Halfgeleiders vormen de basis en drijvende kracht achter de snelle ontwikkeling van de hedendaagse informatietechnologie-industrie. Ze zijn diep doorgedrongen in en geïntegreerd in diverse sectoren van de economische en maatschappelijke ontwikkeling. Hun technologisch niveau en ontwikkelingsschaal zijn uitgegroeid tot een belangrijke indicator voor het meten van het concurrentievermogen van een land en de algehele nationale kracht.

In 2020 kende de wereldeconomie een recessie als gevolg van de COVID-19-pandemie, maar de wereldwijde halfgeleidermarkt groeide tegen de trend in, gedreven door behoeften zoals thuiswerken en -studeren, en online vergaderingen. In 2020 bereikte de wereldwijde halfgeleidermarkt een omzet van 440 miljard dollar, een stijging van 6.8% ten opzichte van het voorgaande jaar. Halfgeleiderproducten zoals geheugenchips en chips voor speciale doeleinden bevonden zich in een bloeiperiode; de ​​vraag naar geïntegreerde schakelingen in China bleef sterk, met een jaarlijkse omzet van 1,633.97 miljard yuan, een stijging van 8.26% ten opzichte van het voorgaande jaar. Naar verwachting zal de marktomvang in 2021 verder groeien.

Een ontwikkelingsmodel dat "spiraalvormig" is.

De ontwikkeling van de wereldwijde halfgeleidermarkt vertoont een "opwaartse spiraal" en zal na een periode van vertraging of terugval een nieuw, sterker herstel doormaken. In 2000 barstte de internetbubbel, waardoor de halfgeleiderindustrie een aanpassingsperiode van twee jaar doormaakte. Daarna, met de accumulatie van energie en de introductie van 12-inch siliciumwafers, ontwikkelde de halfgeleidermarkt zich snel. De uitbraak van de wereldwijde financiële crisis in het vierde kwartaal van 2008 zorgde ervoor dat de halfgeleidermarkt een korte aanpassingsperiode inging.

Sinds 2010 heeft de opkomst van mobiele apparaten zoals de iPhone en iPad het tijdperk van het mobiele internet ingeluid, en de groei van de halfgeleidermarkt heeft een historisch hoogtepunt bereikt. Met de explosieve groei van de geheugenmarkt overschreed de wereldwijde halfgeleidermarkt in 2017 de grens van 400 miljard dollar. In de tweede helft van 2018 kwam de wereldwijde halfgeleidermarkt opnieuw in een aanpassingsperiode terecht. In 2019 daalden de prijzen op de geheugenmarkt als gevolg van de afnemende vraag naar solid-state opslag, smartphones en pc's, hoge productvoorraden en een dalende wereldwijde vraag naar halfgeleiders. In combinatie met de toegenomen onzekerheid als gevolg van wereldwijde handelsconflicten kromp de wereldwijde halfgeleidermarkt in 2019 aanzienlijk, met een daling van 12.0%. Dit is tevens de grootste daling van de wereldwijde halfgeleidermarkt in de afgelopen 15 jaar.

Ondanks de impact van de COVID-19-epidemie herstelde de wereldwijde halfgeleidermarkt zich in 2020 sterk, met een marktomvang van 440 miljard dollar, een stijging van 6.8% ten opzichte van het voorgaande jaar. Halfgeleiderproducten, zoals geheugenchips en chips voor speciale doeleinden, beleefden een bloeiperiode. Binnen de sector was de grootste groei te zien bij logische chips (11.1%), gevolgd door sensoren (10.7%) en geheugen (10.4%).

Vanuit regionaal perspectief is China al vele jaren de grootste consumentenmarkt voor halfgeleiders ter wereld. In 2020 bereikte het Chinese marktaandeel een piek van 34.4%. De aandelen van de Verenigde Staten, Europa, Japan en andere markten bedroegen respectievelijk 21.7%, 8.5%, 8.3% en 27.1%. De Amerikaanse markt kende een sterke groei van 21.3%, de Aziatisch-Pacifische markt een groei van 5.1%, de Japanse markt een zwakke groei van 1.3% en de Europese markt een daling van 5.8%. De sterke groei van de Amerikaanse markt is te verklaren doordat deze in 2019 de grootste daling kende met 23.7%, wat 11.7 procentpunten hoger was dan het wereldwijde gemiddelde. Japan kende eveneens een daling van 10.0%; Europa, China en andere regio's daalden respectievelijk met 7.4%, 9.3% en 8.8%.

Door de epidemie namen toepassingen zoals kantoorsoftware en online onderwijs snel toe, wat leidde tot een snel herstel van de markt voor communicatie- en computerproducten. In 2020 waren communicatie en computers nog steeds de grootste afnemers van halfgeleiders wereldwijd, met respectievelijk 33.5% en 29.1% van de markt. Dankzij de populariteit van 4G- en 5G-toepassingen steeg het marktaandeel van communicatiechips van 22.2% in 2010 naar 33.5% in 2020. Tegelijkertijd werd het marktaandeel van pc's steeds verder ingehaald door opkomende elektronische producten zoals smartphones en tablets, met een daling van 40.9% in 2010 naar 29.1% in 2019.

De concurrentie op de markt wordt steeds heviger.

Voor de wereldwijde halfgeleidermarkt is 2020 een jaar dat de aandacht verdient. De nieuwe 2nm-chip van IBM is een opvallende verschijning. De chip is opgebouwd uit transistors die op nanosheets zijn gestapeld, ook wel bekend als GAA-transistoren. Vergeleken met de huidige, meest geavanceerde 7nm-technologie, zal de chip een prestatieverbetering van 45% of een energiebesparing van 75% opleveren. IBM stelt dat met 2nm-technologie tot wel 50 miljard transistors op een chip ter grootte van een vingernagel kunnen worden geplaatst.

De omzetstatus van halfgeleiderbedrijven staat ook in de belangstelling van de sector. Van de tien grootste halfgeleiderbedrijven ter wereld in 2020 waren er zes Amerikaans. Qua totale omzet waren deze zes bedrijven in de Verenigde Staten goed voor 59.2% van de totale waarde van de top tien, terwijl twee bedrijven in Zuid-Korea 32.4% van de totale waarde vertegenwoordigden.

Vanuit het perspectief van de industriële keten bezien, bevinden zich onder de tien grootste halfgeleiderbedrijven ter wereld in 2020 zes IDM-bedrijven (Integrated Design and Manufacturing) met een totale omzet van 197.09 miljard dollar, goed voor 78.3% van de totale omzet van de top tien bedrijven; daarnaast zijn er vier ontwerpbedrijven met een totale omzet van 54.70 miljard dollar, goed voor 21.7% van de totale omzet van de top tien bedrijven.

In 2020 bleef Intel wereldwijd koploper qua omzet onder halfgeleiderbedrijven. Met de omzet van dit jaar behield Intel zijn positie als 's werelds grootste halfgeleiderleverancier, met een omzet van 70.244 miljard dollar, een stijging van 3.7% ten opzichte van het voorgaande jaar. Deze groei werd gedreven door de groei in de kernactiviteiten op het gebied van client- en server-CPU's. Van de tien grootste halfgeleiderbedrijven ter wereld in 2020 kende MediaTek de grootste jaar-op-jaar stijging, gevolgd door Nvidia en Qualcomm. Texas Instruments was het enige bedrijf met een omzetdaling.

Dit jaar is gebleken dat de wereldwijde R&D-uitgaven van de tien grootste halfgeleiderbedrijven wereldwijd met 11% zijn gestegen tot 43.5 miljard dollar, goed voor 64% van het totale bedrag in de sector. Dit toont aan dat de marktconcentratie van de leidende bedrijven verder is toegenomen en de concurrentie op de markt heviger is geworden.

In de tweede helft van 2020 vonden er in de wereldwijde halfgeleidersector in totaal vijf grootschalige fusies en overnames en meer dan tien kleinere fusies en overnames plaats, met een recordbedrag van 118 miljard dollar. 2020 is daarmee het jaar met het grootste transactievolume in de geschiedenis van fusies en overnames in de halfgeleiderindustrie. De bovengenoemde fusies en overnames hebben het volledige transactie- en goedkeuringsproces echter nog niet afgerond. De sterke toename van het aantal fusies en overnames in de wereldwijde halfgeleiderindustrie is voornamelijk te danken aan de sterke allianties tussen grote fabrikanten in diverse sectoren.

Eerder kondigde analoge chipfabrikant ADI aan dat het analoog signaal-/hybridebedrijf Maxim Integrated Products zou overnemen voor 21 miljard dollar; grafische kaartgigant Nvidia kondigde in september 2020 aan dat het leverancier van processorarchitectuurprotocollen Arm zou overnemen voor 40 miljard dollar. Daarvoor was Arm in handen van het Japanse SoftBank. Daarnaast kondigde het Amerikaanse Intel aan dat het zijn NAND-flashgeheugenactiviteiten en 300mm-wafelfabriek in China zou verkopen aan het Zuid-Koreaanse SK Hynix voor 9 miljard dollar; het Amerikaanse AMD kondigde op 29 oktober 2020 aan dat het FPGA-leverancier Xilinx zou overnemen voor ongeveer 35 miljard dollar. De transactie zal naar verwachting eind 2021 worden afgerond; op dezelfde dag kondigde Marvell Electronics aan dat het IC-leverancier Inphi uit Silicon Valley zou overnemen voor 10 miljard dollar in contanten en aandelen. Deze transactie zal ook in de tweede helft van 2021 worden afgerond. De bovengenoemde transactie is nog niet afgerond en wordt nog steeds beoordeeld door de relevante regelgevende instanties.

Ontwrichtende technologieën in het tijdperk na Moore

Heterogene integratie is een typische ontwikkelingstechnologie in het post-Moore-tijdperk. Deze technologie wordt toegepast in de verpakkingsindustrie. Indien aan de vraag wordt voldaan, kan chiplettechnologie worden gebruikt om de functionaliteit van een chip snel en effectief te realiseren. Het gebruik van deze technologie heeft bovendien als voordelen een lage ontwerpcomplexiteit, eenvoudige productie en lage kosten.

Deze ontwikkeling heeft ervoor gezorgd dat de chipontwikkeling is verschoven van het blindelings nastreven van een lager energieverbruik en hogere prestaties naar een meer pragmatische benadering van de marktvraag. Veel bedrijven hebben plannen voor "kerndeeltjes". Intel heeft bijvoorbeeld de Foveros-technologie gelanceerd waarmee logische chips en geheugenchips in 3D kunnen worden verpakt; TSMC heeft de multi-chip stacking SoIC-technologie geïntroduceerd die wafer-to-wafer-verbinding mogelijk maakt. Tegelijkertijd is deze technologie ook een belangrijke ontwikkelingstechnologie voor de Chinese halfgeleiderindustrie in het post-Moore-tijdperk.

De RISC-V-architectuur voor microcontrollers zal de structuur van de microcontrollermarkt veranderen. RISC-V is gebaseerd op de standaard BSD-licentie, waardoor het mogelijk is om de ontworpen CPU vrij te gebruiken, een eigen uitgebreide instructieset te ontwikkelen en toe te voegen, en te kiezen voor openbare publicatie, commerciële verkoop of vervanging van andere licentieovereenkomsten, of om de code volledig gesloten te houden. RISC-V is momenteel het meest geschikt voor AIoT en zal naar verwachting concurreren met processoren met ARM-architectuur en een RISC-V-ecosysteem in China vormen. Microcontrollers zijn een van de beste toepassingsgebieden voor RISC-V. Met de voordelen van open source, laag energieverbruik en lage kosten zullen microcontrollers met RISC-V-architectuur een impact hebben op microcontrollers met ARM-architectuur en nieuwe veranderingen in de markt teweegbrengen.

Fotonische chips kunnen een nieuwe weg inslaan voor chipontwikkeling. Fotonische chips zijn chips die optische signalen gebruiken voor data-acquisitie, -transmissie, -berekening, -opslag en -weergave. Momenteel worden fotonische chips gebruikt in optische communicatie, met name voor de ontwikkeling van datacenters. Siliciumfotonica wordt gebruikt om optische componenten te integreren op siliciumchips, waarbij geprofiteerd wordt van de lage kosten, schaalbaarheid en het gemak van productie en assemblage van CMOS-componenten. In vergelijking met elektronisch aangestuurde geïntegreerde schakelingen hebben fotonische chips de kenmerken van ultrahoge snelheid en ultralaag energieverbruik. Theoretisch gezien kan de schaal van fotonische chips worden aangepast en zijn de eigenschappen van licht inherent geschikt voor lineaire berekeningen, waaronder parallelle berekeningen met hoge dichtheid. Met de snelle ontwikkeling van AI heeft het matrixvermenigvuldigingseffect van fotonische chips de potentie om honderden of duizenden keren beter te zijn dan dat van bestaande elektronische chips, waardoor de academische wereld en het bedrijfsleven zich haasten om de mogelijkheden van fotonische computerberekeningen te onderzoeken.

Onder invloed van de trend naar "koolstofneutraliteit" ontwikkelt de derde generatie halfgeleiders, die de energieomzettingsrendementen kunnen verbeteren, zich in een stroomversnelling. Naarmate de impact van de COVID-19-pandemie geleidelijk afneemt, stabiliseert de vraag naar componenten voor industriële energieomzetting, zoals omvormers en frequentieomvormers, en communicatiebasisstations. Doordat de omvormers in de elektrische auto's van Tesla Model 3 geleidelijk overschakelen op SiC (siliciumcarbide) componenten, krijgen halfgeleiders van de derde generatie steeds meer aandacht in de automarkt.

Derde generatie halfgeleiders, vertegenwoordigd door galliumnitride (GaN) en siliciumcarbide (SiC), hebben als voordelen een hoge temperatuurbestendigheid, hoge spanningsbestendigheid, hoge frequentie en een hoog vermogen. In vergelijking met siliciumcomponenten kunnen ze het energieverlies met meer dan 50% verminderen en het volume van apparatuur met meer dan 75% verkleinen. Ze vormen een belangrijke ontwikkelingsrichting om energie te besparen, emissies te verminderen en de doelstelling van "koolstofneutraliteit" te bereiken. Momenteel vinden derde generatie halfgeleiders hun weg naar vele belangrijke gebieden, zoals datacenters en elektrische voertuigen. De gehele derde generatie halfgeleiderindustrie wordt steeds beter en zal naar verwachting de pijler van de groene economie worden.

Disclaimer: Dit artikel is overgenomen uit "China Electronic News". Dit artikel geeft uitsluitend de persoonlijke mening van de auteur weer en vertegenwoordigt niet de standpunten van Sacco Micro en de sector. Het wordt alleen overgenomen en gedeeld ter ondersteuning van de bescherming van intellectuele eigendomsrechten. Vermeld bij overname de oorspronkelijke bron en auteur. Neem bij inbreuk op het auteursrecht contact met ons op zodat we het artikel kunnen verwijderen.

Telefoonnummer van het bedrijf: +86-0755-83044319
Fax: +86-0755-83975897
E-mail: 1615456225@qq.com
Vraag: 3518641314 Manager Li

Vraag: 332496225 Manager Qiu

Adres: Kamer 809, Gebouw C, Zhantao Technologiegebouw, Minzhilaan 1079, Longhua Nieuw District, Shenzhen