持續(xù)低迷，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)機(jī)在哪?

本文由芯師爺翻譯自semiengineering網(wǎng)站，作者M(jìn)ARK LAPEDUS，本文觀點(diǎn)不代表智通財(cái)經(jīng)觀點(diǎn)。

進(jìn)入2019年，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)持續(xù)低迷。加之，中美貿(mào)易競(jìng)爭(zhēng)、華為事件等因素，使得下半年半導(dǎo)體市場(chǎng)變得陰晴不定，充滿變數(shù)。接下來(lái)我們將從設(shè)備、晶圓代工、存儲(chǔ)、封測(cè)等環(huán)節(jié)，探討全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)未來(lái)。

一半導(dǎo)體設(shè)備廠商日子艱難

對(duì)于半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)艱難的時(shí)期，并可能出現(xiàn)繼續(xù)衰落的跡象。問(wèn)題始于2018年，當(dāng)時(shí)DRAM和NAND都陷入供過(guò)于求的狀態(tài)，導(dǎo)致設(shè)備訂單放緩。

全球半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)分析(圖片來(lái)自SEMI)

經(jīng)濟(jì)衰退蔓延至2019年上半年。盡管2019年下半年整體半導(dǎo)體市場(chǎng)存在一些樂(lè)觀情緒，但短期內(nèi)半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)前景仍然黯淡。VLSI Research首席執(zhí)行官丹·哈奇森(Dan Hutcheson)表示，“雖然下半年半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)有復(fù)蘇跡象，但設(shè)備行業(yè)日子仍然并不好過(guò)!”

根據(jù)VLSI Research數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)2019年全球半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)總體將下降17.3%。據(jù)該公司稱，相比之下，2018年的增長(zhǎng)率僅為16.6%。其原因在于內(nèi)存市場(chǎng)供應(yīng)過(guò)剩，導(dǎo)致價(jià)格持續(xù)低迷。另外，經(jīng)濟(jì)放緩也導(dǎo)致了設(shè)備需求的降低。

2019年下半年，晶圓廠工具供應(yīng)商的情況將喜憂參半。一方面，內(nèi)存市場(chǎng)仍然疲軟，另一方面，晶圓代工廠的需求正在不斷增長(zhǎng)。

例如，在領(lǐng)先的代工廠中，三星和臺(tái)積電正在加速7納米工藝，預(yù)計(jì)2020年還將推出5納米工藝。對(duì)于這些節(jié)點(diǎn)，三星和臺(tái)積電將在工廠引入極紫外(EUV)光刻技術(shù)。因此，作為EUV光刻機(jī)唯一的供應(yīng)商，ASML公司將從中獲益。

然而，并不是所有的300毫米晶圓制造工具都在蓬勃發(fā)展。由于NAND的減速和產(chǎn)能過(guò)剩，蝕刻和清潔設(shè)備將首當(dāng)其沖。除此之外，離子注入和CMP等設(shè)備需求也將受到嚴(yán)重影響。

另一方面，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的平靜，在用于5G建設(shè)的射頻放大器和濾波器需求帶動(dòng)下，200毫米設(shè)備市場(chǎng)再次升溫。Lam Research戰(zhàn)略營(yíng)銷高級(jí)主管David Haynes表示：“從整個(gè)市場(chǎng)的角度來(lái)看，對(duì)200mm設(shè)備的需求肯定超過(guò)了可用性?！?/p>

與此同時(shí)，在后端領(lǐng)域，封裝市場(chǎng)正在反彈，至少在某些領(lǐng)域是這樣。Cyber Optics總裁兼首席執(zhí)行官Subodh Kulkarni表示：“先進(jìn)封裝過(guò)程中，每一步都需要檢測(cè)，由此也帶動(dòng)了檢測(cè)設(shè)備的需求增長(zhǎng)，例如3D封裝技術(shù)?！贝送?，MEMS也將為半導(dǎo)體設(shè)備增長(zhǎng)提供助力。

據(jù)VLSI Research預(yù)測(cè)，由于內(nèi)存市場(chǎng)和其他因素，預(yù)計(jì)全球半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)將在2020年反彈并增長(zhǎng)7.3%。

對(duì)此，丹·哈奇森表示：“晶圓制造廠的產(chǎn)能利用率預(yù)計(jì)將從2019年的84.3%躍升至2020年的90.1%。一旦產(chǎn)能利用率超過(guò)90%，設(shè)備市場(chǎng)就會(huì)出現(xiàn)很大的機(jī)會(huì)?！?/p>

而據(jù)SEMI數(shù)據(jù)顯示，2020年全球半導(dǎo)體設(shè)備銷售額將達(dá)到588億美元，預(yù)計(jì)比2019年增長(zhǎng)11.6%。相比之下，2019年全球半導(dǎo)體設(shè)備銷售額下降了18.4%。據(jù)SEMI稱，2020年中國(guó)有望成為全球最大的半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)，并超過(guò)韓國(guó)。

二晶圓代工市場(chǎng)機(jī)會(huì)在哪?

大多數(shù)晶圓代工廠商在2018年結(jié)束時(shí)突然放緩，并延續(xù)到了2019年上半年。展望未來(lái)，晶圓代工廠商在2019年剩余時(shí)間內(nèi)前景仍充滿不確定性，并將在2020年出現(xiàn)好轉(zhuǎn)。

IC Insights總裁Bill McClean預(yù)計(jì)，全球晶圓代工市場(chǎng)將在2019年持平，2020年將增長(zhǎng)5%。其中，7nm晶圓代工將成為2019年一大亮點(diǎn)。另?yè)?jù)IBS預(yù)計(jì)，7月晶圓代工市場(chǎng)預(yù)計(jì)將達(dá)到100.4億美元，比2018年增長(zhǎng)218%。

在最近的電話會(huì)議中，臺(tái)積電首席執(zhí)行官CC Wei表示：“7nm市場(chǎng)將推動(dòng)高端智能手機(jī)的新產(chǎn)品推出，5G開發(fā)的加速以及高性能計(jì)算應(yīng)用中7nm節(jié)點(diǎn)工藝的應(yīng)用將日益普及。”

臺(tái)積電制程規(guī)劃(圖片來(lái)自于WikiChip)

此外，AI則是另一個(gè)驅(qū)動(dòng)因素。雖然目前還不清楚AI芯片是否需要7nm和5nm，但是該領(lǐng)域需要更多的計(jì)算性能?！坝捎谒袉?wèn)題域的可用數(shù)據(jù)都在幾何級(jí)增加，因此所需的計(jì)算能力將大幅增加，用于處理深度學(xué)習(xí)負(fù)載，”D2S首席執(zhí)行官Aki Fujimura表示。

并非所有代工廠客戶都需要10nm/7nm和5nm。GlobalFoundries首席技術(shù)官Gary Patton說(shuō)：“2022年或2023年，12nm及以上的技術(shù)大約占市場(chǎng)的80%。對(duì)比10年前，先進(jìn)工藝的玩家越來(lái)越少，其成本也會(huì)越來(lái)越高?！?/p>

除了7nm之外，晶圓代工廠對(duì)于新的22nm和18nm工藝同樣寄予厚望。其中22nm被認(rèn)為是下一代存儲(chǔ)技術(shù)STT-MRAM的工藝起點(diǎn)。目前，GlobalFoundries、英特爾、臺(tái)積電、三星和UMC五家芯片制造商都在發(fā)展和加速嵌入式STT-MRAM的研發(fā)，以用于MCUs及其他設(shè)備中。

聯(lián)華電子產(chǎn)品營(yíng)銷總監(jiān)David Hideo Uriu表示：“嵌入式STT-MRAM將取代NOR-Flash，以提高M(jìn)CU的性能，并進(jìn)一步降低功耗提升耐用性。而高密度MRAM也適用于緩存應(yīng)用，用于NAND閃存加速，或替代SRAM應(yīng)用。”

雖然說(shuō)，汽車芯片市場(chǎng)在2019年上半年表現(xiàn)不佳。但晶圓代工廠商和設(shè)備廠商多年來(lái)一直都在追逐汽車市場(chǎng)。而電動(dòng)汽車(EV)是一個(gè)亮點(diǎn)，尤其是在中國(guó)。根據(jù)IHS的數(shù)據(jù)，從2018年7月到2019年3月，中國(guó)的電動(dòng)汽車銷量增長(zhǎng)了85%。

電動(dòng)汽車只占全球汽車市場(chǎng)的一小部分，但其業(yè)務(wù)正在增長(zhǎng)。Wolfspeed電源產(chǎn)品高級(jí)主管Guy Moxey說(shuō)：“它的復(fù)合年增長(zhǎng)率很高，但其來(lái)自一個(gè)非常小的基數(shù)?！?/p>

總而言之，5G、AI、EV和其他細(xì)分市場(chǎng)都很有希望。但基于目前的環(huán)境，整個(gè)IC產(chǎn)業(yè)的可見(jiàn)度仍然很低。例如，在最近的季度電話會(huì)議中，聯(lián)華電子聯(lián)席總裁Jason Wang表示：“盡管中美貿(mào)易緊張局勢(shì)造成市場(chǎng)不確定性，但我們預(yù)計(jì)無(wú)線通信領(lǐng)域的具體領(lǐng)域?qū)⒃诙唐趦?nèi)向上調(diào)整，這將導(dǎo)致晶圓需求略有增加。然而，我們觀察到客戶在全球經(jīng)濟(jì)環(huán)境疲弱的情況下繼續(xù)謹(jǐn)慎管理庫(kù)存，這也可能導(dǎo)致2019年下半年業(yè)務(wù)預(yù)測(cè)的可見(jiàn)度降低?！?/p>

三存儲(chǔ)器市場(chǎng)何時(shí)復(fù)蘇?

現(xiàn)在，全球存儲(chǔ)器市場(chǎng)正經(jīng)歷非常困難的時(shí)期，特別是在DRAM和NAND方面。在2018年，NAND市場(chǎng)下滑并陷入供過(guò)于求的模式，延續(xù)到2019年的上半年。DRAM市場(chǎng)也是一樣。

雖然DRAM和3D NAND都在繼續(xù)發(fā)展，但這兩大存儲(chǔ)市場(chǎng)依然黯淡。IC Insights的McClean表示，“目前的NAND預(yù)測(cè)將在2019年下降32%至406億美元， bit volume增長(zhǎng)42%，受需求彈性的推動(dòng)。而DRAM預(yù)測(cè)將在2019年下降38%至620億美元，低于2018年的994億美元，今年的 bit volume增長(zhǎng)17%?！?/p>

“在預(yù)測(cè)今年內(nèi)存IC平均售價(jià)下降33%之后，我們預(yù)計(jì)2020年的內(nèi)存平均售價(jià)將增長(zhǎng)9%，”McClean表示。

“與內(nèi)存相比，晶圓代工市場(chǎng)更加穩(wěn)定，”ASM International營(yíng)銷總監(jiān)Bob Hollands說(shuō)：“目前最大的問(wèn)題是內(nèi)存市場(chǎng)。這不是秘密，問(wèn)題是它何時(shí)轉(zhuǎn)向?大多數(shù)認(rèn)為全球內(nèi)存市場(chǎng)已經(jīng)進(jìn)調(diào)整周期，關(guān)鍵是這一周期何時(shí)結(jié)束?！?/p>

STT-MRAM技術(shù)(圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò))

與此同時(shí)，經(jīng)過(guò)多年的研發(fā)，新型存儲(chǔ)器終于獲得了一些牽引力。STT-MRAM，相變存儲(chǔ)器(PCM)和電阻RAM(ReRAM)是主要的新型存儲(chǔ)器類型。根據(jù)Objective Analysis和Coughlin Associates的數(shù)據(jù)，新興的存儲(chǔ)器是一個(gè)很小的市場(chǎng)，但預(yù)計(jì)到2029年它們的總收入將達(dá)到200億美元。

“PCRAM和ReRAM是快速、非易失、低功耗、高密度存儲(chǔ)器，可用作存儲(chǔ)級(jí)存儲(chǔ)器，以填補(bǔ)服務(wù)器DRAM和存儲(chǔ)之間不斷擴(kuò)大的性價(jià)比差距，”應(yīng)用材料公司金屬沉積產(chǎn)品副總裁Kevin Moraes說(shuō)?！半S著行業(yè)在AI計(jì)算時(shí)代的發(fā)展，對(duì)新型存儲(chǔ)器的興趣將隨著傳統(tǒng)存儲(chǔ)器的不斷進(jìn)步而增加。所有這些努力的關(guān)鍵是使用新材料和3D結(jié)構(gòu)來(lái)改善芯片性能，功耗和成本?！?/p>

四更加先進(jìn)的封裝技術(shù)

在先進(jìn)封裝的推動(dòng)下，整個(gè)IC封裝市場(chǎng)預(yù)計(jì)將在2019年下半年反彈?？傮w而言，預(yù)計(jì)2019年先進(jìn)封裝市場(chǎng)將增長(zhǎng)6%，Yole Développement表示。

“先進(jìn)封裝市場(chǎng)在今年下半年出現(xiàn)了改善跡象，”Veeco Ultratech業(yè)務(wù)部門光刻應(yīng)用副總裁Warren Flack表示：“由于移動(dòng)芯片的季節(jié)性需求周期，大多數(shù)OSAT在第三季度的利用率都在提高。我們還看到，2.5D和扇出封裝需求的增長(zhǎng)主要來(lái)自高性能計(jì)算、圖形處理器、AI和5G相關(guān)客戶。由于價(jià)格疲軟和庫(kù)存增加，內(nèi)存市場(chǎng)在資本支出開支方面仍然保守?！?/p>

Chiplets技術(shù)(圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò))

在先進(jìn)封裝中，扇出和Chiplets是最主要的牽引力。扇出被歸類為晶圓級(jí)封裝，其需要在晶片上封裝管芯。扇出又可分為兩個(gè)部分，低密度(低于500 I / O)和高密度(超過(guò)500 I / O)。

“智能手機(jī)仍然是低密度和高密度扇出的主要增長(zhǎng)動(dòng)力，”ASE高級(jí)工程總監(jiān)John Hunt說(shuō)：“汽車市場(chǎng)將開始增強(qiáng)勢(shì)頭，因?yàn)槲覀兩瘸龇庋b獲得了1級(jí)和2級(jí)的資格。而服務(wù)器應(yīng)用正在看到對(duì)高端市場(chǎng)需求的增長(zhǎng)?！?/p>

下一個(gè)重要的領(lǐng)域是Chiplets。在Chiplets中，我們的想法是通過(guò)將不同電腦元件集成在一塊硅片上，來(lái)實(shí)現(xiàn)更小更緊湊的電腦系統(tǒng)。這一個(gè)系統(tǒng)可以讓數(shù)據(jù)移動(dòng)得更快，更自由，且能制造更小還能更便宜，集成更機(jī)密的的電腦系統(tǒng)。Chiplets 的強(qiáng)大在于可以讓芯片公司更快的發(fā)布更強(qiáng)大的處理器。