TI也发表了同期的业绩超过预期,涤荡了Microchip Technology几天前所散布的半導体業容或低迷的阴霾。事实上,据10月31日有关外媒报导,Microchip公司3季度的营收实际比上季度还增长了2.8%,达5.46亿美元,未如公司悲观预期,市调公司IC Insights更进一步作了针对性解释:Microchip的说法令人惊奇,但并没有改变我们对2014年世界半导体市场增长7%~8%的预测。另一老资格市调公司Gartner也于10月把上季度预测世界半导体市场今年将增长6.7%提高到7.2%,达到3380亿美元,并指出增长的原因是低端平板电脑到高端超移动设备和智能手机的纷纷发售,特别是苹果iPhone 6 和iPhone 6 Plus的上市和需求殷切。
美国IC Insights 于9月发表的秋季预测报告中指出,世界半导体市场2014年后不再可能继续强势成长而将缓步前行,报告作者Bill McClean认为,未来的增长率约在个位数的高端。报告说,2014年世界电子设备的销售额将增长5%,达1.49万亿美元,半导体市场则将增长7%,达3485亿美元,半导体资本投资在上年下降3%的背景下今年将会出现有力反弹,增长12%,达645亿美元(图1)。公司对2014年世界半导体市场的增长预测,和Gartner公司的最新预测3380亿美元大致相同,后者对半导体资本投资的预测也相仿佛,说是继去年微降1.5%后,今年将强劲回升11.4%,达644亿美元。
总结2014年世界半导体市场的特点有三:
(1)台积电的半导体产值超过Intel。尽管从公司的销售值看,Intel和三星的差距在缩小,仍雄踞世界半导体公司之首,但从出售给电子设备业的“最终”销售(final sales)值看,从去年2季度开始,台积电开始超越Intel公司(图2)。
(2)通信系统的半导体应用值超过计算机。由于将移动电话计入通信设备,增大了通信半导体的应用份额,跨越了传统以计算机为首的格局。
(3)模拟集成电路销售值超越数字集成电路。这是因为把数字集成电路统计加进了系统芯片的缘故。
IC Insights给出了世界半导体市场的历史数据如图3所示,自1993~2013年的20年间,世界半导体市场从830亿美元发展到3250亿美元,年均增长率为7.1%,表现不俗。依公司提供数据,1993~2003年10年间的年均增长率为8%,2003~2013年10年间下降为6.2%,2008~2013年5年表现最差,仅为4.4%,预计2013~2018未来5年有所回升,为5.8%,可望达到4310亿美元。
报告作者McClean说:世界半导体市场“2015年还会有进一步增长,此后则将继续保持6%~7%的穏定成长,唯2017年因宏观经济的走弱而预期半导体市场将随之下降。”并具体地对世界半导体市场1998~2013年15年间和2013~2023年10年的出货量、平均销售价、市场销售值作了对比,其间销售量的年均增长率将从8.5%下降到6%,平均销售价和销售值则都有所上升(表1),IC单价平均销售价上扬的原因包括今后新厂难有增加、投资减少和走向450mm晶圆的步伐转缓等。
同时,我们看到IHS Global公司首席分析师日本南川明在今年所写的一篇文章中说,世界半导体市场在2008年金融危机以前50年间曾以年率12%的速度快速成长,但近几年约在30万亿日元左右徘徊,预计今后10年间大约只能以3%~4%的年率缓慢前进。去年,另一日本资深记者、产业时代公司董事长泉谷涉也作文指出,现今世界半导体市场约为25万亿日元,近7~8年间上上下下,几乎停滞不前。他预测,到2030年,世界半导体市场将从25万亿日元跃升到40万亿日元(估计年均增长率仅为2.4%),其中IT领域所占比重将下降至60%~70%,其余为医疗、环保、新型绿色汽车等。日本在上世纪90年代起电子工业从辉煌一时演变至无奈失落的两重光景下,半导体业也随之失色,著名厂商出卖的出卖,合并的合并,对半导体业的前景也相应作出了悲观的预测。
中国为扭转电子工业“无芯”之痛,今年国务院颁发了《国家集成电路产业发展推进纲要》,纲要提出,在政策、资金的强力支持下,到2015年,集成电路产业销售收入超过3500亿元,2020年与国际先进水平的差距逐步缩小,全行业销售收入年均增速超过20%,2030年产业链主要环节达到国际先进水平,一批企业进入国际第一梯队,实现跨越发展,信心满满。市调公司IC Insights在同一报告中也认为,近几年来中国在PC、移动电话、汽车、数字电视等产品市场均居世界第一,将拉动本土半导业的快速发展。尽管集成电路与石油为中国最大宗的两项产品,但预计未来5年内,本土生产集成电路的速度和所占份额都将凌厉加快和提升(图4)。据图所示,从2013~2018年的5年间,中国IC市场将以每年8.9%的速度增长,而本土产值则将以15.8%的年率更加快速增长,大大高于世界半导体市场的5.8%,无疑增强了我们的信心,同期本土生产所占市场的份额将从11.7%提高到16%,而中国IC市场所占世界IC生产的比重也将从27%提升到31%,中国市场在世界半导体业中的比重仍在增高,说明了中国市场的地位是多么重要!
半导体技术
摩尔定律是由Intel公司创始人之一戈登?摩尔(Gordon Moore)于1965年提出,其内容为:集成电路上可容纳的晶体管数目,约每隔18个月增加一倍,性能也将提升一倍而价格不变。这一定律迄今已近50年,被以Intel为代表的世界半导体业界视为金科玉律,作为技术发展的前进努力方向一直沿用至今。但在近年人们相继提出了质疑:摩尔定律是否已走到了尽头? 可意见并没有统一,有外媒于近日报道,美国POET Technologies公司预言砷化镓(GaAs)很快会取代硅,成为未来高性能芯片的选用材料,曾任职贝尔研究所的该公司共同创办人暨首席科学家Geoff Taylor表示,上述论点自上世纪80年代就已经被提出。砷化镓能在提升晶体管性能的同时,整合光学电路的功能,这些特点将带来更高的性能以及创新的芯片架构,因此能使摩尔定律寿命无限延长。大多数三五族元素,包括铟(In)、镓(Ga)、砷(As)及磷(P),都比硅具有更高的电子迁移率,不过在制造上还存有特殊困难,但POET说已经研发出了一种解决方法。与此同时,多数有关单位/人士则持有不同的观点,10月在美国硅谷举办的IEEE(电气和电子工程师协会)研讨会,探索了未来20年的技术发展,曾任Intel处理器架构师(architect)顾问的Robert Colwell的看法是:摩尔定律已到晚年,至于何时走向终点,应该不会超过2035年,而且目前尚未找到可靠的替代方案。这波认为是一种代表性的观点。未来20年内预期将出现全新的器件和非冯诺依曼结构的计算机系统,最可期待的便是模仿人脑的神经系统(neuromorphic system),该系统需要转换为模拟运算技术,这种耗电量大的技术又必需寻求新材料、新器件(所谓后CMOS)的支持,在这方面,碳纳米管又重新引起了研究人员的关注。
半导体工艺的微细化是摩尔定律发展的标志,它从1970年的10mm(微米)迈进到1980年的3mm,1990年的0.5mm,2000年的0.13mm,2005年开始跨入nm(纳米)时代,达到90nm,2010年跃进到32nm~45nm。世界纯代工企业走在微细化工艺的最前头,据IC Insights公司的最新报告,世界首位代工公司台积电2014年的销售中,釆用了≤45nm工艺的占60%,第二大代工公司GlobalFoundries也占到了57%,比重相近,2014年,≤28nm工艺将成为主流,代工业中使用这类技术的器件销售额比2013年可大幅上扬72%,达到51亿美元,占代工销售总值的29%,而采用 >28nm工艺的器件所占比重虽仍占71%,但其销售额仅略增4%(表2)。据报道,我国中芯国际公司于2012年初开始采用45nm工艺,比台积电晚了3年,2014年采用≤45nm工艺生产的器件仅占公司销售额的15%。另据中芯国际CEO邱慈云透露,目前公司正在做北京12英寸新厂的设备移入工作,预计明年第4季度将有1万片28nm的晶圆产能,上海也有部分28nm的试验线产能。同时,中芯国际还在进行14nm工艺的研发,预计在2016年到2017年间可实现工艺的开发。
《日经电子》曾预测,半导体微细化在 2015~2020年间将从22nm发展到16nm。从现有信息看,微细化将继续前进,有报道说,FinFET(鳍式场效晶体管)的生产工艺可以迈进到7nm,甚至5nm,当然要采用新的材料。再看各公司的实际情况,2013年Intel公司投入130亿美元,坚持按摩尔定律前进,已开发出14nm 技术,领先其他公司3年,还正着手转向450 mm晶圆生产,2014年推出全球首款14nm处理器Core M,并宣布不采用EUV(远紫外)光刻技术走向7nm芯片之道。IBM半导体部门已出售给了GlobalFoundries公司,但也有报道曾说该公司今后5年内对半导体将投资30亿美元,研发7nm以下的新工艺和取代硅的新材料。台积电2015年投资将扩大到100亿美元以上,准备量产16nm FinFET,并计划2016年使10nm工艺实用化。联华电子将在2014年底试产14nm工艺产品。
三星公司投资103亿美元,重点将放在DRAM尤其是NAND闪存的开发上,2014年已展示了14nm的FinFET处理器。一般说,NAND闪存的微细化快于DRAM,今天前者已跨入10nm时代(10~12nm)而后者还停留在20nm工艺上,两者今后还都将向3D发展,三星已于去年发表了3D结构的NAND闪存――3位/单元的128G产品“V-NAND”。IC Insights公司给出了一个大致的发展蓝图(表3),更值的一提的是,美国斯坦福大学生物系的技术人员已试制出模拟人脑的芯片――“Neurogrid”,据介绍,其运行速度比普通PC高出9000倍,而耗电量却远低于PC,可用于人型机器人及假肢控制等。
美国Microchip Technology曾于10月曾预测今年3季度公司营收下降的消息,并指出该公司以及Intel和TI的股票都下降了,意味着今年世界半导体业或将下行,“一石掀起千层浪”,“True or False?”引起了debate!未几日Intel宣布说3季度营收,达到147亿美元,创历史新高。同时,TI也发表了同期的业绩超过预期,涤荡了Microchip Technology几天前所散布的半導体業容或低迷的阴霾。事实上,据10月31日有关外媒报导,Microchip公司3季度的营收实际比上季度还增长了2.8%,达5.46亿美元,未如公司悲观预期,市调公司IC Insights更进一步作了针对性解释:Microchip的说法令人惊奇,但并没有改变我们对2014年世界半导体市场增长7%~8%的预测。另一老资格市调公司Gartner也于10月把上季度预测世界半导体市场今年将增长6.7%提高到7.2%,达到3380亿美元,并指出增长的原因是低端平板电脑到高端超移动设备和智能手机的纷纷发售,特别是苹果iPhone 6 和iPhone 6 Plus的上市和需求殷切。
美国IC Insights 于9月发表的秋季预测报告中指出,世界半导体市场2014年后不再可能继续强势成长而将缓步前行,报告作者Bill McClean认为,未来的增长率约在个位数的高端。报告说,2014年世界电子设备的销售额将增长5%,达1.49万亿美元,半导体市场则将增长7%,达3485亿美元,半导体资本投资在上年下降3%的背景下今年将会出现有力反弹,增长12%,达645亿美元(图1)。公司对2014年世界半导体市场的增长预测,和Gartner公司的最新预测3380亿美元大致相同,后者对半导体资本投资的预测也相仿佛,说是继去年微降1.5%后,今年将强劲回升11.4%,达644亿美元。
总结2014年世界半导体市场的特点有三:
(1)台积电的半导体产值超过Intel。尽管从公司的销售值看,Intel和三星的差距在缩小,仍雄踞世界半导体公司之首,但从出售给电子设备业的“最终”销售(final sales)值看,从去年2季度开始,台积电开始超越Intel公司(图2)。
(2)通信系统的半导体应用值超过计算机。由于将移动电话计入通信设备,增大了通信半导体的应用份额,跨越了传统以计算机为首的格局。
(3)模拟集成电路销售值超越数字集成电路。这是因为把数字集成电路统计加进了系统芯片的缘故。
IC Insights给出了世界半导体市场的历史数据如图3所示,自1993~2013年的20年间,世界半导体市场从830亿美元发展到3250亿美元,年均增长率为7.1%,表现不俗。依公司提供数据,1993~2003年10年间的年均增长率为8%,2003~2013年10年间下降为6.2%,2008~2013年5年表现最差,仅为4.4%,预计2013~2018未来5年有所回升,为5.8%,可望达到4310亿美元。
报告作者McClean说:世界半导体市场“2015年还会有进一步增长,此后则将继续保持6%~7%的穏定成长,唯2017年因宏观经济的走弱而预期半导体市场将随之下降。”并具体地对世界半导体市场1998~2013年15年间和2013~2023年10年的出货量、平均销售价、市场销售值作了对比,其间销售量的年均增长率将从8.5%下降到6%,平均销售价和销售值则都有所上升(表1),IC单价平均销售价上扬的原因包括今后新厂难有增加、投资减少和走向450mm晶圆的步伐转缓等。
同时,我们看到IHS Global公司首席分析师日本南川明在今年所写的一篇文章中说,世界半导体市场在2008年金融危机以前50年间曾以年率12%的速度快速成长,但近几年约在30万亿日元左右徘徊,预计今后10年间大约只能以3%~4%的年率缓慢前进。去年,另一日本资深记者、产业时代公司董事长泉谷涉也作文指出,现今世界半导体市场约为25万亿日元,近7~8年间上上下下,几乎停滞不前。他预测,到2030年,世界半导体市场将从25万亿日元跃升到40万亿日元(估计年均增长率仅为2.4%),其中IT领域所占比重将下降至60%~70%,其余为医疗、环保、新型绿色汽车等。日本在上世纪90年代起电子工业从辉煌一时演变至无奈失落的两重光景下,半导体业也随之失色,著名厂商出卖的出卖,合并的合并,对半导体业的前景也相应作出了悲观的预测。
中国为扭转电子工业“无芯”之痛,今年国务院颁发了《国家集成电路产业发展推进纲要》,纲要提出,在政策、资金的强力支持下,到2015年,集成电路产业销售收入超过3500亿元,2020年与国际先进水平的差距逐步缩小,全行业销售收入年均增速超过20%,2030年产业链主要环节达到国际先进水平,一批企业进入国际第一梯队,实现跨越发展,信心满满。市调公司IC Insights在同一报告中也认为,近几年来中国在PC、移动电话、汽车、数字电视等产品市场均居世界第一,将拉动本土半导业的快速发展。尽管集成电路与石油为中国最大宗的两项产品,但预计未来5年内,本土生产集成电路的速度和所占份额都将凌厉加快和提升(图4)。据图所示,从2013~2018年的5年间,中国IC市场将以每年8.9%的速度增长,而本土产值则将以15.8%的年率更加快速增长,大大高于世界半导体市场的5.8%,无疑增强了我们的信心,同期本土生产所占市场的份额将从11.7%提高到16%,而中国IC市场所占世界IC生产的比重也将从27%提升到31%,中国市场在世界半导体业中的比重仍在增高,说明了中国市场的地位是多么重要!
半导体技术
摩尔定律是由Intel公司创始人之一戈登?摩尔(Gordon Moore)于1965年提出,其内容为:集成电路上可容纳的晶体管数目,约每隔18个月增加一倍,性能也将提升一倍而价格不变。这一定律迄今已近50年,被以Intel为代表的世界半导体业界视为金科玉律,作为技术发展的前进努力方向一直沿用至今。但在近年人们相继提出了质疑:摩尔定律是否已走到了尽头? 可意见并没有统一,有外媒于近日报道,美国POET Technologies公司预言砷化镓(GaAs)很快会取代硅,成为未来高性能芯片的选用材料,曾任职贝尔研究所的该公司共同创办人暨首席科学家Geoff Taylor表示,上述论点自上世纪80年代就已经被提出。砷化镓能在提升晶体管性能的同时,整合光学电路的功能,这些特点将带来更高的性能以及创新的芯片架构,因此能使摩尔定律寿命无限延长。大多数三五族元素,包括铟(In)、镓(Ga)、砷(As)及磷(P),都比硅具有更高的电子迁移率,不过在制造上还存有特殊困难,但POET说已经研发出了一种解决方法。与此同时,多数有关单位/人士则持有不同的观点,10月在美国硅谷举办的IEEE(电气和电子工程师协会)研讨会,探索了未来20年的技术发展,曾任Intel处理器架构师(architect)顾问的Robert Colwell的看法是:摩尔定律已到晚年,至于何时走向终点,应该不会超过2035年,而且目前尚未找到可靠的替代方案。这波认为是一种代表性的观点。未来20年内预期将出现全新的器件和非冯诺依曼结构的计算机系统,最可期待的便是模仿人脑的神经系统(neuromorphic system),该系统需要转换为模拟运算技术,这种耗电量大的技术又必需寻求新材料、新器件(所谓后CMOS)的支持,在这方面,碳纳米管又重新引起了研究人员的关注。
半导体工艺的微细化是摩尔定律发展的标志,它从1970年的10mm(微米)迈进到1980年的3mm,1990年的0.5mm,2000年的0.13mm,2005年开始跨入nm(纳米)时代,达到90nm,2010年跃进到32nm~45nm。世界纯代工企业走在微细化工艺的最前头,据IC Insights公司的最新报告,世界首位代工公司台积电2014年的销售中,釆用了≤45nm工艺的占60%,第二大代工公司GlobalFoundries也占到了57%,比重相近,2014年,≤28nm工艺将成为主流,代工业中使用这类技术的器件销售额比2013年可大幅上扬72%,达到51亿美元,占代工销售总值的29%,而采用 >28nm工艺的器件所占比重虽仍占71%,但其销售额仅略增4%(表2)。据报道,我国中芯国际公司于2012年初开始采用45nm工艺,比台积电晚了3年,2014年采用≤45nm工艺生产的器件仅占公司销售额的15%。另据中芯国际CEO邱慈云透露,目前公司正在做北京12英寸新厂的设备移入工作,预计明年第4季度将有1万片28nm的晶圆产能,上海也有部分28nm的试验线产能。同时,中芯国际还在进行14nm工艺的研发,预计在2016年到2017年间可实现工艺的开发。
《日经电子》曾预测,半导体微细化在 2015~2020年间将从22nm发展到16nm。从现有信息看,微细化将继续前进,有报道说,FinFET(鳍式场效晶体管)的生产工艺可以迈进到7nm,甚至5nm,当然要采用新的材料。再看各公司的实际情况,2013年Intel公司投入130亿美元,坚持按摩尔定律前进,已开发出14nm 技术,领先其他公司3年,还正着手转向450 mm晶圆生产,2014年推出全球首款14nm处理器Core M,并宣布不采用EUV(远紫外)光刻技术走向7nm芯片之道。IBM半导体部门已出售给了GlobalFoundries公司,但也有报道曾说该公司今后5年内对半导体将投资30亿美元,研发7nm以下的新工艺和取代硅的新材料。台积电2015年投资将扩大到100亿美元以上,准备量产16nm FinFET,并计划2016年使10nm工艺实用化。联华电子将在2014年底试产14nm工艺产品。
三星公司投资103亿美元,重点将放在DRAM尤其是NAND闪存的开发上,2014年已展示了14nm的FinFET处理器。一般说,NAND闪存的微细化快于DRAM,今天前者已跨入10nm时代(10~12nm)而后者还停留在20nm工艺上,两者今后还都将向3D发展,三星已于去年发表了3D结构的NAND闪存――3位/单元的128G产品“V-NAND”。IC Insights公司给出了一个大致的发展蓝图(表3),更值的一提的是,美国斯坦福大学生物系的技术人员已试制出模拟人脑的芯片――“Neurogrid”,据介绍,其运行速度比普通PC高出9000倍,而耗电量却远低于PC,可用于人型机器人及假肢控制等。