半導體市場(chǎng)一路飆升至 13077 億美元的背后

v最近，Market.us 對未來(lái) 10 年的半導體行業(yè)進(jìn)行了展望，總體來(lái)看是相當的積極樂(lè )觀(guān)，認為全球半導體市場(chǎng)規模有望實(shí)現大幅增長(cháng)，回暖的 2024 年只是個(gè)「開(kāi)胃菜」，這一年的市場(chǎng)總規模將達到 6731 億美元。預計從 2023 到 2032 年，全球銷(xiāo)售額將以 8.8% 的復合年增長(cháng)率增長(cháng)，到 2032 年，預計全球半導體市場(chǎng)規模將達到 13077 億美元。

Market.us 的這份報告比較宏觀(guān)，主要說(shuō)明今后這些年全球半導體業(yè)的總體發(fā)展態(tài)勢。實(shí)際上，半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展是有周期的，不太可能在 10 年內一直處于線(xiàn)性增長(cháng)狀態(tài)，周期內會(huì )有起伏，關(guān)于這些周期性的變化情況，這張圖沒(méi)有體現。

在經(jīng)過(guò)低迷的 2022 和 2023 年后，人們都希望半導體行業(yè)能在 2024 年恢復往日輝煌，并持久發(fā)展下去。希望是需要實(shí)實(shí)在在的應用需求和技術(shù)支撐的，那么，如何才能發(fā)展到 2032 年 13077 億美元的市場(chǎng)水平呢？總體來(lái)看，需要應用帶動(dòng)、芯片元器件供給、技術(shù)創(chuàng )新，以及全球各區域市場(chǎng)發(fā)展這四大元素的合力驅動(dòng)。

先嘗「開(kāi)胃菜」

首先來(lái)看一下宏觀(guān)市場(chǎng)行情。

1 月 9 日，美國半導體行業(yè)協(xié)會(huì )（SIA）發(fā)布了一份統計數據，2023 年 11 月，全球半導體行業(yè)銷(xiāo)售額總計 480 億美元，與 2022 年 11 月的 456 億美元相比增長(cháng) 5.3%，比 2023 年 10 月的 466 億美元增長(cháng) 2.9%。值得注意的是，這份 2023 年 11 月的數據，是自 2022 年 8 月以來(lái)首次實(shí)現同比正增長(cháng)，這在很大程度上預示著(zhù) 2024 年的半導體業(yè)將進(jìn)入上升路徑。

據 WSTS 統計，全球半導體業(yè)在 2023 年第四季度同比增長(cháng) 6%，這將為 2024 年每個(gè)季度的兩位數同比增長(cháng)奠定基礎。

到 2024 年，預計半導體市場(chǎng)的兩個(gè)關(guān)鍵驅動(dòng)因素（手機和 PC）將復蘇，IDC 預測，智能手機出貨量在 2023 年下降 5% 后，2024 年將增長(cháng) 4%，PC 在 2023 年大幅下降 14% 后，2024 年的出貨量將增長(cháng) 4%。

下圖所示為各大機構對 2024 年全球半導體業(yè)的增長(cháng)預測，普遍樂(lè )觀(guān)。

應用帶動(dòng)

必須有足夠多和新的應用，才能帶動(dòng)全球半導體業(yè)持續增長(cháng)，主要體現在以下這些領(lǐng)域。

首先，還是智能手機、PC 和平板電腦這些傳統消費類(lèi)電子產(chǎn)品，它們雖然是紅海，增量有限，但存量巨大，肯定還是芯片元器件消費的大頭兒。另外，智能家居和可穿戴設備具有很大增量空間，目前依然是藍海，如果能在這兩個(gè)領(lǐng)域實(shí)現激增，則將對整個(gè)半導體業(yè)起到很大的推動(dòng)作用。

其次，市場(chǎng)對高性能計算（HPC）的需求快速增加，特別是火熱的人工智能（AI）市場(chǎng)，對各種高性能處理器和存儲器提出更多、更高的要求。邊緣計算也越來(lái)越重要，因為海量數據對能夠在網(wǎng)絡(luò )邊緣進(jìn)行本地處理和分析的需求不斷增長(cháng)。邊緣設備需要具有低功耗和 AI 功能的高性能芯片，很多公司都在開(kāi)發(fā)邊緣計算專(zhuān)用芯片，以滿(mǎn)足這種去中心化的計算需求。

汽車(chē)電子也是藍海，汽車(chē)行業(yè)越來(lái)越依賴(lài)于半導體技術(shù)來(lái)推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)、ADAS 和智能座艙技術(shù)和應用的進(jìn)步。在對高性能計算、通信和傳感器的需求推動(dòng)下，汽車(chē)應用對半導體技術(shù)和產(chǎn)品的需求將快速增長(cháng)。

未來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)將無(wú)處不在，相關(guān)設備的激增和 5G 技術(shù)的發(fā)展將催生對更先進(jìn)、更節能的半導體產(chǎn)品的需求，以支持增強的連接性和功能性。這里，對傳感器的需求不斷增長(cháng)，MEMS 和其它傳感器芯片在消費設備、生物醫學(xué)應用、無(wú)人機、機器人等領(lǐng)域的需求量會(huì )越來(lái)越大。由于對遠程工作的需求不斷增加，未來(lái)，電信行業(yè)在半導體市場(chǎng)將占有相當大的份額（37.0% 左右）。

芯片元器件供給

應用數量的增長(cháng)和種類(lèi)的增多，必將增加對各種芯片元器件的需求。特別是在邊緣側，以后的數據量會(huì )越來(lái)越多，到時(shí)候，恐怕難以用海量來(lái)形容了，這種情況下，大量的邊緣側設備和系統，對 CPU、GPU、AI 專(zhuān)用處理器，以及各種存儲器的需求肯定會(huì )大增。

汽車(chē)是另一大增長(cháng)領(lǐng)域，就像當年手機由功能機向智能手機進(jìn)化一樣，對各種邏輯、存儲、模擬和射頻等芯片元器件的數量和性能提出更高要求，才有了近 15 年手機市場(chǎng)規模的大漲。同樣的發(fā)展路徑大概率會(huì )發(fā)生在汽車(chē)身上。

再有就是物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)際上，這是一個(gè)很寬泛的概念，涉及的應用和芯片元器件太多了，也很雜，增長(cháng)空間巨大，對相應的低功耗元器件的需求量是很大的。

根據 http://Market.us 的統計和預測，芯片元器件市場(chǎng)的主要增長(cháng)點(diǎn)是存儲器、邏輯器件、模擬芯片，以及 MPU 和 MCU。其中，MPU 和 MCU 所占比例最大，約為 34%，因為它們廣泛用于各種消費類(lèi)、商業(yè)和工業(yè)系統和設備。

技術(shù)驅動(dòng)

應用需求的增長(cháng)，芯片元器件的推陳出新，需要創(chuàng )新技術(shù)的支持和保障。

未來(lái) 10 年，有很多創(chuàng )新技術(shù)、以及當下已有技術(shù)的演進(jìn)值得關(guān)注，下面舉一些典型例子。

Chiplet（小芯片）：小芯片允許在單個(gè)封裝中使用具有不同工藝節點(diǎn)的多個(gè) Die，這種設計可以加快原型制作，實(shí)現快速上市。小芯片技術(shù)非常適合具有不同復雜度的處理器和設備，例如，AMD 的 Radeon RX 7900 XTX 和 Radeon RX 7900 XT 顯卡，采用了結合 5nm 和 6nm 工藝節點(diǎn)的小芯片設計，每瓦性能比上一代產(chǎn)品高出 54%。

RISC-V：越來(lái)越多的 IC 設計公司正在轉向開(kāi)放標準指令集架構 RISC-V。RISC-V 的主要優(yōu)勢是節能和開(kāi)源，其模塊化設計可實(shí)現高效的資源利用，具有成本效益。2023 年，包括 Robert Bosch、Infineon、Nordic Semiconductor、NXP 和 Qualcomm 在內的一批芯片大廠(chǎng)合資成立了一家公司，目的是加快基于 RISC-V 的創(chuàng )新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和商業(yè)化。

增強 5G 蜂窩網(wǎng)絡(luò )和衛星連接：5G Reduced Capability（RedCap）在 3GPP 第 17 版中引入，它在吞吐量、電池壽命、復雜性和設備密度之間實(shí)現了平衡。作為上一代技術(shù)，LTE Cat-4 網(wǎng)絡(luò )壽命相對較短，而下一代技術(shù) 5G RedCap 的壽命更長(cháng)。此外，結合衛星和蜂窩技術(shù)的先進(jìn)連接解決方案開(kāi)始出現，它可以大幅降低地面網(wǎng)絡(luò )的局限性，擴大物聯(lián)網(wǎng)設備的覆蓋范圍。

AI 芯片集成度不斷提高：企業(yè)對實(shí)時(shí)數據分析和數據隱私的需求正在快速增長(cháng)，這種需求推動(dòng)了具有高性能芯片組的新型邊緣設備的開(kāi)發(fā)，使 AI 應用程序能夠在本地運行，無(wú)需將數據發(fā)送到云端。本地化的 AI 處理可減少延遲，實(shí)現快速決策，并保護數據。

芯片和云安全的進(jìn)步：隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )連接設備數量不斷增加，網(wǎng)絡(luò )攻擊和未經(jīng)授權訪(fǎng)問(wèn)的風(fēng)險也在增加。芯片廠(chǎng)商正在積極地將安全功能整合到產(chǎn)品中，并遵守行業(yè)特定的法規和標準，獲得認證的產(chǎn)品必須從設計的早期階段就遵守特定的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)要求。

節能技術(shù)：隨著(zhù)處理器的集成度、性能和通信帶寬的提高，對能效的要求也在不斷提高，超低功耗 SoC 正在興起，相關(guān)芯片企業(yè)正在利用創(chuàng )新的節能方法來(lái)延長(cháng)續航時(shí)間。

下面談一下制程工藝，一切芯片技術(shù)都要通過(guò)制造技術(shù)實(shí)現，因此，未來(lái)的制程工藝發(fā)展情況也是一大看點(diǎn)。

據 IC Insights 統計和預測，隨著(zhù)芯片特征尺寸微縮速度放緩，芯片設計人員也發(fā)現越來(lái)越難以證明較高的成本能得到合理的回報。因此，先進(jìn)與成熟制程之間的利弊愈加明確，不同公司所采用的制程也愈加有針對性。這就使得各種制程都有展現各自?xún)?yōu)勢的空間。

如上圖所示，在 2019 年，10nm 以下先進(jìn)制程的市占率僅為 4.4%，而到 2024 年，其比例將增長(cháng)到 30％。在該時(shí)間段內，10nm -20nm 制程的市占率從 38.8% 下降到 26.2%；20nm-40nm 制程的市占率將從 13.4% 下降到 6.7%；不過(guò)，從該統計和預測來(lái)看，40nm 以上成熟制程的比例在這些年沒(méi)有出現明顯變化。

10nm 以下的先進(jìn)制程呈現出快速增長(cháng)的態(tài)勢，如圖所示，2020 年市占率為 10％，2022 年超過(guò)了 20％，并在 2024 年增加至全球產(chǎn)能的 30％，主要驅動(dòng)力是 5nm、4nm 和 3nm。

10nm -20nm 制程市場(chǎng)占比本來(lái)是最大的，如圖所示，2019 年接近 40%，但隨著(zhù) 10nm 以下先進(jìn)制程的崛起，10nm -20nm 的市占率正在逐漸被蠶食。該范圍內的主力制程是 16nm（主要由臺積電提供），14nm（主要由三星和英特爾提供），以及 12nm（主要由臺積電提供）。

從圖中可以看出，20nm-40nm 制程的市占率一直都比較低，且隨著(zhù)時(shí)間的推移，將從 13.4%，下降到 6.7%。

40nm 以上的成熟制程，無(wú)論是 180nm 以下，還是 180nm 以上的，市占率都很穩定。這也正是諸多晶圓代工廠(chǎng)長(cháng)期專(zhuān)注于成熟工藝，而不向先進(jìn)制程投入過(guò)多資本和精力的底氣所在。

區域市場(chǎng)發(fā)展

過(guò)去幾十年，在電子半導體市場(chǎng)，美國引領(lǐng)創(chuàng )新和設計業(yè)，亞洲，特別是東亞地區主打制造，而歐洲則固守傳統技術(shù)和制造，介于美國和亞洲之間。

2023 年，亞太地區（特別是韓國、中國大陸和中國臺灣）在全球芯片制造市場(chǎng)占據主導地位，份額超過(guò) 51.5%。該地區主要受益于強勁的電子產(chǎn)品生產(chǎn)、熟練的勞動(dòng)力以及對研發(fā)和晶圓廠(chǎng)建設的大量投資。

在芯片設計和創(chuàng )新方面，美國是尖端研究機構和企業(yè)的所在地。歐洲更專(zhuān)注于汽車(chē)和工業(yè)領(lǐng)域芯片元器件的開(kāi)發(fā)，強調質(zhì)量和精度。

拉丁美洲是新興地區，消費類(lèi)電子和汽車(chē)行業(yè)的增長(cháng)正在推動(dòng)該地區半導體產(chǎn)品需求的增長(cháng)。中東和非洲也在穩步發(fā)展。

從近幾年的發(fā)展情況來(lái)看，全球各個(gè)地區都在追求綜合實(shí)力的提升，無(wú)論是設計，還是制造，都在強調創(chuàng )新和前沿技術(shù)和工藝。全球大市場(chǎng)「分工發(fā)展」的傳統局面正在被打破。為了補短板，實(shí)現綜合實(shí)力的提升，各個(gè)區域市場(chǎng)都在加大投入力度，尤以中國大陸、美國和歐洲最為凸出。

2014 年，中國大陸啟動(dòng)了集成電路產(chǎn)業(yè)投資「大基金」，起初階段，在芯片制造上投入了 500 億美元，之后將投入資金總量增加至 1000 億~1500 美元，用于追趕全球技術(shù)領(lǐng)導者。

美國則于 2022 年推出了 CHIPS 和科學(xué)法案，提供約 520 億美元的政府補貼，該立法還包括 另外 240 億美元的芯片生產(chǎn)稅收抵免，以支持本地先進(jìn)芯片制造。

2023 年，歐盟推出了歐洲芯片法案，預計投入 490 億美元，用于發(fā)展本地半導體研發(fā)和生產(chǎn)，目標是將歐洲芯片制造在全球的份額從 10% 升至 20%?？偼顿Y中，約 375 億美元將分配給大型晶圓廠(chǎng)，其余部分將用于芯片設計平臺和其它基礎設施建設。

有了政府補貼和政策支持，全球各大芯片廠(chǎng)商開(kāi)始在歐美亞三大洲積極擴產(chǎn)。

在美國，英特爾打算砸 1000 億美元，在俄亥俄州和亞利桑那州打造世界上數一數二的芯片制造園區。當然，這 1000 億美元沒(méi)有全部用在美國，還包括在歐洲工廠(chǎng)的投資；臺積電正在亞利桑那州建設 4nm 制程晶圓廠(chǎng)，預計投入 400 億美元；美光計劃在未來(lái) 20 年內投資 1000 億美元建設晶圓廠(chǎng)，重點(diǎn)在紐約州、猶他州和愛(ài)達荷州建廠(chǎng)；WolfSpeed 要在北卡建設一座價(jià)值數十億美元的 SiC（碳化硅）晶圓廠(chǎng)；GlobalFoundries 要在紐約建第二座晶圓廠(chǎng)；三星電子投入 170 億美元在德州新建晶圓廠(chǎng)，用來(lái)生產(chǎn) 4nm 制程芯片。

在歐洲，英飛凌開(kāi)始在德國德累斯頓（Dresden）興建一座總價(jià) 50 億歐元的晶圓廠(chǎng)，計劃在 2026 年投產(chǎn)；臺積電也要在德累斯頓新建晶圓廠(chǎng)，正在等待德國政府的補貼；英特爾決定在德國新建晶圓廠(chǎng)，德國政府承諾補助 100 億歐元，這是英特爾在歐洲地區 880 億美元投資計劃的一部分，英特爾還在和意大利洽談新建先進(jìn)封測廠(chǎng)；意法半導體（STMicroelectronics）要建設一座價(jià)值 7.3 億歐元的碳化硅晶圓廠(chǎng)，計劃于 2026 年竣工，意法半導體還與 GlobalFoundries 合作在法國新建晶圓廠(chǎng)。

在亞洲，臺積電計劃在日本建兩座晶圓廠(chǎng)，臺積電還將擴充南京 28nm 制程產(chǎn)能，同時(shí)，加緊在中國臺灣地區建設 3nm 和 2nm 制程產(chǎn)線(xiàn)；三星電子計劃投資 2300 億美元，最晚到 2042 年在韓國建立全球最大的芯片制造基地；印度 Vedanta 集團計劃投資 195 億美元，在當地建設晶圓廠(chǎng)和顯示面板廠(chǎng)。

結語(yǔ)

以 2023 年為終點(diǎn)，上一個(gè)半導體周期已經(jīng)過(guò)去，2024 年將迎來(lái)新一輪周期，行業(yè)增長(cháng)隨之而來(lái)，但具體增長(cháng)過(guò)程還有待觀(guān)察。

總體來(lái)看，未來(lái)幾年的全球半導體產(chǎn)業(yè)將迎來(lái)新的發(fā)展時(shí)段，在更多、更新應用的帶動(dòng)下，各種芯片元器件在數量和質(zhì)量上都會(huì )有新的表現，而各種設計技術(shù)、制造工藝，以及創(chuàng )新行業(yè)標準等將保證各種半導體產(chǎn)品持續發(fā)展和創(chuàng )新。同時(shí)，在全球各個(gè)國家和地區的政策和補貼資金的支持下，眾多廠(chǎng)商將新建幾十個(gè)大型半導體工廠(chǎng)，以保障市場(chǎng)對產(chǎn)能的需求。

當然，發(fā)展不可能一帆風(fēng)順，在半導體產(chǎn)業(yè)固有周期，以及一些盲目的產(chǎn)能建設作用下，全球半導體業(yè)還會(huì )在發(fā)展中遇到各種困難。