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芯片发展变数越来越多,行业预测越来越难

2024年1月23日
  • 编辑:Ana Hu
  • 中国出海半导体网

 

半导体行业杂志《Semiconductor Engineering》的主编埃德·斯珀林(Ed Sperling)近日发文表示,想要了解现如今芯片行业的发展情况,不再是一个简单的数学公式就能搞定了,其中的变数变得越来越多。究竟哪些因素影响着当今的芯片行业发展呢?中国出海半导体将为您呈现埃德·斯珀林主编的观点和看法,也为您提供一个了解半导体行业的新视角。

 

整个2023年,受智能手机和PC市场饱和以及DRAM和闪存库存和产能过剩的影响,IC销售额持平甚至下降,但这并不能说明整个芯片行业正在走下坡路。了解芯片行业的发展情况需要综合考虑技术和地缘政治等横向趋势,以及日益数字化和特定领域的垂直市场。

值得关注的整体趋势,既是技术驱动的,也是地域政治相关的。人工智能是一个亮点,它将对高收入经济体产生重大经济影响。但地域政治碎片化却是其波动的一个根源,产业政策将创造新的增长热点。

这些相同的横向趋势在整个芯片行业紧密交织在一起。在消费电子产品中,过去将所有东西都封装到一个SoC中的方法正变得站不住脚。随着元器件的不断缩小以及更多功能被添加到设备中,芯片将被分解为更小芯片或更子系统,并以独特的方式组装在某种类型的高级封装中。

这些分解部件的价值将有很大差异,并且随着不同小芯片的供需波动,很可能会给定价带来更大的波动。设计90纳米的模拟芯片比将其缩小到3纳米更容易、更便宜。这增加了芯片制造商可用的功耗、性能和面积/成本(PPAC)选项的数量,更难预测他们将如何优先考虑他们的选择。

物理是一个日益重要的经济因素。例如,SRAM在扩展方面遇到了瓶颈,促使芯片制造商用DRAM替代它作为L3缓存。在计算DRAM芯片出货量时需要考虑到这一点,但这比仅仅计算DIMM插槽中的芯片数要复杂得多。新的DRAM将以不同的方式连接到芯片上,并且具有不同类型和不同位置,以缩短特定功能的物理距离。DRAM可以使用CXL集中在数据中心,这将提高利用率。

区域变量
芯片行业的发展受到多种因素的影响,包括地域政治、经济形势、性能、可靠性和计算资源等。随着先进封装和小芯片的出现,晶圆厂产能和晶圆产量的衡量标准变得越来越模糊,但它们在地缘政治背景下也变得越来越难以衡量。

过去一年,供应链受到高度限制,新车和家电的等待时间长达六个月到一年,这是由中国房地产危机引发的经济低迷所导致的,类似于2008年美国房地产崩溃引发的衰退。尽管晶圆厂建设规划正在进行中,但仍需要更多的产能来支持价值1万亿美元的产业。欧洲、美国和东南亚正在规划晶圆厂建设,以缓解产能过剩的问题。

此外,经济形势也变得更加混乱,销往中国的苹果产品减少,但这主要是由于贸易限制,而不是经济因素。随着地域政治竞争的发展,限制措施的改变也无济于事。

性能、可靠性和对计算资源的普遍访问也是需要考虑的因素。疫情爆发之初的购买狂潮导致芯片销量飙升,耗尽了所有可用的制造能力,并为二线厂商造成了巨大的短缺。如今,消费市场已经饱和,原因是大多数买家使用设备的时间比过去更长,并且他们的设备开始变慢或电池无法保持足够的电量。此外,还有更多的外部资源可用于处理和存储数据。

仅仅在智能手机摄像头中添加更多像素并不足以让大多数人购买新手机,因此消费电子公司正在竞相在其设备中添加生成式人工智能功能。ChatGPT可以提供更加量身定制的信息,而不是对Alexa或Siri的查询进行通用响应,这反过来又需要更多的服务器和更强大的服务器,这有助于解释为什么EDA和NVIDIA等芯片制造商正在蓬勃发展。

EDA增长
根据SEMI发布的《电子设计市场数据报告》,第三季度EDA和IP收入达到47亿美元,同比增长25.2%。其中,IP物理设计和验证跃升45.3%,远超设计的探索阶段。这些是为实际应用而开发的真实芯片,并且正在准备制造。

一部分芯片是为边缘设备开发的,而另一部分则是由系统公司推动的,这些公司约占晶圆的25%,其中大部分用于内部使用,而不是商业销售。此外,当系统公司购买EDA工具时,他们购买的是为工程师提供全套装备所需的一切,而不仅仅是一两个工具。那里的芯片设计的经济性也与消费设备有很大不同,因为价值在于整个数据中心的性能和功耗。

SEMI电子设计市场数据报告的执行发起人Walden Rhines表示:“利润增长势头非常强劲。”“2023年对于半导体行业来说是负10%的一年,但对于EDA来说是强劲增长的一年。那么这有什么意义呢?答案是公司不断购买,你必须记住,现在我们有这种现象,四分之一的代工晶圆流向非半导体公司。我们与半导体收入不再有这种相关性。这意味着您可以从那些EDA对他们来说不是很大开支的公司获得采购日志,而且他们现在都在人工智能竞赛中。如果你看看采购的具体类别,就会发现最令人震惊的是IC布局。这意味着重型设计和芯片的实际布局。这不仅仅是无晶圆厂公司将其布局外包。”

图1:按细分市场和地理区域划分的2023年第三季度收入。资料来源:SEMI电子设计市场数据
图1:按细分市场和地理区域划分的2023年第三季度收入。资料来源:SEMI电子设计市场数据

Rhines预测,到2023年,EDA行业的规模很可能达到170亿美元,这对于该行业来说是快速增长的。其中一些驱动因素也推动了并购活动的增加——Synopsys即将以350亿美元收购Ansys就是一个很好的例子——公司为下一波人工智能浪潮、垂直市场的新增长做好准备,并利用政府资金。

人工智能芯片增长的典型代表当然是英伟达。截至10月29日的第三财季,NVIDIA公布的营收为181.2亿美元,同比增长206%,创公司历史新高。同样,该公司的数据中心收入同比增长279%。但其他人肯定正在为分一杯羹做好准备。最大的问题是半导体行业观察人士能看到多少。