持续低迷，全球半导体产业转机在哪?

本文由芯师爷翻译自semiengineering网站，作者MARK LAPEDUS，本文观点不代表智通财经观点。

进入2019年，全球半导体产业持续低迷。加之，中美贸易竞争、华为事件等因素，使得下半年半导体市场变得阴晴不定，充满变数。接下来我们将从设备、晶圆代工、存储、封测等环节，探讨全球半导体产业未来。

一半导体设备厂商日子艰难

对于半导体设备行业来说，这是一个艰难的时期，并可能出现继续衰落的迹象。问题始于2018年，当时DRAM和NAND都陷入供过于求的状态，导致设备订单放缓。

全球半导体设备市场分析(图片来自SEMI)

经济衰退蔓延至2019年上半年。尽管2019年下半年整体半导体市场存在一些乐观情绪，但短期内半导体设备行业前景仍然黯淡。VLSI Research首席执行官丹·哈奇森(Dan Hutcheson)表示，“虽然下半年半导体产业有复苏迹象，但设备行业日子仍然并不好过!”

根据VLSI Research数据，预计2019年全球半导体设备市场总体将下降17.3%。据该公司称，相比之下，2018年的增长率仅为16.6%。其原因在于内存市场供应过剩，导致价格持续低迷。另外，经济放缓也导致了设备需求的降低。

2019年下半年，晶圆厂工具供应商的情况将喜忧参半。一方面，内存市场仍然疲软，另一方面，晶圆代工厂的需求正在不断增长。

例如，在领先的代工厂中，三星和台积电正在加速7纳米工艺，预计2020年还将推出5纳米工艺。对于这些节点，三星和台积电将在工厂引入极紫外(EUV)光刻技术。因此，作为EUV光刻机唯一的供应商，ASML公司将从中获益。

然而，并不是所有的300毫米晶圆制造工具都在蓬勃发展。由于NAND的减速和产能过剩，蚀刻和清洁设备将首当其冲。除此之外，离子注入和CMP等设备需求也将受到严重影响。

另一方面，经过一段时间的平静，在用于5G建设的射频放大器和滤波器需求带动下，200毫米设备市场再次升温。Lam Research战略营销高级主管David Haynes表示：“从整个市场的角度来看，对200mm设备的需求肯定超过了可用性。”

与此同时，在后端领域，封装市场正在反弹，至少在某些领域是这样。Cyber Optics总裁兼首席执行官Subodh Kulkarni表示：“先进封装过程中，每一步都需要检测，由此也带动了检测设备的需求增长，例如3D封装技术。”此外，MEMS也将为半导体设备增长提供助力。

据VLSI Research预测，由于内存市场和其他因素，预计全球半导体设备行业将在2020年反弹并增长7.3%。

对此，丹·哈奇森表示：“晶圆制造厂的产能利用率预计将从2019年的84.3%跃升至2020年的90.1%。一旦产能利用率超过90%，设备市场就会出现很大的机会。”

而据SEMI数据显示，2020年全球半导体设备销售额将达到588亿美元，预计比2019年增长11.6%。相比之下，2019年全球半导体设备销售额下降了18.4%。据SEMI称，2020年中国有望成为全球最大的半导体设备市场，并超过韩国。

二晶圆代工市场机会在哪?

大多数晶圆代工厂商在2018年结束时突然放缓，并延续到了2019年上半年。展望未来，晶圆代工厂商在2019年剩余时间内前景仍充满不确定性，并将在2020年出现好转。

IC Insights总裁Bill McClean预计，全球晶圆代工市场将在2019年持平，2020年将增长5%。其中，7nm晶圆代工将成为2019年一大亮点。另据IBS预计，7月晶圆代工市场预计将达到100.4亿美元，比2018年增长218%。

在最近的电话会议中，台积电首席执行官CC Wei表示：“7nm市场将推动高端智能手机的新产品推出，5G开发的加速以及高性能计算应用中7nm节点工艺的应用将日益普及。”

台积电制程规划(图片来自于WikiChip)

此外，AI则是另一个驱动因素。虽然目前还不清楚AI芯片是否需要7nm和5nm，但是该领域需要更多的计算性能。“由于所有问题域的可用数据都在几何级增加，因此所需的计算能力将大幅增加，用于处理深度学习负载，”D2S首席执行官Aki Fujimura表示。

并非所有代工厂客户都需要10nm/7nm和5nm。GlobalFoundries首席技术官Gary Patton说：“2022年或2023年，12nm及以上的技术大约占市场的80%。对比10年前，先进工艺的玩家越来越少，其成本也会越来越高。”

除了7nm之外，晶圆代工厂对于新的22nm和18nm工艺同样寄予厚望。其中22nm被认为是下一代存储技术STT-MRAM的工艺起点。目前，GlobalFoundries、英特尔、台积电、三星和UMC五家芯片制造商都在发展和加速嵌入式STT-MRAM的研发，以用于MCUs及其他设备中。

联华电子产品营销总监David Hideo Uriu表示：“嵌入式STT-MRAM将取代NOR-Flash，以提高MCU的性能，并进一步降低功耗提升耐用性。而高密度MRAM也适用于缓存应用，用于NAND闪存加速，或替代SRAM应用。”

虽然说，汽车芯片市场在2019年上半年表现不佳。但晶圆代工厂商和设备厂商多年来一直都在追逐汽车市场。而电动汽车(EV)是一个亮点，尤其是在中国。根据IHS的数据，从2018年7月到2019年3月，中国的电动汽车销量增长了85%。

电动汽车只占全球汽车市场的一小部分，但其业务正在增长。Wolfspeed电源产品高级主管Guy Moxey说：“它的复合年增长率很高，但其来自一个非常小的基数。”

总而言之，5G、AI、EV和其他细分市场都很有希望。但基于目前的环境，整个IC产业的可见度仍然很低。例如，在最近的季度电话会议中，联华电子联席总裁Jason Wang表示：“尽管中美贸易紧张局势造成市场不确定性，但我们预计无线通信领域的具体领域将在短期内向上调整，这将导致晶圆需求略有增加。然而，我们观察到客户在全球经济环境疲弱的情况下继续谨慎管理库存，这也可能导致2019年下半年业务预测的可见度降低。”

三存储器市场何时复苏?

现在，全球存储器市场正经历非常困难的时期，特别是在DRAM和NAND方面。在2018年，NAND市场下滑并陷入供过于求的模式，延续到2019年的上半年。DRAM市场也是一样。

虽然DRAM和3D NAND都在继续发展，但这两大存储市场依然黯淡。IC Insights的McClean表示，“目前的NAND预测将在2019年下降32%至406亿美元， bit volume增长42%，受需求弹性的推动。而DRAM预测将在2019年下降38%至620亿美元，低于2018年的994亿美元，今年的 bit volume增长17%。”

“在预测今年内存IC平均售价下降33%之后，我们预计2020年的内存平均售价将增长9%，”McClean表示。

“与内存相比，晶圆代工市场更加稳定，”ASM International营销总监Bob Hollands说：“目前最大的问题是内存市场。这不是秘密，问题是它何时转向?大多数认为全球内存市场已经进调整周期，关键是这一周期何时结束。”

STT-MRAM技术(图片来自网络)

与此同时，经过多年的研发，新型存储器终于获得了一些牵引力。STT-MRAM，相变存储器(PCM)和电阻RAM(ReRAM)是主要的新型存储器类型。根据Objective Analysis和Coughlin Associates的数据，新兴的存储器是一个很小的市场，但预计到2029年它们的总收入将达到200亿美元。

“PCRAM和ReRAM是快速、非易失、低功耗、高密度存储器，可用作存储级存储器，以填补服务器DRAM和存储之间不断扩大的性价比差距，”应用材料公司金属沉积产品副总裁Kevin Moraes说。“随着行业在AI计算时代的发展，对新型存储器的兴趣将随着传统存储器的不断进步而增加。所有这些努力的关键是使用新材料和3D结构来改善芯片性能，功耗和成本。”

四更加先进的封装技术

在先进封装的推动下，整个IC封装市场预计将在2019年下半年反弹。总体而言，预计2019年先进封装市场将增长6%，Yole Développement表示。

“先进封装市场在今年下半年出现了改善迹象，”Veeco Ultratech业务部门光刻应用副总裁Warren Flack表示：“由于移动芯片的季节性需求周期，大多数OSAT在第三季度的利用率都在提高。我们还看到，2.5D和扇出封装需求的增长主要来自高性能计算、图形处理器、AI和5G相关客户。由于价格疲软和库存增加，内存市场在资本支出开支方面仍然保守。”

Chiplets技术(图片来自网络)

在先进封装中，扇出和Chiplets是最主要的牵引力。扇出被归类为晶圆级封装，其需要在晶片上封装管芯。扇出又可分为两个部分，低密度(低于500 I / O)和高密度(超过500 I / O)。

“智能手机仍然是低密度和高密度扇出的主要增长动力，”ASE高级工程总监John Hunt说：“汽车市场将开始增强势头，因为我们扇出封装获得了1级和2级的资格。而服务器应用正在看到对高端市场需求的增长。”

下一个重要的领域是Chiplets。在Chiplets中，我们的想法是通过将不同电脑元件集成在一块硅片上，来实现更小更紧凑的电脑系统。这一个系统可以让数据移动得更快，更自由，且能制造更小还能更便宜，集成更机密的的电脑系统。Chiplets 的强大在于可以让芯片公司更快的发布更强大的处理器。