Według najnowszego raportu opublikowanego niedawno przez jednostkę badawczą „Counterpoint”, globalny przemysł odlewniczy przewyższy oczekiwania w 2020 roku, osiągając przychody na poziomie 82 mld USD, co stanowi znaczący wzrost o 23% w porównaniu z rokiem poprzednim. Ponadto, oczekuje się, że w 2021 roku wzrośnie on o kolejne 12% w porównaniu z rokiem 2020, osiągając wartość 92 mld USD.

Raport wskazuje, że głównym powodem znacznego wzrostu globalnego rynku odlewni płytek półprzewodnikowych w latach 2020–2021 jest z jednej strony wciąż bardzo silna sytuacja w przemyśle. Wynika to z faktu, że wydarzenia takie jak epidemia COVID-19, chińsko-amerykańskie spory handlowe i inne wydarzenia skłoniły producentów z niższego szczebla do zwiększenia zapasów. Doprowadziło to do wzrostu liczby zamówień na płytki półprzewodnikowe i szybkiego rozwoju zaawansowanych technologii procesowych. Z drugiej strony, cała branża bardziej racjonalnie podchodzi do zwiększania mocy produkcyjnych. Odlewnie niższego szczebla są mniej skłonne do budowy nowych fabryk w celu zwiększenia mocy produkcyjnych. Z drugiej strony, chętniej podnoszą ceny płytek, aby zmniejszyć popyt na rynku.

Sam Apple zużywa 53% światowych wafli wytwarzanych w procesie technologicznym 5 nm

W 2020 roku najbardziej zaawansowane technologie 5 nm firmy TSMC i Samsung weszły do ​​masowej produkcji. Wśród nich znalazły się procesory Apple A14 i M1, Qualcomm Snapdragon 888 oraz seria Huawei Kirin 9000, które wykorzystują technologię 5 nm. Jednak ze względu na skutki zakazu wprowadzonego przez USA, od 15 września 2020 roku TSMC nie jest w stanie kontynuować produkcji chipów dla Huawei. Oczekuje się, że Huawei nie będzie już widniał na liście klientów na płytki półprzewodnikowe 5 nm w połowie 2021 roku. To również czyni Apple i Qualcomm największymi odbiorcami płytek półprzewodnikowych 5 nm.

Według szacunków zawartych w raporcie „Counterpoint”, całkowite dostawy płytek 5-nanometrowych będą stanowić 5% światowego rynku płytek 12-calowych w 2021 roku, co oznacza znaczny wzrost w porównaniu z niecałym 1% w 2020 roku. Wśród nich Apple będzie największym odbiorcą płytek 5-nanometrowych w 2021 roku. Tylko jedna firma zdobyła 53% globalnego udziału, a wszystkie zamówienia będą realizowane przez TSMC. Ponadto, oprócz procesora A14 zainstalowanego w serii iPhone 12 i nowo wprowadzonego procesora M1 zainstalowanego w produktach Mac, Apple ma wprowadzić na rynek nową generację procesorów A14X lub A15 wykorzystujących technologię 5-nanometrową w 2021 roku. Ponadto dostępne są procesory M1X, a nawet M2 itp., które będą stymulować dalszy wzrost popytu Apple na moce produkcyjne płytek 5-nanometrowych.

Według szacunków rynkowych seria iPhone'ów 13 firmy Apple z 2021 roku najprawdopodobniej będzie wykorzystywać 24% płytek wykonanych w nanometrowym procesie technologicznym z procesorem Snapdragon firmy Qualcomm.

Samsung będzie trzecim co do wielkości odbiorcą płytek krzemowych w procesie technologicznym 5 nm na świecie, z przewidywanym udziałem na poziomie 5%. Pod koniec 2020 roku Samsung wprowadził na rynek procesor Exynos 1080, 5-nanometrowy procesor zaprojektowany dla chińskich producentów telefonów komórkowych, który od tego czasu znalazł zastosowanie w smartfonach z serii vivo X60. Na początku 2021 roku wprowadzono na rynek procesor Exynos 2100 w procesie technologicznym 5 nm, który trafił również do smartfonów Samsunga z serii Galaxy S21. Oczekuje się, że Samsung wprowadzi na rynek nową generację procesorów, takich jak Exynos 1080 i Exynos 2100, pod koniec 2021 roku. Ponadto krążą pogłoski rynkowe, że w związku z sukcesem samodzielnie opracowanego przez Apple procesora ARM M1 na rynku komputerów PC, Samsung może pójść w ślady Apple i wprowadzić na rynek procesor ARM Exynos do komputerów PC, który również może być wytwarzany w procesie technologicznym 5 nanometrów.

Korzystając z szybkiego wzrostu swojego udziału w rynku komputerów osobistych, AMD, lider w produkcji procesorów, przyspiesza również rozwój technologii procesorów, aby móc dalej konkurować z Intelem. Według danych, AMD wprowadzi na rynek procesor z architekturą Zen4, oparty na 5-nanometrowym procesie technologicznym TSMC, w 2021 roku, a liczba rdzeni może przekroczyć 64 za jednym zamachem. W tych okolicznościach „Counterpoint” przewiduje, że AMD przejmie 5% wolumenu 5-nanometrowych płytek krzemowych w 2021 roku.

Ponadto „Counterpoint” przewiduje również, że NVIDIA i MediaTek przejmą odpowiednio 3% i 2% liczby płytek 5-nm w 2021 roku. Wśród nich jest informacja o tym, że NVIDIA wprowadzi na rynek nowy procesor graficzny z architekturą AdaLovelace w 5-nanometrowym procesie technologicznym w 2021 roku, który może zostać przekazany TSMC do produkcji odlewniczej. Ponadto MediaTek spodziewa się również wprowadzenia na rynek procesora Dimensity serii 2000 5G, wykorzystującego 5-nanometrowy proces technologiczny, przed końcem 2021 roku. Jednak NVIDIA i MediaTek wprowadzą nowe produkty do końca 2021 roku, co sprawia, że ​​liczba płytek dostępnych w procesie 5 nm będzie stosunkowo ograniczona.

7 Zastosowania procesów nanometrowych u klientów nadal się różnicują

Oprócz badań nad procesem 5 nm, raport omawia również proces 7 nm. W powiązanych materiałach wskazano, że ze względu na wyższe wymagania dotyczące wydajności i zużycia energii przez telefony komórkowe 5G, głównymi klientami płytek drukowanych w procesie 5 nm są producenci układów scalonych do smartfonów. Dla porównania, zastosowania procesorów lub układów scalonych wytwarzanych w procesie 7 nm (w tym N7, N7+, N6) są bardziej zróżnicowane i obejmują systemy sztucznej inteligencji, procesory CPU, GPU, częstotliwości bazowe i procesory elektroniczne dla motoryzacji. W związku z tym istnieje większa liczba klientów na płytki drukowane w procesie 7 nm, co również sprawia, że ​​proces 7 nm jest bardziej opłacalny niż proces 5 nm.

Raport podkreślił wreszcie, że całkowite dostawy płytek w procesie 7 nm będą stanowić 11% światowych 12-calowych płytek w 2021 roku. W tym przypadku smartfony będą zużywać tylko 35% płytek w procesie 7 nm, a większość płytek w procesie 7 nm będzie zużywana przez procesory lub procesory graficzne od producentów takich jak AMD i NVIDIA. Ogólnie rzecz biorąc, AMD będzie zużywać 27% płytek w procesie 7 nm i zajmie pierwsze miejsce na rynku, a następnie NVIDIA ze wskaźnikiem zużycia wynoszącym 21%. Qualcomm zajmuje trzecie miejsce z 12%, a MediaTek czwarte z 10%. Piąta runda trafia do Intela z 7%. Tuż za nim plasują się Apple z 6%, Broadcom z 6%, Samsung z 5% i Xilinx z 2%.

Należy w tym miejscu podkreślić, że według najnowszych doniesień, chociaż obecne badania i rozwój procesu 7-nanometrowego firmy Intel poczyniły znaczące postępy, dostarczenie odpowiednich układów scalonych klientom może nastąpić najwcześniej w 2023 roku. „Counterpoint” zauważył w raporcie, że dzięki wydajniejszym smartfonom 5G, wykorzystanie mocy produkcyjnych 5-nanometrowego procesu przez TSMC i Samsunga wzrośnie do ponad 90% w 2021 roku. Średni wskaźnik wykorzystania mocy produkcyjnych 7-nanometrowego procesu spadnie z 95% do 100%. Ze względu na utrzymującą się ograniczoną moc produkcyjną procesu 7-nanometrowego, dostawcy układów scalonych i producenci sprzętu, którzy potrzebują nowych rozwiązań, takich jak niestandardowe półprzewodniki (ASIC) i procesory oparte na architekturze ARM, będą mieli trudności z uzyskaniem dodatkowej alokacji mocy produkcyjnych na tym etapie.

Ceny odlewów wzrosną w 2021 r. dwucyfrowo

W raporcie podkreślono również, że dzięki silnemu popytowi na rynkach elektroniki użytkowej i elektroniki samochodowej od drugiej połowy 2020 roku, gwałtownie wzrósł popyt na układy scalone, takie jak układy zarządzania energią, układy sterowników paneli, komponenty zasilania i czujniki obrazu COMS, które koncentrują się w odlewniach płytek 8-calowych. To, w połączeniu z obecnym brakiem podaży urządzeń do produkcji płytek 8-calowych, ograniczyło rozwój fabryk płytek 8-calowych, prowadząc do utrzymującego się niedoboru globalnych mocy produkcyjnych odlewni płytek 8-calowych. Ponadto, po pewnych transferach z płytek 8-calowych na płytki 12-calowe, oczekuje się, że w przyszłości może również wystąpić niedobór mocy produkcyjnych płytek 12-calowych. Utrudni to rozwiązanie problemu podaży układów scalonych na rynku przekraczającej popyt w 2021 roku.

Z powodu braku możliwości zaspokojenia dużego popytu i wzrostu cen surowców, odlewnie płytek półprzewodnikowych zaczęły podwyższać swoje oferty, a terminy dostaw również się wydłużają. W raporcie wskazano, że od końca 2020 roku czas dostawy niektórych standardowych układów scalonych dostępnych na rynku wydłużył się do ponad pół roku. Ponadto, w odpowiedzi na podaż rynkową przewyższającą popyt, firmy takie jak TSMC i UMC podniosły ceny odlewni płytek 8-calowych o 10-20% od trzeciego kwartału 2020 roku. Następnie odlewnie płytek, takie jak GlobalFoundries i World Advanced, również podniosły swoje oferty na odlewnie płytek 8-calowych o około 10-15%. W grudniu 2020 roku pojawiły się doniesienia, że ​​TSMC anuluje rabat na zamówienia na 12-calowe wafle począwszy od 2021 roku. Obejmowałby on procesy 7-, 10-, 28-, 40- i 55-nanometrowe. Jest to równoznaczne z ukrytym wzrostem cen. Co więcej, na rynku krążą pogłoski, że ze względu na ciągłe pełne wykorzystanie mocy produkcyjnych, UMC i World Advanced Micro Devices przygotowują się na kolejną podwyżkę cen, wahającą się od 10% do 15%. UMC poinformowało również klientów z odlewni 12-calowych wafli, że cykl dostaw zostanie wydłużony o około miesiąc.

W świetle powyższych warunków rynkowych i obecnego silnego popytu, raport „Counterpoint” przewiduje, że cała branża odlewnictwa płytek półprzewodnikowych odnotuje dwucyfrowy wzrost w 2021 roku, w tym w zakresie dostaw płytek i cen dostaw płytek. Chociaż branża odlewnicza nie jest tak cykliczna jak branża pamięci, to jeśli epidemia COVID-19 i globalne napięcia handlowe nie zostaną rozwiązane, obecne wysokie poziomy zapasów staną się normą, a prognozy będą jednym z głównych czynników wpływających na popyt rynkowy.

Outsourcing fabryk IDM nadal rośnie, co napędza rozwój branży odlewnictwa płytek półprzewodnikowych

Wreszcie, raport „Counterpoint” przytoczył również prognozę holenderskiego giganta branży półprzewodników, ASML, dotyczącą dostaw maszyn litograficznych EUV, oraz całoroczne nakłady inwestycyjne TSMC w 2021 roku jako predyktor koniunktury w globalnym przemyśle półprzewodników. TSMC oświadczyło na konferencji w czwartym kwartale 2020 roku, że nakłady inwestycyjne w 2021 roku mają wynieść od 25 do 28 miliardów dolarów, dzięki rozwojowi smartfonów i wysokowydajnych komputerów.

Ponadto, ze względu na ciągłe opóźnienia w masowej produkcji 7-nanometrowego procesu Intela, w połączeniu z presją wywieraną przez konkurenta AMD, który chce zdobyć udział w rynku komputerów PC, Intel może zlecić na zewnątrz produkcję części swojego biznesu CPU/GPU w 2021 roku. W tym celu TSMC i Samsung aktywnie przygotowują się do ubiegania się o to zamówienie. W związku z tym TSMC i Samsung mogą rozpocząć zwiększanie mocy produkcyjnych w procesach 5 nm i 3 nm w 2021 roku. Co więcej, obecny trend outsourcingu produkcji przez producentów IDM przyspiesza, a globalni dostawcy układów scalonych realizują ten model w celu dalszego zysku. Ta sytuacja sprawi, że oprócz Intela, do końca 2021 roku na zewnątrz zostaną zlecone również matryce obrazu CMOS firmy Sony i układy MPU firmy Renesas Electronics.

Biorąc pod uwagę powyższe czynniki, oczekuje się, że przychody branży odlewnictwa płytek półprzewodnikowych będą nadal rosły w 2021 r., a taki trend wzrostowy nie był obserwowany od czasu bańki internetowej w 2000 r. Ponadto, biorąc pod uwagę fakt, że producenci IDM nadal zwiększają outsourcing o 100 milionów juanów, raport przewiduje, że począwszy od 2022 r. całkowita wartość rynku odlewnictwa płytek półprzewodnikowych przekroczy 100 miliardów dolarów amerykańskich do 2023 r. Spośród nich TSMC i Samsung będą nadal utrzymywać silną przewagę konkurencyjną ze względu na swoją technologię, kapitał i status przemysłowy.