Bán dẫn là nền tảng và động lực thúc đẩy sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghệ thông tin hiện nay. Chúng đã được ứng dụng rộng rãi và tích hợp vào nhiều lĩnh vực phát triển kinh tế và xã hội. Trình độ công nghệ và quy mô phát triển của chúng đã trở thành một trong những chỉ số quan trọng để đánh giá năng lực cạnh tranh công nghiệp và sức mạnh tổng thể quốc gia của một nước.

Năm 2020, do ảnh hưởng của đại dịch COVID-19, nền kinh tế toàn cầu đã trải qua suy thoái, nhưng thị trường bán dẫn toàn cầu lại đạt được sự tăng trưởng trái chiều, được thúc đẩy bởi các nhu cầu như làm việc và học tập tại nhà, và các cuộc họp từ xa. Năm 2020, thị trường bán dẫn toàn cầu đạt 440 tỷ USD, tăng 6.8% so với năm trước. Các sản phẩm bán dẫn, tiêu biểu là chip nhớ và chip chuyên dụng, đã bắt đầu bước vào chu kỳ bùng nổ; nhu cầu thị trường mạch tích hợp của Trung Quốc tiếp tục mạnh mẽ, với doanh thu thị trường mạch tích hợp hàng năm tăng lên 1,633.97 tỷ nhân dân tệ, tăng 8.26% so với năm trước. Quy mô thị trường dự kiến ​​sẽ tiếp tục tăng trưởng trong năm 2021.

Mô hình phát triển “xoắn ốc đi lên”

Sự phát triển của thị trường bán dẫn toàn cầu cho thấy mô hình "xoắn ốc đi lên", và sẽ trải qua một đợt phục hồi mạnh mẽ hơn sau khi chậm lại hoặc suy giảm. Năm 2000, bong bóng Internet vỡ, khiến ngành công nghiệp bán dẫn phải trải qua giai đoạn điều chỉnh kéo dài hai năm. Sau đó, với sự tích lũy năng lượng và sự ra đời của các tấm wafer silicon 12 inch, thị trường bán dẫn đã phát triển nhanh chóng. Sự bùng phát của cuộc khủng hoảng tài chính toàn cầu vào quý IV năm 2008 đã khiến thị trường bán dẫn bước vào một giai đoạn điều chỉnh ngắn.

Từ năm 2010, sự trỗi dậy của các thiết bị di động như iPhone và iPad đã mở ra kỷ nguyên Internet di động, và tốc độ tăng trưởng của thị trường bán dẫn đã đạt mức cao kỷ lục. Với sự bùng nổ của thị trường bộ nhớ, thị trường bán dẫn toàn cầu đã vượt quá 400 tỷ USD vào năm 2017. Trong nửa cuối năm 2018, thị trường bán dẫn toàn cầu lại bước vào giai đoạn điều chỉnh. Năm 2019, do sự chậm lại trong tăng trưởng nhu cầu về bộ nhớ thể rắn, điện thoại thông minh và máy tính cá nhân, lượng hàng tồn kho cao và sự sụt giảm nhu cầu bán dẫn toàn cầu, giá thị trường bộ nhớ đã giảm. Cùng với sự gia tăng bất ổn do ma sát thương mại toàn cầu, thị trường bán dẫn toàn cầu đã thu hẹp đáng kể trong năm 2019, với mức giảm 12.0%. Đây cũng là mức giảm lớn nhất của thị trường bán dẫn toàn cầu trong 15 năm qua.

Năm 2020, bất chấp tác động của đại dịch COVID-19, thị trường bán dẫn toàn cầu vẫn phục hồi mạnh mẽ, đạt quy mô 440 tỷ USD, tăng 6.8% so với năm trước. Các sản phẩm bán dẫn, tiêu biểu là chip nhớ và chip chuyên dụng, đã bước vào chu kỳ bùng nổ. Trên toàn ngành, chip logic có mức tăng trưởng cao nhất (11.1%), tiếp theo là cảm biến (10.7%) và bộ nhớ (10.4%).

Xét về cơ cấu khu vực, Trung Quốc đã trở thành thị trường tiêu thụ chất bán dẫn lớn nhất thế giới trong nhiều năm liên tiếp. Năm 2020, thị phần của Trung Quốc đạt mức cao nhất là 34.4%. Thị phần của Hoa Kỳ, châu Âu, Nhật Bản và các thị trường khác lần lượt là 21.7%, 8.5%, 8.3% và 27.1%. Trong đó, thị trường Hoa Kỳ đạt mức tăng trưởng mạnh 21.3%, thị trường châu Á - Thái Bình Dương tăng trưởng 5.1%, thị trường Nhật Bản tăng trưởng yếu 1.3%, và thị trường châu Âu giảm 5.8%. Lý do cho sự tăng trưởng mạnh mẽ của thị trường Hoa Kỳ là do thị trường này đã trải qua sự sụt giảm lớn nhất vào năm 2019, với mức giảm 23.7%, cao hơn 11.7 điểm phần trăm so với toàn thế giới; Nhật Bản cũng giảm 10.0%; châu Âu, Trung Quốc và các khu vực khác giảm lần lượt 7.4%, 9.3% và 8.8%.

Do ảnh hưởng của dịch bệnh, các ứng dụng như văn phòng phẩm và giảng dạy từ xa bùng nổ nhanh chóng, thúc đẩy sự phục hồi nhanh chóng của thị trường sản phẩm máy tính và truyền thông ở phân khúc thị trường hạ nguồn. Năm 2020, truyền thông và máy tính vẫn chiếm tỷ lệ sử dụng chất bán dẫn lớn nhất thế giới, với thị phần lần lượt đạt 33.5% và 29.1%. Nhờ sự phổ biến của các ứng dụng 4G và 5G, thị phần chip truyền thông đã tăng từ 22.2% năm 2010 lên 33.5% năm 2020. Đồng thời, thị phần máy tính cá nhân tiếp tục bị vượt qua bởi các sản phẩm điện tử mới nổi như điện thoại thông minh và máy tính bảng, với thị phần giảm từ 40.9% năm 2010 xuống còn 29.1% năm 2019.

Cạnh tranh thị trường ngày càng gay gắt.

Đối với thị trường bán dẫn toàn cầu, năm 2020 là một năm đáng chú ý. Chip 2nm mới do IBM phát triển rất ấn tượng. Chip này được cấu tạo bằng các bóng bán dẫn xếp chồng lên nhau dạng tấm nano, được gọi là bóng bán dẫn GAA. So với công nghệ 7nm tiên tiến nhất hiện nay, chip này sẽ đạt được hiệu suất cải thiện 45% hoặc giảm mức tiêu thụ năng lượng 75%. IBM cho biết, việc sử dụng công nghệ 2nm có thể chứa tới 50 tỷ bóng bán dẫn trong một con chip có kích thước bằng móng tay.

Tình hình doanh thu của các công ty bán dẫn cũng là tâm điểm chú ý của ngành. Trong số mười công ty bán dẫn hàng đầu thế giới năm 2020, có 6 công ty của Mỹ. Xét về tổng doanh thu, 6 công ty của Hoa Kỳ chiếm 59.2% tổng giá trị của mười công ty hàng đầu, và 2 công ty của Hàn Quốc chiếm 32.4% tổng giá trị của mười công ty hàng đầu.

Xét theo chuỗi ngành, trong số mười công ty bán dẫn hàng đầu thế giới năm 2020, có 6 công ty IDM với tổng doanh thu là 197.09 tỷ USD, chiếm 78.3% tổng doanh thu của mười công ty hàng đầu; có 4 công ty thiết kế với tổng doanh thu là 54.70 tỷ USD, chiếm 21.7% tổng doanh thu của mười công ty hàng đầu.

Năm 2020, Intel tiếp tục dẫn đầu thế giới về doanh thu trong số các công ty sản xuất chất bán dẫn. Với doanh thu năm nay, Intel tiếp tục duy trì vị thế là nhà cung cấp chất bán dẫn lớn nhất thế giới, với doanh thu chất bán dẫn đạt 70.244 tỷ USD, tăng 3.7% so với năm trước. Điều này được thúc đẩy bởi sự tăng trưởng trong các mảng kinh doanh CPU máy tính và máy chủ cốt lõi của công ty. Trong số mười công ty sản xuất chất bán dẫn hàng đầu thế giới năm 2020, MediaTek có mức tăng trưởng hàng năm lớn nhất, tiếp theo là Nvidia và Qualcomm. Texas Instruments là công ty duy nhất ghi nhận sự sụt giảm doanh thu.

Năm nay, xét về chi phí nghiên cứu và phát triển (R&D) ngành bán dẫn toàn cầu, chi phí đầu tư R&D của mười công ty bán dẫn hàng đầu đã tăng 11%, đạt tổng cộng 43.5 tỷ USD, chiếm 64% tổng chi phí toàn ngành. Điều này cho thấy sự tập trung thị trường vào các công ty hàng đầu ngày càng gia tăng và cạnh tranh trên thị trường trở nên gay gắt hơn.

Trong nửa cuối năm 2020, tổng cộng có năm vụ sáp nhập và mua lại quy mô lớn và hơn mười vụ sáp nhập và mua lại quy mô nhỏ hơn đã diễn ra trong lĩnh vực bán dẫn toàn cầu, với tổng giá trị kỷ lục lên tới 118 tỷ đô la Mỹ. Do đó, năm 2020 đã trở thành năm có khối lượng giao dịch lớn nhất trong lịch sử sáp nhập và mua lại ngành bán dẫn. Tuy nhiên, các vụ sáp nhập và mua lại nêu trên vẫn chưa hoàn tất toàn bộ quy trình giao dịch và phê duyệt. Sự gia tăng mạnh mẽ về số lượng các vụ sáp nhập và mua lại trong ngành công nghiệp bán dẫn toàn cầu chủ yếu là do các liên minh mạnh mẽ giữa các nhà sản xuất khổng lồ trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

Trước đó, nhà sản xuất chip analog ADI đã thông báo sẽ mua lại công ty tín hiệu/lai analog Maxim Integrated Products với giá 21 tỷ USD; gã khổng lồ card đồ họa Nvidia đã thông báo vào tháng 9 năm 2020 rằng họ sẽ mua lại nhà cung cấp giao thức kiến ​​trúc bộ xử lý Arm với giá 40 tỷ USD. Trước đó, Arm thuộc sở hữu của SoftBank Nhật Bản. Ngoài ra, Intel của Hoa Kỳ đã thông báo sẽ bán mảng kinh doanh bộ nhớ flash NAND và nhà máy sản xuất wafer 300mm tại Trung Quốc cho SK Hynix của Hàn Quốc với giá 9 tỷ USD; AMD của Hoa Kỳ đã thông báo vào ngày 29 tháng 10 năm 2020 rằng họ sẽ mua lại nhà cung cấp FPGA Xilinx với giá khoảng 35 tỷ USD, giao dịch dự kiến ​​sẽ hoàn tất vào cuối năm 2021; cùng ngày, Marvell Electronics đã thông báo sẽ mua lại nhà cung cấp IC Inphi ở Thung lũng Silicon với giá 10 tỷ USD bằng tiền mặt và cổ phiếu. Giao dịch này cũng sẽ được hoàn tất vào nửa cuối năm 2021. Các giao dịch nêu trên vẫn chưa hoàn tất và vẫn đang được các cơ quan quản lý có liên quan xem xét.

Các công nghệ đột phá trong kỷ nguyên hậu Moore

Tích hợp dị thể là một công nghệ phát triển tiêu biểu trong kỷ nguyên hậu Moore. Công nghệ này được ứng dụng trong lĩnh vực đóng gói. Nếu đáp ứng được nhu cầu, công nghệ chiplet có thể được sử dụng để nhanh chóng và hiệu quả thực hiện chức năng của chip. Việc sử dụng công nghệ này cũng có những ưu điểm như độ khó thiết kế thấp, sản xuất thuận tiện và chi phí thấp.

Hướng đi này đã cho phép phát triển chip chuyển từ việc theo đuổi một cách mù quáng việc giảm tiêu thụ điện năng và tăng hiệu năng sang việc đáp ứng nhu cầu thị trường một cách thực tế hơn. Nhiều công ty có kế hoạch cho "các hạt nhân lõi". Ví dụ, Intel đã ra mắt công nghệ Foveros có thể đóng gói 3D các chip logic và chip nhớ; TSMC đã ra mắt công nghệ SoIC xếp chồng nhiều chip có thể thực hiện liên kết giữa các tấm wafer. Đồng thời, công nghệ này cũng là một công nghệ phát triển trọng điểm đối với ngành công nghiệp bán dẫn của Trung Quốc trong kỷ nguyên hậu Moore.

Kiến trúc MCU RISC-V sẽ mang lại những thay đổi cho cấu trúc thị trường MCU. RISC-V dựa trên giấy phép BSD tiêu chuẩn, cho phép bạn tự do thiết kế CPU, phát triển và bổ sung tập lệnh mở rộng của riêng mình, và lựa chọn phát hành công khai, bán thương mại, thay thế các thỏa thuận cấp phép khác hoặc sử dụng hoàn toàn dưới dạng mã nguồn đóng. Hiện tại, RISC-V phù hợp nhất cho AIoT và dự kiến ​​sẽ cạnh tranh với bộ xử lý kiến ​​trúc ARM, hình thành hệ sinh thái RISC-V tại Trung Quốc, và MCU là một trong những lĩnh vực ứng dụng tốt nhất cho RISC-V. Với những ưu điểm của mã nguồn mở, tiêu thụ điện năng thấp và chi phí thấp, MCU kiến ​​trúc RISC-V sẽ tác động đến MCU kiến ​​trúc ARM và mang lại những thay đổi mới cho thị trường.

Chip quang tử có thể trở thành một hướng đi mới trong phát triển chip. Chip quang tử là loại chip sử dụng tín hiệu quang học để thu thập, truyền tải, tính toán, lưu trữ và hiển thị dữ liệu. Hiện nay, chip quang tử được sử dụng trong truyền thông quang học, đặc biệt là trong việc xây dựng cơ sở hạ tầng trung tâm dữ liệu. Công nghệ quang tử silicon được sử dụng để tích hợp các thành phần quang học lên chip silicon nhằm tận dụng ưu điểm về chi phí thấp, khả năng mở rộng và dễ dàng sản xuất và lắp ráp của các thiết bị CMOS. So với các mạch tích hợp điều khiển bằng điện tử, chip quang tử có đặc điểm tốc độ cực cao và tiêu thụ điện năng cực thấp. Về mặt lý thuyết, kích thước của chip quang tử có thể được điều chỉnh, và đặc tính của ánh sáng vốn dĩ phù hợp với tính toán tuyến tính, bao gồm cả tính toán song song mật độ cao. Với sự phát triển nhanh chóng của trí tuệ nhân tạo (AI), hiệu ứng nhân ma trận của chip quang tử có cơ hội tốt hơn hàng trăm hoặc hàng nghìn lần so với các chip điện tử hiện có, thu hút giới học thuật và công nghiệp đổ xô khám phá những cơ hội mà điện toán quang tử mang lại.

Bị ảnh hưởng bởi xu hướng "trung hòa carbon", ngành công nghiệp bán dẫn thế hệ thứ ba, có khả năng cải thiện hiệu suất chuyển đổi năng lượng, đang phát triển nhanh chóng. Khi tác động của dịch COVID-19 dần giảm bớt, nhu cầu về các linh kiện cần thiết cho chuyển đổi năng lượng công nghiệp, chẳng hạn như bộ biến tần và bộ chuyển đổi tần số, cũng như các trạm gốc thông tin liên lạc, đã ổn định. Khi bộ biến tần của xe điện Tesla Model 3 dần chuyển sang quy trình sản xuất linh kiện SiC (silicon carbide), bán dẫn thế hệ thứ ba đang dần thu hút nhiều sự chú ý hơn trên thị trường ô tô.

Các chất bán dẫn thế hệ thứ ba, tiêu biểu là gallium nitride (GaN) và silicon carbide (SiC), có ưu điểm là khả năng chịu nhiệt độ cao, chịu điện áp cao, tần số cao và công suất cao. So với các thiết bị silicon, chúng có thể giảm tổn thất năng lượng hơn 50% và giảm thể tích thiết bị hơn 75%. Đây là hướng phát triển quan trọng giúp tiết kiệm năng lượng và giảm phát thải, hướng tới mục tiêu "trung hòa carbon". Hiện nay, phạm vi ứng dụng của chất bán dẫn thế hệ thứ ba đã mở rộng đến nhiều lĩnh vực trọng điểm như trung tâm dữ liệu và xe năng lượng mới. Toàn bộ ngành công nghiệp bán dẫn thế hệ thứ ba đang ngày càng phát triển và được kỳ vọng sẽ trở thành trụ cột của nền kinh tế xanh.

Tuyên bố miễn trừ trách nhiệm: Bài viết này được đăng lại từ "Tin tức điện tử Trung Quốc". Bài viết này chỉ thể hiện quan điểm cá nhân của tác giả và không đại diện cho quan điểm của Sacco Micro và ngành công nghiệp. Bài viết chỉ được đăng lại và chia sẻ nhằm mục đích bảo vệ quyền sở hữu trí tuệ. Vui lòng ghi rõ nguồn và tác giả khi đăng lại. Nếu có bất kỳ sự vi phạm nào, vui lòng liên hệ với chúng tôi để xóa bỏ.

Số điện thoại công ty: +86-0755-83044319
Số fax: +86-0755-83975897
Email: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 Quản lý Li

QQ: 332496225 Quản lý Qiu

Địa chỉ: Phòng 809, Tòa nhà C, Tòa nhà Công nghệ Zhantao, Số 1079 Đại lộ Minzhi, Khu Longhua Mới, Thâm Quyến