(2022.3.28)半导体周要闻－莫大康

1. 2021年全球半导体产业链营收，第一次见到全球半导体产业链营收2021年为8925亿美元

Source;digitimes research;2022-Mar

2. 量价齐扬！2021年全球前十大IC设计业者营收破千亿美元

据TrendForce集邦咨询研究显示，2021年由于各类终端应用需求强劲，导致晶圆缺货，全球IC产业严重供不应求，连带使芯片价格上涨，拉抬2021年全球前十大IC设计业者营收至1,274亿美元，年增48%。

TrendForce集邦咨询进一步表示，与2020年的排名最大不同之处有三，其一，英伟达（NVIDIA）超越博通（Broadcom）成为名第二；其二，联咏（Novatek）与瑞昱（Realtek）名次分别上升至第六及第八名；至于原先排名第十的戴乐格（Dialog）则因被IDM大厂瑞萨（Renesas）收购，故由奇景（Himax）取代第十名位置。

3. ICinsights：模拟芯片市场持续火热

预计 2022 年模拟 IC 总销售额将增长 12% 至 832 亿美元，单位出货量将增长 11% 至 2387 亿（图 1）。预计 2022 年模拟 IC 的平均售价将增长 1%。

今年，IC Insights 跟踪的每个主要通用模拟和特定应用模拟市场类别预计都将实现销售额增长，从放大器和比较器领域的 7% 增长到汽车专用模拟 IC 的 17% 增长（图 2）

IC Insights在最新报告中对 2020 年领先的模拟 IC 供应商进行了排名（下图）。这 10 家公司的模拟 IC 销售额合计为 354 亿美元，占去年模拟 IC 市场总额 570 亿美元的 62%，与 2019 年的份额相同。

4. 展望来年3nm之争，GAAFET为何输给FinFET？

GAAFET有多种不同的称谓，比如说有人叫他nanosheet FET，Intel则称其为RibbonFET。GAA结构晶体管的本质，就是把FinFET的fin转90°，然后把多个fin横向叠起来，这些fin都穿过gate——或者说被gate完全环抱，所以叫做gate all around;另外每个翻转过的fin都像是一片薄片(sheet)，它们都是channel，叫做nanosheet FET也是顺理成章的。

三星作为GAAFET晶体管生产制造的马前卒，必然面临更多的技术挑战。比如说硅基沟道中较低的空穴迁移率(hole mobility)，致pFET性能表现不佳。IBM在此前的IEDM上表示，这一问题的解决方法在于pFET可应用压缩应力的锗化硅(SiGe)沟道材料：“pFET锗化硅沟道能够实现40%的迁移率提升，相较硅基沟道有10%的性能优势，而且有更低的阈值电压(Vt)，NBTI(负偏压温度不稳定性)表现也有提升。”

GAAFET的制造流程，首先在substrate上沉积超薄的锗化硅与硅的交替层，形成一种超晶格结构(super-lattice)，每种材料叠多层。sheet就是在超晶格结构中曝光与蚀刻的。随后内部spacer隔层构成;在spacer蚀刻时，超晶格结构中，锗化硅层的表面部分凹陷，再填入介电材料。随后源极漏极形成;超晶格结构中的锗化硅层移除，留下硅基层sheet，也就是channel沟道。最后，通过沉积high-k(高介电常数)的介电与金属gate材料来构成gate。

每一步都存在相当多的工程问题，也就要求工厂有完美的工艺流程控制策略。材料供应商Brewer Science说越小的节点，工艺控制存在的挑战就越大。在3nm节点以后，EUV光刻、原子层沉积(atomic layer deposition)、检测与量测等等技术都需要持续进化。

谈了这么多，可能仍然没有很多同学最想了解的关键。毕竟3nm工艺现在还没有成品芯片问世。即便问世了，恐怕我们也很难搞清楚三星当前遭遇的主要技术挑战在哪儿。

本文的上篇已经谈到了三星3nm GAA工艺与台积电N3，预计在晶体管密度方面的变化——还算是比较直观的比较。总的来说，三星虽然在3nm节点上转向了GAAFET，在晶体管结构和密度潜力上占据优势。但预期的晶体管密度、功耗与速度提升，都和台积电N3 FinFET有着较大的差距。

只能说三星现阶段相关GAAFET的技术储备，在未来有机会发挥作用，并赶上台积电。但一方面在于早做新技术探索总是充满更多的不确定性，如前所述，foundry厂也需要解决大量GAAFET晶体管制造流程中的技术挑战。

5. 英伟达黄仁勋承认正在与Intel谈代工合作

使用英特尔作为代工服务合作伙伴需要很长时间。“代工讨论需要很长时间，而且不仅仅是欲望。我们必须对齐技术，必须对齐商业模式，必须对齐产能，必须对齐两家公司的运营流程和性质. 这需要相当长的时间和大量深入的讨论。

”英特尔现在生产 GPU，英伟达现在生产 GPU，这意味着两家公司现在将在多个细分市场直接竞争。黄还评论了与英特尔分享英伟达秘密的潜在担忧，他的回答颇具启发性：“多年来，我们一直在与英特尔密切合作，在我们与公众分享我们的路线图之前就与他们分享了我们的路线图。英特尔已经知道我们的多年的秘密。AMD 多年来一直知道我们的秘密。我们足够熟悉，并意识到我们必须合作。

6. 英伟达又炸自动驾驶圈，拿下比亚迪Orin提前量产Hyperion 9性能翻倍

3月22日晚间，英伟达创始人黄仁勋在GTC 2022大会上宣布，其自动驾驶芯片Orin于本月正式投产销售。与此同时，英伟达推出了基于Atlan芯片的新一代自动驾驶平台DRIVE Hyperion 9，并计划于2026年量产。

英伟达，既掌控自动驾驶的大脑，又掌控自动驾驶的神经。

自动驾驶芯片、平台与车型三者之间的关系并不容易理解，英伟达给出一个形象的比喻：汽车是躯体，自动驾驶平台是神经，自动驾驶芯片是大脑。

Hyperion 9自动驾驶平台方面，相比目前的第8代平台，最明显的改变是支持感知硬件数量大幅度提升，最多可达50个。其中包括，车外部分14个摄像头、9个毫米波雷达、3个激光雷达以及20个超声波雷达；车内部分，可支持3个摄像头以及1个毫米波雷达。

Hyperion 9的感知硬件数量多了17个，但产生的数据量将会是8代平台的2倍以上。这意味着Hyperion 9的性能两倍于第8代平台。

Hyperion 9将支持L3级自动驾驶和停车场L4级泊车功能。

虽然英伟达还没有公布各模块具体的核心参数，但在算力方面，Atlan芯片的目标算力是1000TOPS，而Orin芯片的算力水平是254TOPS。Atlan提升了3倍左右。

7. 台积电英特尔三星全球布局对比

英特尔方面，其在全球共有约11万名员工，目前生产布局以欧美地区为主，晶圆生产基地包括美国亚历桑那、奥勒冈、及爱尔兰、以色列等，另外在新墨西哥、哥斯大黎加与马来西亚，也有封测相关据点。

目前，英特尔在全球10个地点拥有15处正常生产的晶圆厂。在美国的英特尔生产工厂地点包括：亚利桑那州Chandler、新墨西哥州Rio Rancho 、俄勒冈州Hillsboro。除美国本土之外，爱尔兰莱克利普、以色列比萨、以色列Kiryal Gat、中国大连。封装方面，英特尔在美国拥有一座测试基地和一座装配开发工厂。其余装配工厂均在美国境外，分别是中国上海、中国成都、哥斯达黎加圣荷西、马来西亚 Kulim、马来西亚槟城、越南胡志明市。

以制程来看，依照英特尔先前公布的制程技术发展蓝图，该公司已有采用Intel 7制程的产品，其Intel 4制程预计于今年下半准备量产，2023年开始出货，Intel 3制程计划于2023年下半年准备开始生产，Intel 20A制程估计于2024年逐步量产，另外，Intel 18A制程已进入开发阶段，于2025年初问世。

目前，台积电拥有四座十二吋超大晶圆厂（GIGAFAB® Facilities）、四座八吋晶圆厂和一座六吋晶圆厂，并拥有一家百分之百持有子公司—台积电（南京）有限公司之十二吋晶圆厂及二家百分之百持有子公司—WaferTech美国子公司、台积电（中国）有限公司八吋晶圆厂产能。其中于2016年成立的台积电（南京）有限公司，下设有一座十二寸晶圆厂以及一个设计服务中心。除此之外，台积电还在台湾岛内拥有4个后段封测厂。

目前，三星在本国、中国西安、中国苏州、美国奥斯汀拥有7个制造中心，并在印度、美国、以色列、英国、丹麦、中国拥有多个研发中心。

展望今年第一季度，三星指出晶圆代工将专注于提高其先进制程产量，进而提升供应稳定性。此外，公司将在今年上半年量产3nm GAA首代制程3GAE，后续将开发第二代GAA制程3GAP。

8. 640亿美元，2021年全球半导体材料市场收入增长15.9%

半导体行业协会SEMI报告全球半导体材料市场 2021 年收入增长 15.9% 至 643 亿美元

9. 华虹半导体发行股份科创板上市！

华虹半导体在港交所公告，董事会批准可能发行人民币股份及将该等人民币股份在上交所科创板上市的初步建议。将予发行的人民币股份(包括将因超额配股权(如有)获行使而发行的人民币股份)不得超过本公司经根据建议发行人民币股份拟发行及配发的人民币股份扩大后的已发行股本25%。

10. 智算中心争夺战算力不能解决一切

在数据中心的生命周期里，80%的费用是运营费用，而其中一半是电费。比如，传统的风冷PUE差不多在2.2，这个损耗是非常巨大的，现在国家标准是PUE要到1.3。PUE是数据中心电力使用效率的衡量指标，越小越好。

为了节能，各家企业都使用了绝技，有些把数据中心放在山洞里，有些放在海里，有些放在沙漠里。“未来的数据中心只有一种冷却叫液冷。”浪潮信息副总裁刘军对数智前线说。随着摩尔定律的发展，服务器的面积会越来越小，散热要求则越来越高，“只有液冷才能解决这个问题。”

11. 算一算苹果的芯片成本卖贵了？

我们可以看到 ，如果M1 芯片每个die的良率为80%，那么其价值为$40 ， 良率为70%的M1 Pro 价值为$96，良率为60%的 M1 Max 在每个die价值为$200.这些芯片是由TSMC的5 nm工艺制造，并估计代工费用每片17，000美元。

12. 摩尔定律的现在及未来

技术对人类而言从未像现在这样重要。在四大超级技术力量的推动下，万物都在数字化。

这四大超级技术力量是无所不在的计算、从云到边缘的基础设施、无处不在的连接和人工智能，它们将超越并改变世界。目前，我们看到世界对算力的需求永无止境，更多的算力将持续推动行业进行更多创新。例如，全球每天会产生约270000PB（即27x1019）的数据②。预计到2030年，平均每个人将拥有1petaflop（每秒进行1015次浮点运算）的算力和1PB的数据，时延不到1毫秒③。这种对计算能力越来越强的需求，是驱动行业推进摩尔定律的动力。

当下的创新

制程

英特尔下一个伟大的架构创新是RibbonFET，这是英特尔在Gate All Around（GAA）晶体管上的实现，将与Intel 20A一同推出。RibbonFET代表了英特尔自FinFET以来的首个全新晶体管架构。RibbonFET能在更小的占用空间中，以相同的驱动电流提供更快的晶体管开关速度。同时，英特尔还提供业界首个背面电能传输架构PowerVia。以前，电源来自裸片顶部并与信号互连“竞争”。现在通过分离电源和信号，能更有效地使用金属层，这减少了对两者的权衡，并提升了性能。下一代极紫外（EUV）光刻技术，即高数值孔径（High-NA），进一步提高了分辨率并减少误差，降低了制程工艺的复杂性，同时提高了设计规则的灵活性。英特尔正与ASML及其他生态伙伴紧密携手，率先将这项技术投入量产。

封装

展望未来，随着进入先进封装时代，我们看到封装带来了晶体管密度的提升。甚至连戈登本人也意识到了封装的重要性，并在他的原始论文中写到：“事实证明，用较小的功能模块构建大型系统可能会更经济，这些功能模块将分别进行封装和互连。”④随着进入先进封装时代，这些2D和3D堆叠技术为架构师和设计师提供了工具，以进一步增加单个设备的晶体管数量，并将有助于实现摩尔定律所需的微缩。

例如Ponte Vecchio，英特尔将47种不同的晶片组合在一个封装中，为先进封装功能树立了新的基准。

英特尔即将推出的下一代Foveros技术——Foveros Omni和Foveros Direct，提供了新的微缩、新的互连技术和新的混搭能力。Foveros Omni进一步将互连间距微缩到25微米，并增加了多个基础晶片的选择，与EMIB技术相比，其实现了近4倍的密度提升，同时也扩展了英特尔混搭基础晶片的能力。Foveros Direct引入了无焊料直接铜对铜键合，可实现低电阻互连和10微米以下的凸点间距。由此产生的互连能力，为功能性裸片分区开辟了新的视野，这在以前是无法实现的。同时，该技术还能垂直堆叠芯片的多个有源层。随着这些技术和其他技术进入市场，先进封装将为设计师和架构师提供另一种工具用于推进摩尔定律。

摩尔定律的现在及未来

技术对人类而言从未像现在这样重要。在四大超级技术力量的推动下，万物都在数字化。

这四大超级技术力量是无所不在的计算、从云到边缘的基础设施、无处不在的连接和人工智能，它们将超越并改变世界。目前，我们看到世界对算力的需求永无止境，更多的算力将持续推动行业进行更多创新。例如，全球每天会产生约270000PB（即27x1019）的数据②。预计到2030年，平均每个人将拥有1petaflop（每秒进行1015次浮点运算）的算力和1PB的数据，时延不到1毫秒③。这种对计算能力越来越强的需求，是驱动行业推进摩尔定律的动力。

总而言之，当考虑到所有制程工艺和先进封装创新时，英特尔有诸多选择能继续按照客户要求的节奏，将单个设备的晶体管数量翻一番。只有当创新停止时，摩尔定律才会失效，而英特尔在制程工艺、封装和架构方面的创新将永不止步。预计到2030年，英特尔将在单个设备中提供约1万亿个晶体管，我们正为实现这一目标不懈努力。

13. 高盛不看好晶圆代工的五大原因

高盛证券最新指出，根据外部风险造成市场波动、设备交期拉长等五大因素，下修台积电、联电、世界股价预期，是继美银证券调整十档电子股后，又一大型外资券商出手微幅修正估值，且主因均非看坏指标企业基本面。

一、高盛总体经济学团队最近才下修全球GDP预测，尽管目前尚未看到晶圆代工端出现砍单，然考虑到总体经济下滑影响消费产品需求，确实不排除2022年底、2023年初面临部分订单调整。

二、基于需求的波动性，2022年要再看见晶圆代工迎来全面性涨价的机率不高，就算有任何涨价，那也将是针对急单或是先前取得相对低报价的客户。整体而言，高盛对台积电、联电、世界2022年的财务模型中，都没有纳入进一步涨价可能；至于2023年，高盛预期，除了台积电8吋晶圆可能涨价外，其他晶圆代工价格都将持平。

三、根据高盛调查，因半导体设备产能吃紧，晶圆厂采购的设备平均出现三至六个月的延迟（特别是二线晶圆代工厂），高盛因而调降晶圆代工厂近二年产能扩张幅度，亦下修2022年资本支出预期。

四、鉴于地缘政治风险导致市场波动加剧，高通膨情况支持升息周期，高盛经济学家更新亚洲市场股权成本（COE）假设，同时，高盛宏观团队将台股市场的股票风险溢价假设从6％上调至6.25％。

五、大部分晶圆代工厂向客户收费都是以美元计价，因此，新台币相对美元贬值通常有利这些台厂的营收；在获利方面，尽管物料成本多以美元计价，可能会抵消部分营收来自新台币贬值的好处，但如人工成本、营运成本多不是以美元计价，整体来看对台厂毛利率、营业利益率仍为有利因素。

14. 2022主要代工业者产能扩充计划

15. 格科半导体ASML先进ArF光刻机正式MOVE IN！

自上市以来，格科微“12英寸CIS集成电路特色工艺研发与产业化项目”推进迅速，厂房建设基本完成，相关设备有序搬入、安装。从2022年3月7日开始，格科半导体顺利搬入光刻机主要厂商之一——ASML的相关设备。3月24日，格科半导体再次迎来了重要阶段性成果，成功实现整套ASML光刻机中的关键设备——先进ArF光刻机的搬入。如期搬入最关键的设备，标志着公司能够确保安全防疫和洁净室生产线稳定运营两手抓、两不误，为公司高端CIS产品快速研发及市场化推广打下坚实基础。

16. 两大因素所致部分非手机市场2022年订单量或出现明显下滑

“笔电市场已经开始‘退热’了，就目前的订单和客户需求情况来看是在持续下探，并且由于前两年的涨幅太猛，今年市场整体的需求量或许会有比较明显的衰退。如果是从公司本身的情况来看，我们预估全年订单量缩减大概会达到20%左右。”

其实工业、医疗、可穿戴、智能家居等几个热度较高的非手机领域，都可以纳入AIoT市场，因为AI技术的加持，给这些产品创造了更大的发展空间。根据IDC发布的报告数据，2019年全球AIoT市场规模达到2264亿美元，预计到2022年达到4820亿美元，2019-2022年复合增长率为28.65%。

如前所述，由于产业链原本预期的增长局面没有出现，供给端的产能布局却已经就位，很可能造成供过于求的局面。不仅如此，AIoT领域中有相当一部分终端的零部件规格参数仅仅停留在中低端智能手机的水平，具备量产能力的厂商数量也不在少数。或许在市场规模增长前期这些产品的利润水平尚可，但碍于产品本身的技术优势并不突出，这一水准也将随着需求量加大而持续降低。