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发布时间: 2024-10-17 行业新闻

芯片是由不计其数的晶体管精密构建而成,每一个晶体管作为构成芯片的基本单元,都巧妙地融合了源极、栅极与漏极三大要素,其中栅极的宽度直接对应制程节点,也就是我们常说的纳米工艺标识中的具体数值。从早期的28nm,到后续的14nm、7nm,到目前广泛讨论的5nm、3nm,以及台积电正全力推进的2nm等,制程的进步意味着能在更小的空间内集成更多的晶体管,从而提升芯片性能。


半导体制程以28nm为界线,分为先进制程和成熟制程,不同工艺制程分别对应不同的应用领域。


● 成熟制程:通常指的是28nm及以上的制程工艺。这些工艺已经过长时间的市场验证,技术相对成熟,生产成本较低,稳定性高,它们广泛应用于制造中小容量的存储芯片、模拟芯片、MCU、电源管理(PMIC)、模数混合、传感器、射频芯片等。

 

● 先进制程:则是指28nm以下的制程工艺,目前主要为16/14nm及以下节点。这些工艺追求更高的晶体管密度和更低的功耗,主要用于制造高性能的芯片,如CPU、GPU等,在高性能计算、人工智能、图像处理等领域。

 

 

 

如今,在人工智能(AI)的浪潮下,先进制程芯片一卡难求、价格飞涨、需求强劲,与之“冰火两重天”的是成熟制程芯片的价格战硝烟已在全球弥漫。

 

晶圆代工,成熟制程依然不好

 

DIGITIMES发布的全球晶圆代工业发展预估的新闻稿中提到,半导体产业自2022年开始进入库存调整期,至2024年上半年逐渐进入尾声。然而,由于消费性电子需求迄今仍呈现疲软状态,电子行业未能达到传统旺季销售的高峰,从而影响2024年成熟制程持续性的需求压制挑战。

 

另外,TrendForce也曾在此前发布的报告中指出,明年成熟制程产能利用率虽可提升10个百分点,但业界持续扩产将导致价格持续承压。具体来看,到2025年,因消费端产品需求的不确定持续笼罩,供应链建立库存态度保守,对晶圆代工领域的委托生产指令预计将维持2024年的短期紧急订单模式。然而,伴随汽车、工业控制、通用型服务器等领域的组件库存于2024年内逐步调整至理想水平,这些行业将于2025年启动零星备货策略,或将促使成熟制程的产能利用率提升约10个百分点,超越70%。

 

 

鉴于连续两年市场需求疲软导致的扩产计划放缓,2025年将成为一个转折点,多家晶圆厂计划开启先前延期的新产能建设,特别是针对28、40以及55nm等成熟节点。在此背景下,结合有限的需求能见度与新增产能的双重挑战,成熟制程的价格稳定性将持续面临考验。

 

因市况相对清淡,专注于成熟制程的晶圆代工企业正采取多途径策略以应对现状,尽管这些举措在当前市场环境下显得颇为节制。例如,世界先进在12英寸晶圆厂及化合物半导体领域加大投资力度,并通过认购汉磊5万张私募股份深化合作,预计双方合作成果将于2026年下半年实现量产。

 

另一方面,联电聚焦于增强其特殊制程的订单接纳能力,目前可提供涵盖22/28纳米、嵌入式非易失性存储器(eNVM)及射频绝缘体上硅(RFSOI)等特色工艺。公司深信生成式人工智能市场的广阔前景,誓言在AI领域内保持活跃参与。

 

力积电董事长黄崇仁此前曾提出两大转型策略,旨在引领企业走出低价竞争困局:一是通过收取晶圆厂建设授权费的“Fab IP”模式,二是凭借其在堆叠技术上的领先优势,推进3D IC技术的发展,以此作为核心竞争力的提升路径。

 

AI赋能先进制程,台积电引领全球晶圆代工新高峰

在台积电引领下的全球半导体代工产业展现出强劲增长势头。全球晶圆代工领域的产值明年将有望实现同比增长超越20%,是近三年以来的最高年度增长率。具体来看,高速运算(HPC)领域以及采用5/4/3纳米等尖端技术的旗舰智能手机的持续强劲需求,且预计将保持至2025年,预期在人工智能(AI)应用推升下,不仅提升了对先进制程的需求,还促进了整个行业的产值增长。

 

 

 

 

集邦科技的最新研究表明,尽管消费电子市场的未来展望尚不明朗,但汽车、工业控制等领域的供应链库存调整已自2024年下半年起逐步触底反弹,明年或将出现补库存的小高潮,加之边缘AI技术增加了单个设备的晶圆使用量、云计算AI的持续部署,预估明年晶圆代工产值将年增20%,优于今年的16%,另外,该机构还预测,7、6纳米、5、4纳米及3纳米等先进制程将在2025年为全球晶圆代工市场贡献约45%的营收,但值得注意的是,业界观察,相关制程都是龙头厂台积电擅长且领先的技术节点。

 

而台积电以外的其他晶圆代工厂,尽管受到消费端疲软的影响,但在 IDM(整合元件制造商)和无晶圆厂客户的健康库存水平、云计算与边缘计算对高性能计算需求的上升,以及相对较低的基数效应共同作用下,预计也将取得接近12%的年增长率,优于去年表现。

 

此外,在AI持续推动、各项应用零组件库存落底的支撑下,尽管晶圆代工产业明年营收年成长将重返20%水准,厂商仍须面对诸多挑战,包括总体经影响终端消费需求、高成本是否影响AI布建力道,以及扩产将增加资本支出等。

 

晶圆代工的新格局与新趋势

 

展望2025年,全球晶圆代工产业需求仍将由AI和HPC应用主导,先进制程与先进封装需求将持续畅旺,成熟制程营收动能则要视2025年下半电子业旺季效应强弱而定。

 

同时,AI和HPC芯片仰赖先进制造技术,将带动台积电、三星与英特尔先进制程推进至1.4纳米世代,3大厂竞争格局将取决于英特尔Intel 18A制程量产情形,以及三星晶圆代工先进制程进展与投资布局策略而定。

 

而因IC设计者考量先进制程价格昂贵,AI和HPC芯片生产将更加仰赖先进封装技术,盼从芯片模组与系统层面加强性能,而非仅依靠先进制程提升芯片的性能表现。另外,2.5D、3D封装、共同封装光学(CPO)等先进封装技术为未来AI和HPC芯片发展仰赖的重点技术,已吸引晶圆代工业者加强布局。

 

此外,地缘政治仍将是影响未来5年晶圆代工产业重要因素,包含新任美国总统科技政策、中美科技竞局、美国及其盟友的半导体管制措施等,都将牵动产业发展。

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