Semikonduktor merupakan asas dan daya penggerak bagi perkembangan pesat industri teknologi maklumat masa kini. Ia telah banyak ditembusi dan disepadukan ke dalam pelbagai bidang pembangunan ekonomi dan sosial. Tahap teknologi dan skala pembangunannya telah menjadi salah satu petunjuk penting untuk mengukur daya saing perindustrian sesebuah negara dan kekuatan nasional yang komprehensif.

Pada tahun 2020, disebabkan oleh kesan wabak COVID-19, ekonomi global telah mengalami kemelesetan, tetapi pasaran semikonduktor global telah mencapai pertumbuhan yang bertentangan dengan trend tersebut, didorong oleh keperluan seperti bekerja dan belajar di rumah, dan mesyuarat jarak jauh. Pada tahun 2020, pasaran semikonduktor global mencecah US$440 bilion, peningkatan tahun ke tahun sebanyak 6.8%. Produk semikonduktor yang diwakili oleh memori dan cip tujuan khas telah mula memasuki kitaran ledakan; Permintaan pasaran litar bersepadu China terus kukuh, dengan jualan pasaran litar bersepadu tahunan meningkat kepada 1,633.97 bilion yuan, peningkatan tahun ke tahun sebanyak 8.26%. Saiz pasaran dijangka akan terus berkembang pada tahun 2021.

Model pembangunan "lingkaran ke atas"

The development of the global semiconductor market shows a "spiral upward" model, and will experience another stronger recovery after slowing down or retreating. In 2000, the Internet bubble burst, causing the semiconductor industry to go through a two-year adjustment period. After that, with the accumulation of energy and the introduction of 12-inch silicon wafers, the semiconductor market developed rapidly. The outbreak of the global financial crisis in the fourth quarter of 2008 caused the semiconductor market to enter a short adjustment period.

Sejak tahun 2010, kebangkitan terminal mudah alih seperti iPhone dan iPad telah membawa era Internet mudah alih, dan kadar pertumbuhan pasaran semikonduktor telah mencapai tahap tertinggi dalam sejarah. Dengan ledakan pasaran memori, pasaran semikonduktor global melebihi US$400 bilion pada tahun 2017. Pada separuh kedua tahun 2018, pasaran semikonduktor global memasuki tempoh pelarasan sekali lagi. Pada tahun 2019, disebabkan oleh kelembapan pertumbuhan permintaan untuk storan keadaan pepejal, telefon pintar dan PC, inventori produk yang tinggi dan penurunan permintaan semikonduktor global, harga pasaran memori menurun. Ditambah pula dengan peningkatan ketidakpastian yang disebabkan oleh pergeseran perdagangan global, pasaran semikonduktor global menyusut dengan ketara pada tahun 2019, dengan penurunan sebanyak 12.0%. Ini juga merupakan penurunan terbesar dalam pasaran semikonduktor global dalam tempoh 15 tahun yang lalu.

Pada tahun 2020, meskipun terdapat kesan wabak COVID-19, pasaran semikonduktor global masih pulih dengan kukuh, dengan saiz pasaran mencecah US$440 bilion, peningkatan tahun ke tahun sebanyak 6.8%. Produk semikonduktor yang diwakili oleh memori dan cip tujuan khas telah memasuki kitaran ledakan. Merentasi industri, pertumbuhan terbesar adalah dalam cip logik (11.1%), diikuti oleh sensor (10.7%) dan memori (10.4%).

Dari perspektif struktur serantau, China telah menjadi pasaran pengguna semikonduktor terbesar di dunia selama bertahun-tahun berturut-turut. Pada tahun 2020, bahagian pasaran China mencapai maksimum 34.4%. Saham Amerika Syarikat, Eropah, Jepun dan pasaran lain masing-masing adalah 21.7%, 8.5%, 8.3% dan 27.1%. Antaranya, pasaran AS mencapai pertumbuhan kukuh sebanyak 21.3%, pasaran Asia Pasifik mencapai pertumbuhan sebanyak 5.1%, pasaran Jepun mencapai pertumbuhan lemah sebanyak 1.3%, dan pasaran Eropah menurun sebanyak 5.8%. Sebab pertumbuhan kukuh pasaran AS adalah kerana pasaran AS mengalami penurunan terbesar pada tahun 2019, dengan penurunan sebanyak 23.7%, iaitu 11.7 mata peratusan lebih tinggi daripada dunia; Jepun juga jatuh sebanyak 10.0%; Eropah, China dan rantau lain jatuh masing-masing sebanyak 7.4%, 9.3% dan 8.8%.

Terjejas oleh wabak ini, aplikasi seperti pengajaran pejabat dan jarak jauh telah melonjak dengan pesat, memacu pemulihan pesat produk komunikasi dan komputer dalam pasaran hiliran. Pada tahun 2020, komunikasi dan komputer masih menyumbang kepada penggunaan semikonduktor terbesar di dunia, dengan bahagian pasaran masing-masing mencapai 33.5% dan 29.1%. Mendapat manfaat daripada populariti aplikasi 4G dan 5G, bahagian pasaran cip komunikasi meningkat daripada 22.2% pada tahun 2010 kepada 33.5% pada tahun 2020. Pada masa yang sama, bahagian pasaran PC terus diatasi oleh produk elektronik baru muncul seperti telefon pintar dan tablet, dengan bahagian pasaran jatuh daripada 40.9% pada tahun 2010 kepada 29.1% pada tahun 2019.

Persaingan pasaran semakin sengit

Bagi pasaran semikonduktor global, tahun 2020 merupakan tahun yang patut diberi perhatian. Cip 2nm baharu yang dibangunkan oleh IBM amat menarik perhatian. Cip ini dibina menggunakan transistor bertindan nanosheet, yang dikenali sebagai transistor GAA. Berbanding dengan 7nm paling canggih hari ini, cip ini akan mencapai peningkatan prestasi sebanyak 45% atau pengurangan penggunaan tenaga sebanyak 75%. IBM berkata bahawa penggunaan teknologi 2nm boleh menampung sehingga 50 bilion transistor dalam cip sebesar kuku.

Status pendapatan syarikat semikonduktor juga menjadi tumpuan industri. Antara sepuluh syarikat semikonduktor teratas di dunia pada tahun 2020, 6 adalah syarikat Amerika. Dari segi jumlah pendapatan, 6 syarikat di Amerika Syarikat menyumbang 59.2% daripada jumlah nilai sepuluh syarikat teratas, dan 2 syarikat di Korea Selatan menyumbang 32.4% daripada jumlah nilai sepuluh syarikat teratas.

Dari perspektif rantaian industri, antara sepuluh syarikat semikonduktor teratas di dunia pada tahun 2020, terdapat 6 syarikat IDM dengan jumlah hasil jualan sebanyak US$197.09 bilion, menyumbang 78.3% daripada jumlah jualan sepuluh syarikat teratas; terdapat 4 syarikat reka bentuk dengan jumlah hasil jualan sebanyak US$54.70 bilion, menyumbang 21.7% daripada jumlah jualan sepuluh syarikat teratas.

Pada tahun 2020, Intel terus menerajui dunia dari segi pendapatan di kalangan syarikat semikonduktor. Dengan pendapatan tahun ini, Intel terus mengekalkan kedudukannya sebagai pembekal semikonduktor terbesar di dunia, dengan pendapatan semikonduktor sebanyak US$70.244 bilion, peningkatan tahun ke tahun sebanyak 3.7%. Ini didorong oleh pertumbuhan dalam perniagaan CPU klien dan pelayan terasnya. Antara sepuluh syarikat semikonduktor teratas di dunia pada tahun 2020, MediaTek mengalami peningkatan tahun ke tahun terbesar, diikuti oleh Nvidia dan Qualcomm. Texas Instruments adalah satu-satunya syarikat yang mengalami penurunan pendapatan.

Tahun ini, melihat perbelanjaan R&D semikonduktor global, perbelanjaan pelaburan R&D bagi sepuluh syarikat semikonduktor teratas meningkat sebanyak 11%, berjumlah AS$43.5 bilion, menyumbang 64% daripada jumlah industri. Ini menunjukkan bahawa kepekatan pasaran syarikat-syarikat terkemuka telah meningkat lagi dan persaingan pasaran menjadi lebih sengit.

Pada separuh kedua tahun 2020, sejumlah lima penggabungan dan pengambilalihan berskala besar dan lebih daripada sepuluh penggabungan dan pengambilalihan berskala kecil telah berlaku dalam bidang semikonduktor global, melibatkan jumlah rekod sebanyak US$118 bilion. Oleh itu, tahun 2020 telah menjadi tahun dengan jumlah transaksi terbesar dalam sejarah penggabungan dan pengambilalihan semikonduktor. Walau bagaimanapun, penggabungan dan pengambilalihan di atas masih belum menyelesaikan keseluruhan proses transaksi dan kelulusan. Peningkatan mendadak dalam jumlah penggabungan dan pengambilalihan dalam industri semikonduktor global terutamanya disebabkan oleh pakatan kukuh antara pengeluar gergasi dalam pelbagai bidang.

Sebelum ini, pengeluar cip analog ADI mengumumkan bahawa ia akan memperoleh syarikat isyarat/hibrid analog Maxim Integrated Products dengan harga AS$21 bilion; gergasi kad grafik Nvidia mengumumkan pada September 2020 bahawa ia akan memperoleh pembekal protokol seni bina pemproses Arm dengan harga AS$40 bilion. Sebelum ini, Arm dikawal oleh SoftBank Jepun. Di samping itu, Intel dari Amerika Syarikat mengumumkan bahawa ia akan menjual perniagaan memori kilat NAND dan fabrikasi wafer 300mm yang beroperasi di China kepada SK Hynix dari Korea Selatan dengan harga AS$9 bilion; AMD dari Amerika Syarikat mengumumkan pada 29 Oktober 2020 bahawa ia akan memperolehnya dengan harga kira-kira AS$35 bilion. Pembekal FPGA Xilinx, transaksi ini dijangka selesai menjelang akhir tahun 2021; pada hari yang sama, Marvell Electronics Marvell mengumumkan bahawa ia akan memperoleh pembekal IC Silicon Valley Inphi dengan harga AS$10 bilion dalam bentuk tunai dan saham. Transaksi ini juga akan diselesaikan pada separuh kedua tahun 2021. Transaksi yang dinyatakan di atas masih belum selesai dan masih dalam semakan oleh pihak berkuasa kawal selia yang berkaitan.

Teknologi yang mengganggu dalam era pasca-Moore

Integrasi heterogen merupakan teknologi pembangunan tipikal dalam era pasca-Moore. Teknologi ini digunakan dalam bidang pembungkusan. Jika permintaan dipenuhi, teknologi ciplet boleh digunakan untuk melaksanakan fungsi cip dengan cepat dan berkesan. Penggunaan teknologi ini juga mempunyai kelebihan kesukaran reka bentuk yang rendah, pembuatan yang mudah dan kos yang rendah.

This direction has enabled chip development to shift from blindly pursuing reduced power consumption and increased performance to more pragmatically meeting market demands. Many companies have plans for "core particles". For example, Intel has launched Foveros technology that can 3D package logic chips and memory chips; TSMC has launched multi-chip stacking SoIC technology that can achieve wafer-to-wafer bonding. At the same time, this technology is also a key development technology for China's semiconductor industry in the post-Moore era.

MCU seni bina RISC-V akan membawa perubahan kepada struktur pasaran MCU. RISC-V adalah berdasarkan lesen BSD longgar standard, yang membolehkan anda menggunakan CPU reka bentuk secara bebas dan bebas, membangun dan menambah set arahan lanjutan anda sendiri, dan memilih sama ada untuk mengeluarkan secara terbuka, menjual secara komersial atau menggantikan perjanjian lesen lain, atau menggunakannya sepenuhnya sebagai sumber tertutup. RISC-V kini paling sesuai untuk AIoT dan dijangka bersaing dengan pemproses seni bina ARM dan membentuk ekosistem RISC-V di China, dan MCU adalah salah satu kawasan aplikasi terbaik untuk RISC-V. Dengan kelebihan sumber terbuka, penggunaan kuasa yang rendah, dan kos rendah, MCU seni bina RISC-V akan memberi impak kepada MCU seni bina ARM dan membawa perubahan baharu ke pasaran.

Cip fotonik mungkin menjadi landasan baharu untuk pembangunan cip. Cip fotonik ialah cip yang menggunakan isyarat optik untuk pemerolehan data, penghantaran, pengiraan, penyimpanan dan paparan. Pada masa ini, cip fotonik digunakan dalam komunikasi optik, terutamanya didorong oleh pembinaan infrastruktur pusat data. Fotonik silikon digunakan untuk mengintegrasikan komponen optik ke dalam cip silikon bagi memanfaatkan kos rendah, kebolehskalaan dan kemudahan pembuatan dan pemasangan peranti CMOS. Berbanding dengan litar bersepadu yang dipacu secara elektronik, cip fotonik mempunyai ciri-ciri kelajuan ultra tinggi dan penggunaan kuasa ultra rendah. Secara teorinya, skala cip fotonik boleh dimodulasi, dan ciri-ciri cahaya sememangnya sesuai untuk pengkomputeran linear, termasuk pengkomputeran selari berketumpatan tinggi. Dengan perkembangan pesat AI, kesan pendaraban matriks cip fotonik berpeluang menjadi ratusan atau ribuan kali lebih baik daripada cip elektronik sedia ada, menarik minat ahli akademik dan industri untuk tergesa-gesa meneroka peluang yang dibawa oleh pengkomputeran fotonik.

Terjejas oleh trend "peneutralan karbon", industri semikonduktor generasi ketiga, yang boleh meningkatkan kecekapan penukaran tenaga, sedang mempercepatkan pembangunan. Memandangkan kesan wabak COVID-19 semakin berkurangan, permintaan untuk komponen yang diperlukan untuk penukaran tenaga perindustrian, seperti penyongsang dan penukar frekuensi, serta stesen pangkalan komunikasi, telah stabil. Memandangkan penyongsang kenderaan elektrik Tesla Model 3 secara beransur-ansur beralih kepada proses pembuatan komponen SiC (silikon karbida), semikonduktor generasi ketiga secara beransur-ansur telah menarik lebih banyak perhatian dalam pasaran automotif.

Semikonduktor generasi ketiga yang diwakili oleh galium nitrida (GaN) dan silikon karbida (SiC) mempunyai kelebihan rintangan suhu tinggi, rintangan voltan tinggi, frekuensi tinggi, dan kuasa tinggi. Berbanding dengan peranti silikon, ia boleh mengurangkan kehilangan tenaga sebanyak lebih daripada 50% dan mengurangkan jumlah peralatan sebanyak lebih daripada 75%. Ia merupakan hala tuju pembangunan yang penting untuk membantu menjimatkan tenaga dan mengurangkan pelepasan, dan mencapai matlamat "peneutralan karbon". Pada masa ini, jangkauan semikonduktor generasi ketiga telah meluas ke banyak bidang utama seperti pusat data dan kenderaan tenaga baharu. Keseluruhan industri semikonduktor generasi ketiga semakin baik dan dijangka menjadi teras ekonomi hijau.

Penafian: Artikel ini dicetak semula daripada "China Electronic News". Artikel ini hanya mewakili pandangan peribadi penulis dan tidak mewakili pandangan Sacco Micro dan industri. Ia hanya dicetak semula dan dikongsi untuk menyokong perlindungan hak harta intelek. Sila nyatakan sumber asal dan penulis untuk dicetak semula. Jika terdapat sebarang pelanggaran, sila hubungi kami untuk memadamkannya.

Nombor telefon syarikat: +86-0755-83044319
Faks/FAKS: +86-0755-83975897
E-mel: 1615456225@qq.com
SQ: 3518641314 Pengurus Li

QQ: 332496225 Pengurus Qiu

Alamat: Bilik 809, Bangunan C, Bangunan Teknologi Zhantao, No. 1079 Minzhi Avenue, Daerah Baharu Longhua, Shenzhen