中国半导体设备市场明年大爆发;半导体厂商获利秘诀

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1.半导体进入新一轮景气周期 中国半导体设备市场明年大爆发;2.西部数据CEO信中求原谅,为收购东芝存储器业务妥协?;3.2021年人工智能芯片市场将达到52亿美金,年复合增长率达53%;4.半导体资本支出 DRAM厂增幅*多;5.半导体厂商获利秘诀:朝“专精化”发展;6.超越摩尔定律 晶片堆叠技术正夯

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1.半导体进入新一轮景气周期 中国半导体设备市场明年大爆发;

全球半导体进入新一轮景气周期。根据美国半导体协会的数据,2017年1-5月份全球半导体实现销售1551.4亿美元,同比增长18.51%,其中5月份实现销售319.3亿美元,同比增长22.5%。2017年将是繁荣期,并将延续到2018-2021年。

全球半导体销售情况

数据来源:公开资料

所有地区都实现了增长,中国增长*快市场*大。2017年1-5月份美国实现304亿美元销售,同比增长22.1%;欧洲实现147亿美元的销售,同比增长10.5%;日本实现143亿美元销售,同比增长12.7%;中国实现506亿美元销售,同比增长25.7%。从以上可以看出所有地区都实现了增长,其中中国增速*快,其次是美国市场。中国也已经 成为全球*大的半导体市场,1-5月份占全球半导体市场份额达32.6%。

2017年1-5月份全球半导体销售额(十亿美元)

数据来源:公开资料

2017年1-5月份全球半导体销售额同比增速

数据来源:公开资料

半导体销售市场大、制造能力弱。根据中国半导体行业协会统计,2016年集成电路进口金额2270.7亿美元,占比全球市场67.9%,中国已经成为全球*大的半导体购买国家。

2016年中国半导体出口和进口情况

数据来源:公开资料

2017年全球半导体设备市场规模将达 到494.2亿美元,同比增长19.86%,超越历史高点。2016年全球半 导体制造设备的总销售额为412.4亿美元,同比增长13%。主要是世界其他地区(主要是东南亚)、中国大陆、中国台湾、欧洲和韩国的 市场采购额同比在上升。2017年预计全球半导体设备市场达到494.2亿美元,同比增长19.86%,**超越了2000年的市场高点477亿美元。2018年预计达到532.1亿美元,同比增长7.67%,达到*新的记录。

全球半导体设备销售状况

数据来源:公开资料

中国半导体设备市场将在2018年迎来大爆发。中国市场2016年半导体设备市场规模64.6亿美元,同比增长31.8%,全球增速*快,成为仅次于台湾和韩国的第三大半导体设备市场。2017年预计为68.4亿美元,同比增长5.9%,市场规模排在韩国和台湾之后。2018年中国半导体设备市场规模将达到110.4亿美元,同比增长61.4%,增速迎来大爆发,一跃成为仅次于韩国的**大半导体设备市场。

各个地区半导体设备市场状况

数据来源:公开资料

各个地区半导体设备市场销售增速

数据来源:公开资料

中国产业发展研究网

2.西部数据CEO信中求原谅,为收购东芝存储器业务妥协?;

集微网综合报道,据路透社9月1日报道,在西部数据公司起诉东芝公司,以阻止存储芯片合资公司被出售给竞购方后,两家公司的关系陷入紧张。

一封落款日期为8月11日的信件显示,在西部数据试图通过起诉东芝避免双方的合资存储芯片公司被出售给另外一家竞购方后,西部数据CEO斯蒂芬·米利根(Stephen Milligan)曾向东芝CEO岗川智(Satoshi Tsunakawa)道歉。

“我理解,这一诉讼和悬而未决的争执让东芝公司的一些人感到了极大恶意。这令人遗憾,我对于公司造成的这种感觉深感抱歉,”米利根在信中表示。

米利根试图在信中打消东芝CEO Satoshi Tsunakawa的疑虑,让其相信,倘若与西部数据的交易能够达成,该公司会解决东芝NAND闪存芯片主要客户苹果所产生的所有担忧。苹果是东芝NAND闪存芯片的关键客户。

知情人士透露,苹果已经加入由贝恩资本领导的财团,试图竞购东芝的芯片部门,担心分别身为全球**和第三大NAND制造商的东芝和西部数据达成交易后,会导致该公司在价格谈判中处于不利地位。

据悉,竞购对手贝恩资本(Bain Capital)在*后时刻修改了收购提议,引入苹果公司做后盾,开出修订后为180亿美元的*后报价,苹果计划出资3000亿日元(约合27.3亿美元),按照新提议,贝恩资本和东芝将各持46%的该业务。

此前,包括西部数据、私募基金公司 KKR、日本**网络公司(Innovation Network Corp)以及日本政策投资银行(DBJ)与日本其他公司在内的联盟以174亿美元与东芝达成协议,西部数据出资 1500 亿日元认购不超过三分之一股权,对公司经营决策没有投票权。

目前,东芝和西数代表称,无法立即就该信件置评。如若东芝存储业务被西部数据收购,其阵营实力将与霸主三星相抗衡。从NAND Flash厂商2017年Q1、Q2的营收和市占来看,集邦咨询半导体研究中心数据显示,三星2017年Q2营收47.04亿美元,东芝位列**为23.20亿美元,西部数据为23.17亿美元,2017年Q2三星市占为35.6%,东芝与西数相加为35%,逼近三星的市占。若以2017年Q1市占来看,东芝与西数的36.2%市占超过三星的34.4%。收购后,前两大厂商市场份额不相上下,激烈的角逐将不可避免。眼下,三星平泽Fab18厂2017Q2开始试产,主要生产64层3D NAND Flash,并于前不久宣布未来三年内将投资 70 亿美元扩产 NAND Flash。东芝的Fab6要到2018年Q3量产48层3D NAND。

*新消息,西部数据又收购一家闪存公司Tegile Systems,收购后将获得一套**的产品组品,以及超过1700新用户,特别是美国国防部和这样的大客户。*近几年西部一直不断投资,以期在半导体界赢利更多话语权。由于收购消息戏剧性地转变,如若贝恩资本收购东芝存储,SK海力士与东芝形成阵营,根据数据SK海力士2017年Q1市占10.7%,Q2市占9.9%。其阵营将拉开与排名第三的西部数据的距离,并追赶三星。以目前NAND Flash的形势,2D NAND向3D NAND的切换进程、存储市场的需求态势,以及各家的扩产计划、技术研发、发展策略等等都在左右着竞争。

3.2021年人工智能芯片市场将达到52亿美金,年复合增长率达53%;

目前人工智能的基础是数据,核心是算法,芯片则是整个系统运行的硬件平台。一般来说人工智能系统对于搜集来的大量数据用某些特定的算法在硬件平台上进 行处理、消化后,对用户提供某些建议或根据设定的程序自动进行反馈,从而形**工智能系统。

人工智能系统

2016年人工智能芯片市场规模达到6亿美金,预计到2021年将达到52亿美金,年复合增长率达到 53%,增长迅猛,发展空间巨大。目前GPU统治了人工智能芯片市场,占人工智能芯片市场份额的35%。人工智能应用中一个重要场景是智能家居,目前全球市场份额已经达到810亿美金。

人工智能芯片主要市场数据

人工智能芯片市场规模预测(亿美金)

中国产业发展研究网

4.半导体资本支出 DRAM厂增幅*多;

今年半导体资本支出预估

研调机构IC Insights预估,今年半导体产业资本支出可望高达809亿美元,创下历史新高纪录,年增幅达20%,优于研调机构预期。 其中,资本支出成长幅度*高的为DRAM领域,年增幅高达53%。

IC Insights原先预估,全年半导体产业资本支出为756亿美元、年增12%,不过由于内存产业纷纷进行扩产及技术设备升级,使IC Insight调高今年资本支出。 DRAM大厂SK海力士近期指出,已无法单靠制程升级增加获利,必须加大产能,因此加码今年资本支出预算。

IC Insights表示,虽然DRAM资本支出成为今年半导体产业中的成长王,但Flash领域也不遑多让,Flash产业今年预估将投入190亿美元资本支出,高于DRAM产业的130亿美元。 Flash产业投入资本支出原因不外乎研发3D NAND Flash制程,内存龙头三星于今年6月量产的平泽厂便是案例之一。

不过,IC Insight也示警,观察历史经验,全球NAND Flash大厂疯狂投入资本支出可能将导致产能过剩,进而引发价格崩跌,从目前状况看来,三星、SK海力士、美光、英特尔、东芝及武汉新芯等都计划在未来几年拉升3D NAND产能,因此未来3D NAND市场可能会出现价格走跌的风险。

至于晶圆代工仍是半导体产业资本支出**,IC Insights预估,晶圆代工领域今年将投入228亿美元、年增幅达4%,占所有领域比重为28%。 晶圆代工龙头台积电的5奈米新厂将于本月在南科动工,总投资金额将高达2,000亿元。

法人表示,半导体产业持续扩张,代表各大厂对后市景气保持乐观态度,其中又以DRAM产业成长*为快速,虽然IC Insight认为积极扩产恐导致价格衰退,不过以目前状况看来,物联网、汽车及服务器对于内存需求不减反升, 因此价格**衰退与否仍需观察。工商时报

5.半导体厂商获利秘诀:朝“专精化”��展;

EDA供应商Mentor执行长Walden C. Rhines (Wally)认为,产业不会走向仅剩少数几家大厂的情况,而是厂商正朝“专精化”(specialization)发展。

拥有超过40年业界资历的EDA供应商Mentor执行长Walden C. Rhines (Wally),总是能以他对市场变化的敏锐度与对产业未来趋势的深刻洞察,在许多公开场合专题演说中为听众带来令人收获良多的智慧之语;而在今年的Mentor Forum台湾场次,Wally针对在2015与2016年达到高峰、如今已趋平息的半导体产业整并风潮提出了他的*新观察心得,认为产业不会走向仅剩少数几家大厂的情况,而是厂商正朝“专精化”(specialization)发展。

在2015年8月的Mentor Forum台湾场次,Wally就曾以“整并疯”(Merger Mania)为题,对于当时以罕见的热络程度发展之半导体产业并购活动(M&A)分享他的观察;2015年光是在上半年就发生了几件交易规模惊人的半导体产业M&A,包括晶片龙头英特尔(Intel)收购FPGA供应商Altera、恩智浦(NXP)收购飞思卡尔半导体(Freescale),以及安华高(Avago)买下博通(Broadcom),全年度M&A交易价值总计940亿美元。

2016年产业“整并疯”持续延烧,接连又发生了软银(Softbank)收购ARM、高通收购恩智浦、ADI合并凌力尔特(Linear)…等几桩大型并购案,甚至连Mentor自己也被收归德国大厂西门子(Siemens)旗下,全年度半导体M&A交易金额达到1,160亿美元;尽管有产业分析师预言,未来五年将有半数公开上市的半导体业者被收购,而且前三大半导体厂商的市占率总和在未来二十年将会比目前的30%增加一倍,但Wally指出这种情况应该不至于发生。

根据Wally的说法,2015与2016年的半导体M&A交易活动主要是由前面提到的几桩超大型案件所驱动,实际上近十年来,整体半导体产业并未朝着大者恒大的趋势发展,前五十大半导体业者的市占率总和反而由2003年的98.6%,在2014年降至84.0%;虽然2016年全球前五十大半导体业者市占率总和又升至96.2%,也未超过2003年的水准。此外他也表示,如果半导体业者认为,发动整并就能占据更大的市场、获利更多,实际效果恐怕不如他们预期。

Wally指出,在目前的全球前五大半导体业者英特尔、三星(Samsung)、台积电(TSMC)、高通与博通中,只有被安华高收购的博通是**因为合并案而大幅增加了市占率的厂商;而虽然以经济学的理论来说,企业规模越大、获利能力越高,实际上两者之间并没有明显的直接关系,以目前半导体厂商的获利情况来看,营收规模****的英特尔,获利能力却排在十几家公司之后,甚至不如年营收仅是他百分之一的小厂(如下图)。

近几年来半导体产业结构出现变化,是因为厂商朝向“专精化”发展,而这种策略通常也能带来提升获利的效果。Wally解释,有部份半导体厂商发动收购案动机是为了多角化经营,例如英特尔逐渐将业务触角伸向电脑以外的市场,还有美高森美(Microsemi)是一家透过不断收购而拥有多元化业务的厂商;但这些厂商在利润率提升方面却没有因此而有很突出的表现。

然而朝着“专精化”发展而投入M&A的厂商,例如聚焦类比技术的德州仪器(TI)、专注车用与**性技术的恩智浦,以及特别专长资料中心与连网/无线连结技术的博通(包括母公司安华高以及安华高先前所收购的LSI Logic),利润率表现在近几年来都有稳定成长。Wally在会后接受采访时指出,西门子对Mentor的收购也是“专精化”发展的一种,结合双方在软体工具的专长,能为结构日益复杂的系统设计提供完整解决方案。

Wally表示,现在的系统如汽车、航太、制造设备…等等,在机械结构之外还有许多电子内容,传统的设计方法已经无法因应各种技术挑战,需要有强大的软体工具支援;为此西门子PLM软体部门在大约15年前就计划打造一套将设计流程虚拟化的工具平台,先是收了几家专长机械设计的软体工具供应商,而Mentor向来在电子系统设计技术方面有不少投资,在设计软体的平台化发展方向上也与西门子PLM一致,两家公司因此一拍即合。

而Wally也强调,Mentor成为西门子集团的一分子之后,“专精化”的发展方向不会有改变,而因为西门子承诺在研发上会有更多的投资,可以预见是未来能在设计工具解决方案上带给客户更有力的支援;他表示,虽然IC设计领域带来的营收贡献有趋缓的现象,但已经看到有越来越多来自系统设计的商机,与西门子的结合可望扩展Mentor的视野,接触到以往可能没有机会接触到的客户,协助更多工程师克服设计挑战。eettaiwan

6.超越摩尔定律 晶片堆叠技术正夯

在8月下旬于美国矽谷举行的年度Hot Chips大会上,Intel与Xilinx分享了晶片堆叠技术的*新进展...

美国的一项研究专案旨在培育一个能以随插即用的“小晶片(chiplet)”来设计半导体的生态系统;而在此同时,英特尔(Intel)和赛灵思(Xilinx)等厂商则是使用专有封装技术,来让自己的FPGA产品与竞争产品有所差异化。

在未来八个月,美国国防部高等研究计划署(DARPA)的“CHIPS”(Common Heterogeneous Integration and Intellectual Property Reuse Strategies)专案,期望能定义与测试开放晶片介面(open chip interfaces),并在三年内让许多公司运用该连结介面来打造各种复杂的零组件。

英特尔已经参与此项专案,其他厂商预计也会马上跟进;这位x86架构的巨擘正在内部争论是否要公开部份的嵌入式多晶片互连桥接技术(embedded multi-die interconnect bridge,EMIB),而在8月下旬于美国矽谷举行的年度Hot Chips大会上,英特尔公布了目前EMIB技术的大部分细节。

Xilinx为CCIX (Cache Coherent Interconnect for Accelerators)互连架构的***,该公司的一些高阶主管表达了对于该DARPA专案的兴趣,并宣布其第四代FPGA使用台积电(TSMC)专有的CoWoS 2.5D封装技术。然而究竟哪一种方式能为主流半导体设计降低成本、带来高频宽连接,至今尚不明朗。

英特尔将EMIB (中间)定位为电路板与裸晶之间的连接技术

使用有机基板(organic substrate)的多晶片模组(MCM)已经行之有年,除了相对较低密度的问题,有些供应商正在想办法降低成本。台积电率先推出了一种扇出型(fan out)晶圆级封装,用来封装苹果(Apple)*新iPhone手机中的应用处理器及其记忆体,该技术提供比多晶片模组技术更大的密度,但用来连结处理器仍不够力。

高阶的AMD与Nvidia绘图晶片已经和Xilinx一样,使用像是CoWoS的2.5D技术,将处理器与记忆体堆叠连结在一起;不过一位曾拒绝在Xbox上使用此技术的微软(Microsoft)**工程师提到,目前这些技术对于消费性电子产品来说仍太过昂贵。

如同微软,AMD的Epyc伺服器处理器不考虑采用相对昂贵的2.5D 堆叠技术,此处理器是由有机基板上的四颗裸晶(die)所组成。在Hot Chip大会上介绍该晶片的AMD代表Kevin Lepa表示:“较传统的多晶片模组是较为人知的技术,成本更低…某些方面(效能)会有所牺牲,但我们认为这是可以接受的。”

一些人希望DARPA的研发专案能尽速解决复杂的技术与商业瓶颈,Xilinx的一位**架构师即表示:“我们希望小晶片能变成更像是IP。”

在2014年,英特尔首先将其EMIB技术形容为功能媲美2.5D堆叠技术、但成本更低的方案,某部分是因为它只使用一部份的矽中介层(silicon-interposer)来连接任何尺寸的裸晶两端。Altera在被英特尔并购前尝试过该技术,其现在出货的高阶Stratix FPGA使用EMIB来连结DRAM堆叠与收发器。

EMIB介面与CCIX进展

在Hot Chips大会上,英特尔介绍了两种采用EMIB技术的介面,其一名为UIB,是以一种若非Samsung就是SK Hynix使用的DRAM堆叠Jedec连结标准为基础;另外一个称作AIB,是英特尔为收发器开发的专有介面,之后广泛应用于类比、RF与其他元件。

英特尔的AIB介面内部架构

对于EMIB来说,这两者都是相对较简单的平行I/O电路,英特尔相信比起串列连结介面,可以有较低的延迟性与较好的延展扩充性(Scaling)。到目前为止,采用上述两种介面的模组已经在英特尔的3座晶圆厂以6种制程节点进行过设计。

英特尔还未决定是否将公布AIB,也就是将之转为开放原始码;该介面在实体层的可编程速度可高达2 Gbps,即在一个EMIB连结上支援2万个连接。

英特尔FPGA部门的**架构师Sergey Shuarayev表示:“纯粹就频宽来说是很大的,而且我们可以建立庞大的系统──比光罩更大;”他表示EMIB元件频宽会比2.5D堆叠大6倍。此外密度也会提高,新一代的EMIB技术将支援35微米(micron)晶圆凸块,现今在实验室中使用10mm连接的情况下,密度比目前使用的55mm凸块高出2.5倍。

Shuarayev认为EMIB技术能被用以连结FPGA与CPU、资料转换器与光学零组件,比起2.5D堆叠技术来说,成本更低、良率更高;他补充说明,部分原因是它能从FPGA中移除难以处理的类比区块。

Xilinx则在Hot Chips大会上推出VU3xP,为第四代的晶片堆叠方案,包含*多3个16奈米FPGAs与两个DRAM堆叠;估计明年4月前可提供样品。这也是**款使用CCIX介面的晶片方案,支援四个连结主处理器与加速器的一致性连结(coherent links)。

基于PCIe架构的CCIX*初运作速度为25 Gbits/s,有33家公司支援此介面,目前IP方面由Cadence与Synopsys提供;Xilinx副总裁Gaurav Singh表示:“有许多处理器正导入此标准。”此外,Xilinx采用坚固的AXI开关,自行设计了DRAM堆叠区的连接(如下)方式,与各种记忆体控制器互通。

Xilinx以16个256位元、运作速度达到450MHz的AXI埠连结8个记忆体控制器,将其*新的FPGA连接到DRAM堆叠

英特尔与Xilinx都提到了设计模组化晶片时所面临的一些挑战。CoWoS制程要求晶片的*大接面温度维持在摄氏95度以下;Singh提到,DRAM堆叠每减少一层,温度大约会提高两度;Shumarayev则表示,英特尔要求晶片供应商为堆叠出货的裸晶都是KGD (known good die),因为封装坏晶粒的成本问题一直是多晶片封装市场的困扰。

编译:W. Lin;责编:Judith Cheng

(参考原文:Hot Chips Spotlights Chip Stacks,by Rick Merritt)eettaiwan

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