持續低迷，全球IC產業轉機在哪？

本文由芯師爺翻譯自semiengineering網站，作者MARK LAPEDUS，感謝分享！

進入2019年，全球半導體產業持續低迷。加之，中美貿易競爭、華為事件等因素，使得下半年半導體市場變得陰晴不定，充滿變數。接下來我們將從設備、晶圓代工、存儲、封測等環節，探討全球半導體產業未來。

一

半導體設備廠商日子艱難

對於半導體設備行業來說，這是一個艱難的時期，並可能出現繼續衰落的跡象。問題始於2018年，當時DRAM和NAND都陷入供過於求的狀態，導致設備訂單放緩。

全球半導體設備市場分析（圖片來自SEMI）

經濟衰退蔓延至2019年上半年。儘管2019年下半年整體半導體市場存在一些樂觀情緒，但短期內半導體設備行業前景仍然黯淡。VLSI Research首席執行官丹·哈奇森（Dan Hutcheson）表示，「雖然下半年半導體產業有復甦跡象，但設備行業日子仍然並不好過！」

根據VLSI Research數據，預計2019年全球半導體設備市場總體將下降17.3％。據該公司稱，相比之下，2018年的增長率僅為16.6％。其原因在於內存市場供應過剩，導致價格持續低迷。另外，經濟放緩也導致了設備需求的降低。

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

例如，在領先的代工廠中，三星和台積電正在加速7納米工藝，預計2020年還將推出5納米工藝。對於這些節點，三星和台積電將在工廠引入極紫外（EUV）光刻技術。因此，作為EUV光刻機唯一的供應商，ASML公司將從中獲益。

然而，並不是所有的300毫米晶圓製造工具都在蓬勃發展。由於NAND的減速和產能過剩，蝕刻和清潔設備將首當其衝。除此之外，離子注入和CMP等設備需求也將受到嚴重影響。

另一方面，經過一段時間的平靜，在用於5G建設的射頻放大器和濾波器需求帶動下，200毫米設備市場再次升溫。Lam Research戰略營銷高級主管David Haynes表示：「從整個市場的角度來看，對200mm設備的需求肯定超過了可用性。」

與此同時，在後端領域，封裝市場正在反彈，至少在某些領域是這樣。Cyber Optics總裁兼首席執行官Subodh Kulkarni表示：「先進封裝過程中，每一步都需要檢測，由此也帶動了檢測設備的需求增長，例如3D封裝技術。」此外，MEMS也將為半導體設備增長提供助力。

據VLSI Research預測，由於內存市場和其他因素，預計全球半導體設備行業將在2020年反彈並增長7.3％。

對此，丹·哈奇森表示：「晶圓製造廠的產能利用率預計將從2019年的84.3％躍升至2020年的90.1％。一旦產能利用率超過90％，設備市場就會出現很大的機會。」

而據SEMI數據顯示，2020年全球半導體設備銷售額將達到588億美元，預計比2019年增長11.6％。相比之下，2019年全球半導體設備銷售額下降了18.4％。據SEMI稱，2020年中國有望成為全球最大的半導體設備市場，並超過韓國。

二

晶圓代工市場機會在哪？

大多數晶圓代工廠商在2018年結束時突然放緩，並延續到了2019年上半年。展望未來，晶圓代工廠商在2019年剩餘時間內前景仍充滿不確定性，並將在2020年出現好轉。

IC Insights總裁Bill McClean預計，全球晶圓代工市場將在2019年持平，2020年將增長5％。其中，7nm晶圓代工將成為2019年一大亮點。另據IBS預計，7月晶圓代工市場預計將達到100.4億美元，比2018年增長218％。

在最近的電話會議中，台積電首席執行官CC Wei表示：「7nm市場將推動高端智能手機的新產品推出，5G開發的加速以及高性能計算應用中7nm節點工藝的應用將日益普及。」

台積電製程規劃（圖片來自於WikiChip）

此外，AI則是另一個驅動因素。雖然目前還不清楚AI晶元是否需要7nm和5nm，但是該領域需要更多的計算性能。「由於所有問題域的可用數據都在幾何級增加，因此所需的計算能力將大幅增加，用於處理深度學習負載，」D2S首席執行官Aki Fujimura表示。

並非所有代工廠客戶都需要10nm/7nm和5nm。GlobalFoundries首席技術官Gary Patton說：「2022年或2023年，12nm及以上的技術大約佔市場的80％。對比10年前，先進工藝的玩家越來越少，其成本也會越來越高。」

除了7nm之外，晶圓代工廠對於新的22nm和18nm工藝同樣寄予厚望。其中22nm被認為是下一代存儲技術STT-MRAM的工藝起點。目前，GlobalFoundries、英特爾、台積電、三星和UMC五家晶元製造商都在發展和加速嵌入式STT-MRAM的研發，以用於MCUs及其他設備中。

聯華電子產品營銷總監David Hideo Uriu表示：「嵌入式STT-MRAM將取代NOR-Flash，以提高MCU的性能，並進一步降低功耗提升耐用性。而高密度MRAM也適用於緩存應用，用於NAND快閃記憶體加速，或替代SRAM應用。」

雖然說，汽車晶元市場在2019年上半年表現不佳。但晶圓代工廠商和設備廠商多年來一直都在追逐汽車市場。而電動汽車（EV）是一個亮點，尤其是在中國。根據IHS的數據，從2018年7月到2019年3月，中國的電動汽車銷量增長了85％。

電動汽車只佔全球汽車市場的一小部分，但其業務正在增長。Wolfspeed電源產品高級主管Guy Moxey說：「它的複合年增長率很高，但其來自一個非常小的基數。」

總而言之，5G、AI、EV和其他細分市場都很有希望。但基於目前的環境，整個IC產業的可見度仍然很低。例如，在最近的季度電話會議中，聯華電子聯席總裁Jason Wang表示：「儘管中美貿易緊張局勢造成市場不確定性，但我們預計無線通信領域的具體領域將在短期內向上調整，這將導致晶圓需求略有增加。然而，我們觀察到客戶在全球經濟環境疲弱的情況下繼續謹慎管理庫存，這也可能導致2019年下半年業務預測的可見度降低。」

三

存儲器市場何時復甦？

現在，全球存儲器市場正經歷非常困難的時期，特別是在DRAM和NAND方面。在2018年，NAND市場下滑並陷入供過於求的模式，延續到2019年的上半年。DRAM市場也是一樣。

雖然DRAM和3D NAND都在繼續發展，但這兩大存儲市場依然黯淡。IC Insights的McClean表示，「目前的NAND預測將在2019年下降32％至406億美元， bit volume增長42％，受需求彈性的推動。而DRAM預測將在2019年下降38％至620億美元，低於2018年的994億美元，今年的 bit volume增長17％。」

「在預測今年內存IC平均售價下降33％之後，我們預計2020年的內存平均售價將增長9％，」McClean表示。

「與內存相比，晶圓代工市場更加穩定，」ASM International營銷總監Bob Hollands說：「目前最大的問題是內存市場。這不是秘密，問題是它何時轉向？大多數認為全球內存市場已經進調整周期，關鍵是這一周期何時結束。」

STT-MRAM技術（圖片來自網路）

與此同時，經過多年的研發，新型存儲器終於獲得了一些牽引力。STT-MRAM，相變存儲器（PCM）和電阻RAM（ReRAM）是主要的新型存儲器類型。根據Objective Analysis和Coughlin Associates的數據，新興的存儲器是一個很小的市場，但預計到2029年它們的總收入將達到200億美元。

「PCRAM和ReRAM是快速、非易失、低功耗、高密度存儲器，可用作存儲級存儲器，以填補伺服器DRAM和存儲之間不斷擴大的性價比差距，」應用材料公司金屬沉積產品副總裁Kevin Moraes說。「隨著行業在AI計算時代的發展，對新型存儲器的興趣將隨著傳統存儲器的不斷進步而增加。所有這些努力的關鍵是使用新材料和3D結構來改善晶元性能，功耗和成本。」

四

更加先進的封裝技術

在先進封裝的推動下，整個IC封裝市場預計將在2019年下半年反彈。總體而言，預計2019年先進封裝市場將增長6％，Yole Développement表示。

「先進封裝市場在今年下半年出現了改善跡象，」Veeco Ultratech業務部門光刻應用副總裁Warren Flack表示：「由於移動晶元的季節性需求周期，大多數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主要來自高性能計算、圖形處理器、AI和5G相關客戶。由於價格疲軟和庫存增加，內存市場在資本支出開支方面仍然保守。」

Chiplets技術（圖片來自網路）

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

「智能手機仍然是低密度和高密度扇出的主要增長動力，」ASE高級工程總監John Hunt說：「汽車市場將開始增強勢頭，因為我們扇出封裝獲得了1級和2級的資格。而伺服器應用正在看到對高端市場需求的增長。」

下一個重要的領域是Chiplets。在Chiplets中，我們的想法是通過將不同電腦元件集成在一塊矽片上，來實現更小更緊湊的電腦系統。這一個系統可以讓數據移動得更快，更自由，且能製造更小還能更便宜，集成更機密的的電腦系統。Chiplets 的強大在於可以讓晶元公司更快的發布更強大的處理器。

——End ——

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