Semikonduktor merupakan fondasi dan pendorong utama perkembangan pesat industri teknologi informasi saat ini. Semikonduktor telah banyak digunakan dan diintegrasikan ke berbagai bidang pembangunan ekonomi dan sosial. Tingkat teknologi dan skala perkembangannya telah menjadi salah satu indikator penting untuk mengukur daya saing industri dan kekuatan nasional komprehensif suatu negara.

Pada tahun 2020, akibat dampak epidemi COVID-19, ekonomi global mengalami resesi, tetapi pasar semikonduktor global justru mengalami pertumbuhan yang berlawanan dengan tren tersebut, didorong oleh kebutuhan seperti bekerja dan belajar dari rumah, serta pertemuan jarak jauh. Pada tahun 2020, pasar semikonduktor global mencapai US$440 miliar, meningkat 6.8% dibandingkan tahun sebelumnya. Produk semikonduktor yang diwakili oleh memori dan chip khusus telah mulai memasuki siklus booming; permintaan pasar sirkuit terpadu di Tiongkok terus kuat, dengan penjualan pasar sirkuit terpadu tahunan meningkat menjadi 1,633.97 miliar yuan, meningkat 8.26% dibandingkan tahun sebelumnya. Ukuran pasar diperkirakan akan tumbuh lebih lanjut pada tahun 2021.

Model pembangunan “spiral ke atas”

Perkembangan pasar semikonduktor global menunjukkan model "spiral naik", dan akan mengalami pemulihan yang lebih kuat setelah melambat atau mengalami penurunan. Pada tahun 2000, gelembung internet meledak, menyebabkan industri semikonduktor mengalami periode penyesuaian selama dua tahun. Setelah itu, dengan akumulasi energi dan pengenalan wafer silikon 12 inci, pasar semikonduktor berkembang pesat. Pecahnya krisis keuangan global pada kuartal keempat tahun 2008 menyebabkan pasar semikonduktor memasuki periode penyesuaian singkat.

Sejak tahun 2010, munculnya perangkat seluler seperti iPhone dan iPad telah mengantarkan era internet seluler, dan tingkat pertumbuhan pasar semikonduktor telah mencapai titik tertinggi dalam sejarah. Dengan ledakan pasar memori, pasar semikonduktor global melampaui US$400 miliar pada tahun 2017. Pada paruh kedua tahun 2018, pasar semikonduktor global kembali memasuki periode penyesuaian. Pada tahun 2019, karena perlambatan pertumbuhan permintaan untuk penyimpanan solid-state, ponsel pintar, dan PC, persediaan produk yang tinggi, dan penurunan permintaan semikonduktor global, harga pasar memori menurun. Ditambah dengan meningkatnya ketidakpastian yang disebabkan oleh gesekan perdagangan global, pasar semikonduktor global menyusut secara signifikan pada tahun 2019, dengan penurunan sebesar 12.0%. Ini juga merupakan penurunan terbesar di pasar semikonduktor global dalam 15 tahun terakhir.

Pada tahun 2020, meskipun terdampak epidemi COVID-19, pasar semikonduktor global tetap pulih dengan kuat, dengan ukuran pasar mencapai US$440 miliar, meningkat 6.8% dibandingkan tahun sebelumnya. Produk semikonduktor yang diwakili oleh chip memori dan chip tujuan khusus telah memasuki siklus booming. Di seluruh industri, pertumbuhan terbesar terjadi pada chip logika (11.1%), diikuti oleh sensor (10.7%) dan memori (10.4%).

Dari perspektif struktur regional, Tiongkok telah menjadi pasar konsumen semikonduktor terbesar di dunia selama bertahun-tahun berturut-turut. Pada tahun 2020, pangsa pasar Tiongkok mencapai maksimum 34.4%. Pangsa pasar Amerika Serikat, Eropa, Jepang, dan pasar lainnya masing-masing adalah 21.7%, 8.5%, 8.3%, dan 27.1%. Di antaranya, pasar AS mencapai pertumbuhan yang kuat sebesar 21.3%, pasar Asia-Pasifik mencapai pertumbuhan 5.1%, pasar Jepang mencapai pertumbuhan yang lemah sebesar 1.3%, dan pasar Eropa mengalami penurunan sebesar 5.8%. Alasan pertumbuhan yang kuat di pasar AS adalah karena pasar AS mengalami penurunan terbesar pada tahun 2019, dengan penurunan sebesar 23.7%, yang 11.7 poin persentase lebih tinggi dari dunia; Jepang juga turun sebesar 10.0%; Eropa, Tiongkok, dan wilayah lainnya masing-masing turun sebesar 7.4%, 9.3%, dan 8.8%.

Terdampak oleh epidemi, aplikasi seperti perkantoran dan pembelajaran jarak jauh berkembang pesat, mendorong pemulihan cepat produk komunikasi dan komputer di pasar hilir. Pada tahun 2020, komunikasi dan komputer masih menjadi sektor dengan penggunaan semikonduktor terbesar di dunia, dengan pangsa pasar masing-masing mencapai 33.5% dan 29.1%. Berkat popularitas aplikasi 4G dan 5G, pangsa pasar chip komunikasi meningkat dari 22.2% pada tahun 2010 menjadi 33.5% pada tahun 2020. Pada saat yang sama, pangsa pasar PC terus disalip oleh produk elektronik baru seperti smartphone dan tablet, dengan pangsa pasar turun dari 40.9% pada tahun 2010 menjadi 29.1% pada tahun 2019.

Persaingan pasar semakin sengit.

Bagi pasar semikonduktor global, tahun 2020 adalah tahun yang patut diperhatikan. Chip 2nm baru yang dikembangkan oleh IBM sangat menarik perhatian. Chip ini dibangun menggunakan transistor bertumpuk nanosheet, yang dikenal sebagai transistor GAA. Dibandingkan dengan teknologi 7nm tercanggih saat ini, chip ini akan mencapai peningkatan kinerja 45% atau pengurangan konsumsi energi 75%. IBM mengatakan bahwa penggunaan teknologi 2nm dapat menampung hingga 50 miliar transistor dalam sebuah chip seukuran kuku jari.

Status pendapatan perusahaan semikonduktor juga menjadi fokus industri. Di antara sepuluh perusahaan semikonduktor teratas di dunia pada tahun 2020, 6 di antaranya adalah perusahaan Amerika. Dari segi total pendapatan, 6 perusahaan di Amerika Serikat menyumbang 59.2% dari total nilai sepuluh perusahaan teratas, dan 2 perusahaan di Korea Selatan menyumbang 32.4% dari total nilai sepuluh perusahaan teratas.

Dari perspektif rantai industri, di antara sepuluh perusahaan semikonduktor teratas di dunia pada tahun 2020, terdapat 6 perusahaan IDM dengan total pendapatan penjualan sebesar US$197.09 miliar, yang mewakili 78.3% dari total penjualan sepuluh perusahaan teratas; terdapat 4 perusahaan desain dengan total pendapatan penjualan sebesar US$54.70 miliar, yang mewakili 21.7% dari total penjualan sepuluh perusahaan teratas.

Pada tahun 2020, Intel terus memimpin dunia dalam hal pendapatan di antara perusahaan semikonduktor. Dengan pendapatan tahun ini, Intel terus mempertahankan posisinya sebagai pemasok semikonduktor terbesar di dunia, dengan pendapatan semikonduktor sebesar US$70.244 miliar, meningkat 3.7% dibandingkan tahun sebelumnya. Hal ini didorong oleh pertumbuhan bisnis inti CPU klien dan servernya. Di antara sepuluh perusahaan semikonduktor teratas di dunia pada tahun 2020, MediaTek mengalami peningkatan tahunan terbesar, diikuti oleh Nvidia dan Qualcomm. Texas Instruments adalah satu-satunya perusahaan yang mengalami penurunan pendapatan.

Tahun ini, jika dilihat dari pengeluaran R&D semikonduktor global, pengeluaran investasi R&D dari sepuluh perusahaan semikonduktor teratas meningkat sebesar 11%, mencapai total US$43.5 miliar, atau 64% dari total industri. Hal ini menunjukkan bahwa konsentrasi pasar perusahaan-perusahaan terkemuka semakin meningkat dan persaingan pasar menjadi semakin ketat.

Pada paruh kedua tahun 2020, total lima merger dan akuisisi skala besar dan lebih dari sepuluh merger dan akuisisi skala kecil terjadi di bidang semikonduktor global, melibatkan jumlah rekor sebesar US$118 miliar. Dengan demikian, tahun 2020 menjadi tahun dengan volume transaksi terbesar dalam sejarah merger dan akuisisi semikonduktor. Namun, merger dan akuisisi tersebut belum menyelesaikan seluruh proses transaksi dan persetujuan. Peningkatan tajam jumlah merger dan akuisisi di industri semikonduktor global terutama disebabkan oleh aliansi yang kuat antara produsen raksasa di berbagai bidang.

Sebelumnya, produsen chip analog ADI mengumumkan akan mengakuisisi perusahaan sinyal analog/hibrida Maxim Integrated Products senilai US$21 miliar; raksasa kartu grafis Nvidia mengumumkan pada September 2020 akan mengakuisisi pemasok protokol arsitektur prosesor Arm senilai US$40 miliar. Sebelumnya, Arm dikendalikan oleh SoftBank Jepang. Selain itu, Intel dari Amerika Serikat mengumumkan akan menjual bisnis memori flash NAND dan pabrik wafer 300mm yang beroperasi di Tiongkok kepada SK Hynix dari Korea Selatan senilai US$9 miliar; AMD dari Amerika Serikat mengumumkan pada 29 Oktober 2020 akan mengakuisisi pemasok FPGA Xilinx senilai sekitar US$35 miliar, transaksi ini diharapkan selesai pada akhir tahun 2021; pada hari yang sama, Marvell Electronics mengumumkan akan mengakuisisi pemasok IC Silicon Valley Inphi senilai US$10 miliar dalam bentuk tunai dan saham. Transaksi ini juga akan selesai pada paruh kedua tahun 2021. Transaksi yang disebutkan di atas belum selesai dan masih dalam peninjauan oleh otoritas pengatur terkait.

Teknologi disruptif di era pasca-Moore

Integrasi heterogen merupakan teknologi pengembangan yang umum di era pasca-Moore. Teknologi ini diterapkan di bidang pengemasan. Jika kebutuhan terpenuhi, teknologi chiplet dapat digunakan untuk menjalankan fungsi chip dengan cepat dan efektif. Penggunaan teknologi ini juga memiliki keunggulan berupa tingkat kesulitan desain yang rendah, manufaktur yang mudah, dan biaya yang rendah.

Arah ini telah memungkinkan pengembangan chip bergeser dari mengejar pengurangan konsumsi daya dan peningkatan kinerja secara membabi buta menjadi lebih pragmatis dalam memenuhi permintaan pasar. Banyak perusahaan memiliki rencana untuk "partikel inti". Misalnya, Intel telah meluncurkan teknologi Foveros yang dapat mengemas chip logika dan chip memori secara 3D; TSMC telah meluncurkan teknologi SoIC penumpukan multi-chip yang dapat mencapai pengikatan wafer-ke-wafer. Pada saat yang sama, teknologi ini juga merupakan teknologi pengembangan kunci bagi industri semikonduktor Tiongkok di era pasca-Moore.

Arsitektur RISC-V pada mikrokontroler (MCU) akan membawa perubahan pada struktur pasar MCU. RISC-V didasarkan pada lisensi BSD standar yang longgar, yang memungkinkan Anda untuk secara bebas menggunakan desain CPU, mengembangkan dan menambahkan set instruksi tambahan Anda sendiri, dan memilih apakah akan merilis secara publik, menjual secara komersial, atau mengganti perjanjian lisensi lain, atau menggunakannya sepenuhnya sebagai sumber tertutup. RISC-V saat ini paling cocok untuk AIoT dan diharapkan dapat bersaing dengan prosesor arsitektur ARM dan membentuk ekosistem RISC-V di Tiongkok, dan MCU adalah salah satu area aplikasi terbaik untuk RISC-V. Dengan keunggulan sumber terbuka, konsumsi daya rendah, dan biaya rendah, MCU arsitektur RISC-V akan berdampak pada MCU arsitektur ARM dan membawa perubahan baru ke pasar.

Chip fotonik berpotensi menjadi jalur baru dalam pengembangan chip. Chip fotonik adalah chip yang menggunakan sinyal optik untuk akuisisi data, transmisi, perhitungan, penyimpanan, dan tampilan. Saat ini, chip fotonik digunakan dalam komunikasi optik, terutama didorong oleh pembangunan infrastruktur pusat data. Fotonik silikon digunakan untuk mengintegrasikan komponen optik ke dalam chip silikon untuk memanfaatkan biaya rendah, skalabilitas, dan kemudahan pembuatan serta perakitan perangkat CMOS. Dibandingkan dengan sirkuit terpadu yang digerakkan secara elektronik, chip fotonik memiliki karakteristik kecepatan ultra tinggi dan konsumsi daya ultra rendah. Secara teoritis, skala chip fotonik dapat dimodulasi, dan karakteristik cahaya secara inheren cocok untuk komputasi linier, termasuk komputasi paralel kepadatan tinggi. Dengan perkembangan AI yang pesat, efek perkalian matriks chip fotonik berpotensi ratusan atau ribuan kali lebih baik daripada chip elektronik yang ada, sehingga menarik minat akademisi dan industri untuk segera mengeksplorasi peluang yang dibawa oleh komputasi fotonik.

Dipengaruhi oleh tren "netralitas karbon", industri semikonduktor generasi ketiga, yang dapat meningkatkan efisiensi konversi energi, mengalami percepatan pengembangan. Seiring dengan meredanya dampak epidemi COVID-19, permintaan akan komponen yang dibutuhkan untuk konversi energi industri, seperti inverter dan konverter frekuensi, serta stasiun basis komunikasi, telah stabil. Seiring dengan peralihan bertahap inverter kendaraan listrik Tesla Model 3 ke proses manufaktur komponen SiC (silikon karbida), semikonduktor generasi ketiga secara bertahap semakin menarik perhatian di pasar otomotif.

Semikonduktor generasi ketiga yang diwakili oleh galium nitrida (GaN) dan silikon karbida (SiC) memiliki keunggulan berupa ketahanan suhu tinggi, ketahanan tegangan tinggi, frekuensi tinggi, dan daya tinggi. Dibandingkan dengan perangkat silikon, semikonduktor generasi ketiga dapat mengurangi kehilangan energi lebih dari 50% dan mengurangi volume peralatan lebih dari 75%. Semikonduktor generasi ketiga merupakan arah pengembangan penting untuk membantu menghemat energi dan mengurangi emisi, serta mencapai tujuan "netralitas karbon". Saat ini, jangkauan semikonduktor generasi ketiga telah meluas ke banyak bidang utama seperti pusat data dan kendaraan energi baru. Seluruh industri semikonduktor generasi ketiga semakin membaik dan diharapkan menjadi tulang punggung ekonomi hijau.

Penafian: Artikel ini dicetak ulang dari "China Electronic News". Artikel ini hanya mewakili pandangan pribadi penulis dan tidak mewakili pandangan Sacco Micro dan industri. Artikel ini hanya dicetak ulang dan dibagikan untuk mendukung perlindungan hak kekayaan intelektual. Harap sebutkan sumber dan penulis asli untuk pencetakan ulang. Jika ada pelanggaran, silakan hubungi kami untuk menghapusnya.

Nomor telepon perusahaan: +86-0755-83044319
Faks/FAX: +86-0755-83975897
Surel: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 Manajer Li

QQ: 332496225 Manajer Qiu

Alamat: Ruang 809, Gedung C, Gedung Teknologi Zhantao, No. 1079 Jalan Minzhi, Distrik Baru Longhua, Shenzhen