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埃弗顿vs伯恩利直播:「半導體產業」《全球半導體市場發展趨勢白皮書》解讀

發布時間:2019-05-31 來源:中國電子報 528

伯恩利曼联直播 www.rusetk.com.cn 2020年回歸適度增長 競爭走向體系化生態化

——《全球半導體市場發展趨勢白皮書》解讀


  當前,大數據、云計算、物聯網、人工智能等信息產業技術快速發展,持續為半導體產業提供強勁市場需求,全球集成電路產業將迎來新一輪的發展機遇。

半導體產業.jpg

圖片來源:網絡


  全球半導體貿易協會(WSTS)數據顯示,2018年全球半導體市場規模達到4688億美元,同比增長13.7%。模擬芯片、微處理器、邏輯芯片和存儲器市場規模分別為588億美元、672億美元、1093億美元和1580億美元。2018年全球存儲器市場增速依舊領跑,達到27.4%;模擬芯片市場增速為10.7%,處理器電路市場增速為5.2%,邏輯芯片市場增速為6.9%。


  全球半導體市場現狀


  從全球半導體市場規模與增速來看,2018年全球半導體市場規模達4688億美元,增速達到13.7%。


  半導體產品可分為集成電路、光電子器件、分立器件和傳感器四類。其中,集成電路是半導體工業的核心。作為半導體產業主導類型,集成電路自誕生以來,帶動了全球半導體產業自20世紀60年代至90年代的迅猛增長,集成電路產業發展一直呈上升趨勢,但其生產和需求并不平穩。從半導體銷售額同比增速來看,全球半導體行業大致以4~6年為一個"硅周期",景氣周期與宏觀經濟、下游應用需求以及自身產能庫存等因素密切相關。


  過去20年半導體市場經歷了數次跌宕起伏,2000年的互聯網泡沫破裂,導致產業有兩年的調整,通過積聚能量之后直至2004年時再次躍起。此后由于12英寸硅片的導入,產業開始又一輪的產能擴充競賽,直至2008年,全球半導體市場出現了負增長,2009年上半年更是大幅下滑了25%。隨著終端電子產品市場如蘋果的iPhone、iPad等興起,并且來勢十分強勁,2010年半導體業進入又一個歷史性的高點。半導體市場到2016年之前一直徘徊在3000億美元左右,到2017年突破了4000億美元。全球半導體貿易協會數據顯示,2018年全球半導體市場規模達到4688億美元,同比增長13.7%,是2010年以來增長最快的年份之一。


  從全球半導體細分產品市場規模來看,存儲器連續兩年成為最大應用領域。


  從具體產品來看,2018年,集成電路、分立器件、光電器件和傳感器這四大類產品市場規模分別為3933億美元、241億美元、380億美元、134億美元。集成電路市場規模增速回落,達到14.59%;分立器件市場規模增速小幅回落,達到11.1%;光電器件市場規模繼續保持增長,增速達到9.2%;傳感器市場規模大幅下降,增速僅為6.3%。


  集成電路產品分為模擬芯片、微處理器、邏輯芯片和存儲器,2018年市場規模分別為588億美元、672億美元、1093億美元、1580億美元,分別占集成電路市場份額的14.95%、17.09%、27.79%、40.17%。2018年全球存儲器市場增速依舊領跑,達到27.4%;模擬芯片市場增速為10.7%,微處理器市場增速為5.2%,邏輯芯片市場增速為6.9%。


  從全球主要國家和地區半導體市場規模來看,2018年中國半導體市場規模及增速領跑全球。從區域市場結構來看,2018年中國占比最高達到33.8%,美國、歐洲、日本、其他環太平洋區域分別占22%、9.2%、8.5%和26.5%。從增速來看,2018年中國依舊領先全球,增速達到20.5%,高于全球增速6.8個百分點。美國、歐洲、日本和其他環太平洋區域增速分別為16.4%、12.3%、9.3%和6.1%。


  從全球半導體終端應用市場規模來看,2018年通信和計算機兩大細分市場規模占比最高。


  通信和計算機已經占據全球半導體最大用量,2018年占比分別達到32.4%和30.8%。受益于新一代通信技術的普及和應用,通信用芯片的占比從1999年的21.2%增加至2018年的32.4%。電腦的市場占有率不斷被智能手機、平板電腦等新興電子產品取代,電腦用芯片的市場占有率從1999年的50.4%下跌至2018年的30.8%。


  隨著汽車電子化程度的普及,電子化、電動化和智能化逐漸成為汽車半導體發展的趨勢,使得汽車半導體占比從1999年的5.9%增加至2018年的11.5%。此外,隨著全球工業4.0進程的加速,工業設備數字化、網絡化、智能化程度的不斷增加,工業領域對于半導體的需求日益旺盛,其占比從1999年的7.6%增加至2018年的12%。


  全球半導體市場未來展望


  全球半導體市場在2018年增長13.7%至4688億美元,創歷史新高。預計2019年將下降3.0%,為4545億美元,預計到2020年將適度增長并回歸。


  預計2019年,美國,歐洲和亞太地區應用規模經過連續兩年的強勁增長后將出現負增長。存儲器市場規模將下降14.2%,其他產品市場增速將放緩。


  驅動全球半導體市場未來發展的主要因素包括器件創新、技術創新、產品創新。


  器件創新?;誚膠馓錮淼陌氳繼宀狄丫墑?,半導體產業技術逼近極限。盡管目前依賴于特征尺寸不斷縮小的硅基CMOS技術發展遇到越來越多的挑戰,但不依賴于特征尺寸的器件創新此起彼伏。特別是MEMS器件和系統級封裝技術(SIP)的發展促使集成電路的"集成"涵義更為廣泛。2004年石墨烯的發現,對于下一代工作速度更快、更大規模、成本更低、功耗更小的集成電路提供了最可能的路徑。雖然目前利用石墨烯制備FET(場效應晶體管)還有許多困難,但從石墨烯固有的卓越本征電子屬性以及近年來對石墨烯FET開發的進展程度來看,碳基集成電路可能會成為一個重要的發展趨勢。


  技術創新。與以往相比,當前硅基CMOS技術面臨著許多前所未有的重大挑戰。從28nm向22nm,甚至更小特征尺寸過渡時,平面MOSFET被立體的FinFET所替代。為加工更細的線寬,EUV(極紫外)光刻技術或電子束光刻技術將替代目前的193nm浸沒式光刻技術。從經濟生產規模出發,采用18英寸(450nm)晶圓和建設單片晶圓全自動生產線或將是新的解決方案??梢韻胂蟮?/3nm及以下特征尺寸時,半導體芯片工藝又將進入一個相對全新的時代。


  產品創新。產品創新是推動半導體產業發展的永恒動力。即使摩爾定律趨于失效,但產品創新仍是引領半導體產業維持高速發展的主導因素。目前世界集成電路產品在經歷了Tr(晶體管)、ASSP(標準通用產品)、MPU(微處理器)、ASIC(專用IC)、FPGA(現場可編程門陣列)、SoC(系統級芯片)的產品特征循環周期,目前正在向U-SoC(超系統級芯片)過渡。新一代信息技術的每一個需求都可能激發半導體新一代產品的誕生。


  全球半導體市場發展趨勢


  全球半導體市場未來發展將呈現出以下五方面的主要趨勢。


  一是5G、AI等新興應用成為市場增長的驅動力。隨著傳統PC市場進一步萎縮和移動智能終端需求的下降,5G、AI、汽車電子、IoT等新興應用成為半導體市場新的重要增長點。5G方面,5G網絡設備和終端發展將為芯片帶來巨大的市場需求,業界認為2020年5G將會實現大規模商用,將帶動千億美元的半導體市場。在5G商用初期,運營商大規??雇緗ㄉ?,5G網絡建設投資帶來的設備制造上收入將成為5G直接經濟產出的主要來源。預計2020年,網絡設備和終端設備收入將超過5000億元,大幅拉動半導體市場需求。人工智能方面,人工智能計算任務可借助GPU、FPGA、ASIC等芯片結合軟件算法庫實現加速,為集成電路領域帶來新的市場增長空間。同時,人工智能芯片與深度學習算法和特定場景融合,為全球芯片初創企業提供新的發展機遇。


  二是摩爾定律持續成為技術發展的關鍵驅動力。雖然摩爾定律在過去兩年有放緩的趨勢,但很多物理極限仍被不斷打破和刷新,半導體產業依然沿著摩爾定律不斷推進。目前最先進的量產工藝已經達到7nm、5nm,工藝產業化已取得重大突破,并有望繼續推進至3nm工藝。英特爾、臺積電、三星等領軍企業在先進工藝方面持續推進。英特爾2018年量產10nm,2020年以后預計推出7nm。臺積電和三星都宣布采用深紫外(EUV)光刻技術,臺積電已經投資新建5nm生產線,2020年后將啟動建設3nm制程工廠。


  三是圍繞超越摩爾定律的產品技術創新活躍。在半導體技術繼續延續摩爾定律發展的同時,以新材料、新結構、新器件為特點的超越摩爾定律為半導體產業提供了新的發展方向。一方面,三維異質器件系統集成成為發展趨勢,英特爾、三星、臺積電等企業在三維器件制造與封裝領域發展迅速。英特爾聯合鎂光推出革命性的3D Xpoint新技術;三星實現多層3D NAND閃存,成為存儲領域的顛覆性產品;臺積電的整合扇出晶圓級封裝技術(InFowlp)應用于蘋果公司最新的處理器中。另一方面,微電子學、計算機科學等多學科與信息技術的交叉滲透日益深入,促使新型微機電系統工藝、寬禁帶半導體材料器件、二維材料與神經計算、量子信息器件等創新技術的集中涌現,拓展了半導體技術發展方向。超越摩爾產業不追求器件的尺寸,而是通過研究新原理、新工藝、新材料、新器件以及新裝備加速促進處理器、存儲器、模擬器件、功率器件等實現變革,推動半導體產業持續快速發展。


  四是產業綜合競爭能力向體系化、生態化演進。隨著產品競爭日益加劇,產業競爭模式正在向體系化、生態化方向演進變革。一方面,圍繞新興領域生態布局的兼并重組活躍。軟銀收購ARM布局物聯網領域,三星收購汽車電子零部件供應商哈曼公司進入汽車電子行業,英特爾收購以色列公司Mobileye打造無人駕駛領域的整體解決方案。另一方面,整機和互聯網等應用企業涉足上游芯片領域成為產業發展新特征。終端企業為了維持綜合競爭實力,通過使用定制化芯片產品,實現整機產品具備差異化與系統化優勢。繼蘋果公司后,谷歌、亞馬遜、Facebook、特斯拉等應用企業紛紛進入半導體領域,自研或者聯合開發芯片產品。


  五是全球主要國家和地區圍繞芯片競爭態勢加劇。美、歐、日、韓等半導體制造強國/地區發布相關政策,加快半導體產業的布局,進一步強化政府對產業的支撐力度,鞏固先發優勢和競爭地位。2016年7月,創新英國技術戰略委員會成立"化合物半導體應用創新研究中心";2016年,由韓國三星、海力士聯合成立總規模超過2000億韓元"半導體希望基金";2017年美國發布《持續鞏固美國半導體產業領導地位》報告。近期美國DARPA提出了"電子復興計劃",計劃未來5年投入超過20億美元,組織開發用于電子設備的新材料,開發將電子設備集成到復雜電路中的新體系結構。(賽迪顧問股份有限公司 集成電路產業研究中心)