物联网推动全球半导体业持续强劲增长

标签:物联网存储

访客:18678  发表于:2015-03-25 11:12:10

全球半导体业自2010年增长32.5%之后,一直小幅徘徊。业界较为一致的观点是,半导体产业已趋成熟,很难再有两位数以上的增长。然而据WSTS公布的数据,2014年全球半导体业增长达9.9%,达到3358亿美元,连续两年刷新历史最高纪录,让业界始料未及。2014年增幅最大的是美洲,增长12.7%;其次是亚太地区,增长11.4%;第三是欧洲,增长7.4%。

存储器是半导体产业的风向标。从SIA公布的2014年销售额可观的产品看,存储器产品的销售额2014年总计增长18.2%,达到792亿美元。其中增长率最高的产品是DRAM,较上年增长34.7%。另外,功率晶体管增长16.1%,达到119亿美元;分立器件增长10.8%,达到202亿美元;模拟器件增长10.6%,达到444亿美元。

定律还能走多远?

主流观点是产业呈现转折点时,每个晶体管的成本不下降,反而上升。

英特尔对于产业的贡献主要有3个方面:一是90纳米制程时的SiGe形变硅技术,二是45纳米制程的高k金属栅(HKMG)技术,三是22纳米制程时的3D finFET技术。

众所周知,推动尺寸缩小的根本原因是进到下一代工艺制程节点时,它们的晶体管制造成本能持续减少近50%(在功耗几乎不变的条件下)。但是当尺寸缩小到28纳米时出现了不同声音,业界的主流观点认为产业开始呈现转折点,由此每个晶体管的成本没有下降,反而上升。由于工艺制程及芯片制造商的不同,对于28纳米时晶体管成本上升的看法并非一致,如英特尔就认为晶体管成本仍能持续地下降。

但是定律还能走多远的问题已经提上议程。到目前为止,由于EUV光刻设备的一再推迟,业界尽可能地把193纳米浸液式光刻技术发挥至极限。至20纳米制程时,传统的光学光刻已达极限,必须采用两次图形曝光技术的辅助,导致光刻制造成本急速上升。原本以为至14纳米制程节点时,光学方法的尺寸缩小将达尽头,但是业界没有丧失信心而越过了它。如今来看,产业界越过10纳米已无大的障碍,至多增至3次,甚至4次图形曝光技术。

英特尔的YanBorodovsky提出报告认为,采用图形间距的分隔技术(多次图形曝光技术)可能延伸摩尔定律至5纳米,并认为英特尔在图形尺寸缩小方面已能弥补光刻成本的增加。另外,在2015年SPIE先进光刻技术年会上,ASML称台积电已在它的NXE 3300B EUV光刻设备上单天曝光超过1000个硅片。这预示着EUV光刻机有可能很快步入量产应用,即光源功率超过90瓦在24小时内曝光超过1022硅片。虽然EUV光刻技术在不断进步,但是仍有光源、光刻胶及掩膜等问题。

三大巨头工艺制程竞赛升级

英特尔、三星及台积电在工艺制程竞赛中呈现势均力敌状态。

纵观全球三大巨头,英特尔、三星及台积电在尺寸缩小竞赛中不干示弱。应该承认英特尔自22纳米finFET开始暂时领先,目前它已是14纳米的第二代finFET技术。

台积电则是走了一步独特的险棋,它由20纳米制程先过渡到16纳米制程,然后一步跃至10纳米。目前关键在于它的16纳米finFET制程成本能否具有优势。根据业界消息,台积电的中科晶圆厂在2018年年底月产能将达到9万片,采用10纳米节点或更先进工艺技术。

三星让业界刮目相看,出人意料地提前过了14纳米finFET关。在今年ISSCC会上,三星已抢在英特尔之前,展示了全球首次的10纳米finFET制程。三星今年还推出了14纳米的Exynos7420处理器。苹果计划在它的Mac笔电上用自己设计的A10x处理器,A10x将采用10纳米finFET制程,预期能在2016年量产,可能由三星100%接收订单。

未来的10纳米工艺也会运用到DRAM和3D V-NAND芯片上,三星不会放弃任何在移动领域做存储霸主的机会。三星表示,在2016或2017年之前暂时可能不会量产10nm工艺。也就是说,首款采用14nm芯片Exynos的智能手机Galaxy S6,在先进工艺方面的优势可能会维持两年。为此,三星投资136亿美元的Line 17将于今年6月开工。

另外三星在今年ISSCC会上还曝出惊人消息,它确认开始3.2nm FinFET工艺的研发,通过所谓的EUV远紫外光刻技术、四次图形曝光技术和独家途径,实现工艺更细微化。三星高调指出,它将继续推进至5nm工艺制程,因为他们认为“根本没有困难”,而且进一步微细化也有可能很快实现。

不管如何,英特尔、三星及台积电在工艺制程竞赛中是一浪高过一浪,目前的态势是势均力敌,都声称在2017年时能进入10纳米制程的量产。而对于7纳米制程,目前具体的工艺技术路线每家企业尚不好回答。

未来增长持续强劲

未来全球半导体市场的主要推手将转向物联网、移动装置及无线连接。

尽管摩尔定律逼近极限,近年来产业增长的主要推手,如智能手机及平板电脑的市场需求也显乏力,但全球半导体业增长态势仍是持续强劲,未来市场的主要推手将转向互联网、移动装置及无线连接。

从投资角度来看,据VLSI的最新预测,全球半导体固定资产投资2015年预计达737亿美元,同比增长3.7%。而且投资的集中度再次提高,排在前7位的占比达71%,相比2010年仅56%。研调机构IC Insights预估,在2009年~2019年间,受益于物联网、移动装置及无线装置分享数据,全球IC的年均复合增长率可达4.1%,并预测2015年全球半导体市场将增长3.4%。

“数字革命才刚刚开始,未来5年要比过去的这40年还要多7~8倍。”未来5年到底会有什么巨大的革命发生?一是云和大数据。数据的储存,跟它所带来的数据挖掘和理解,将带来一个巨大的革命。二是物联网,万物互联。未来5年,PC、手机、平板、可穿戴设备以及联网的电视、汽车等,整个加起来将有400亿台设备。

半导体教父张忠谋认为,半导体业如能掌握以下3个关键技术,将可以抓住物联网市场。首先是先进系统级封装技术。由于物联网比手机更强调轻薄短小,因此需要将不同制程和功能的晶片,利用堆叠的方式全部封装在一起,缩小体积。因此能提供完整系统封装和系统模组整合能力的封测厂商,可望大大受惠。其次,穿戴式装置等物联网产品需要更低的耗电量,功耗必须是智能手机的1/10,且最好一周只要充一次电,所以超低功耗技术要努力开发。再次,搭配健康管理、居家照护、安全监控、汽车联网等情境,各式各样感测器应用普遍,用来测量人体温度、血压、脉搏,感测环境温湿度或车辆间安全距离等,促进感测器相关的技术以及制程开发。

另外,在物联网的产业链中,最赚钱的不一定是半导体公司,而可能是能管理整个生态系的公司,包括Google、Amazon、Apple、腾讯、阿里巴巴、华为、思科等,或者是创新商业模式的产业红人。

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