莫大康：(2021.5.10)半導體一周要聞

半導體一周要聞

2021.5.6- 2021.5.8

1. 機構預測今年全球半導體市場(chǎng)規模達5220億美元

市場(chǎng)調研機構IDC發(fā)布半導體應用預測報告顯示，2020年全球半導體銷(xiāo)售額將達到4640億美元，比2019年增長(cháng)10.8%。2021年，全球半導體銷(xiāo)售額預計會(huì )達到5220億美元，同比增長(cháng)12.5%。

IDC預測，2021年汽車(chē)半導體銷(xiāo)售額將會(huì )增長(cháng)13.6%。在計算系統半導體市場(chǎng)中，2020年該市場(chǎng)銷(xiāo)售額增長(cháng)17.3%，達到1600億美元；IDC預計其增速將超過(guò)其它半導體市場(chǎng)，今年該市場(chǎng)的營(yíng)收會(huì )達到1730億美元，同比增長(cháng)7.7%。IDC計算半導體研究副總裁肖恩?勞指出，目前PC處理器的需求仍然強勁，尤其是以?xún)r(jià)值為導向的領(lǐng)域。在手機半導體市場(chǎng)，2020年出貨量減少超過(guò)10%以上，但營(yíng)收增加了9.1%。而來(lái)到2021年，5G手機將會(huì )占到所有手機出貨的34%，同時(shí)5G手機半導體將會(huì )占到整個(gè)市場(chǎng)營(yíng)收的三分之二，所以對半導體供應商來(lái)說(shuō)今年是關(guān)鍵的一年。IDC預計，2021年手機半導體銷(xiāo)售額將會(huì )增長(cháng)23.3%，達到1470億美元。此外，消費半導體市場(chǎng)2020年營(yíng)收預計增長(cháng)7.7%達到600億美元。

2. 全球首個(gè)2nm芯片問(wèn)世，臺積電霸主地位不保？

半導體歷史上出現新里程碑：IBM于紐約時(shí)間5月6日在其官網(wǎng)宣布制造出世界上第一顆2nm芯片，揭開(kāi)了半導體設計和工藝方面的突破。IBM預計與當今最新一代的AMD最新一代CPU和GPU所采用的最先進(jìn)的7nm芯片相比，2nm芯片將實(shí)現提高45％的性能或降低75％的功耗。

該芯片的制造者為IBM奧爾巴尼研究室（IBM Research Albany）。IBM曾是一家主要的芯片制造商，現已將其大量芯片生產(chǎn)外包給三星電子，但其在紐約州奧爾巴尼仍保留著(zhù)一個(gè)芯片制造研究中心。據 IBM 的說(shuō)法，這些先進(jìn)的2 nm芯片的潛在優(yōu)勢可能包括：

1）大幅提高芯片性能；其 2nm 架構實(shí)現現有的 7nm 相同的性能下，僅使用現在25% 的電力，手機電池壽命增加三倍，僅要求用戶(hù)每四天為設備充電一次。

2）降低碳排放：數據中心占全球能源使用量的百分之一，將其所有服務(wù)器更改為基于2 nm的處理器可能會(huì )大大削減數據中心的碳足跡。

3）提升筆記本訪(fǎng)問(wèn)速度：從更快地處理應用程序到更輕松地協(xié)助語(yǔ)言翻譯以及更快地訪(fǎng)問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)，極大地加快了筆記本電腦的功能。

4）促進(jìn)新應用落地：有助于自動(dòng)駕駛汽車(chē)（例如自動(dòng)駕駛汽車(chē)）中更快的物體檢測和反應時(shí)間。

IBM的三棧GAA工藝使用的單元高度為75 nm，單元寬度為40 nm，單個(gè)納米片的高度為5 nm，納米片間距為5 nm。柵極多晶硅間距為44nm，柵極長(cháng)度為12nm。IBM表示，其設計是第一個(gè)使用底部介電隔離通道的設計，該通道可實(shí)現12 nm的柵極長(cháng)度，并且其內部間隔物是第二代干法工藝設計，有助于實(shí)現納米片的開(kāi)發(fā)。IBM稱(chēng)，三棧全柵極工藝的突破性創(chuàng )新使2 nm芯片能夠在指甲蓋大小的芯片上容納多達500億個(gè)晶體管。據媒體進(jìn)一步求證，IBM稱(chēng)指甲蓋面積為150平方毫米即每平方毫米可容納3.33億個(gè)晶體管（MTr / mm 2）。

IBM早在2014年退出代工業(yè)務(wù)，將其IBM Microelectronics部門(mén)出售給格芯，按照IBM奧爾巴尼研究室簽訂的合作協(xié)議，其2nm芯片代工業(yè)務(wù)或將委托給三星、格芯、英特爾等合作企業(yè)。

而臺積電方面，按照此前媒體公布的進(jìn)度，臺積電的4nm與3nm芯片預計2022年量產(chǎn)，2nm芯片也已經(jīng)取得了關(guān)鍵性的突破，試產(chǎn)進(jìn)度緊跟IBM，有望在2023年下半年進(jìn)行風(fēng)險性試驗，2024年進(jìn)入量產(chǎn)階段。

3. 掩膜版服務(wù)領(lǐng)軍企業(yè)蘇州硅時(shí)代推出快速制版服務(wù)

蘇州硅時(shí)代的快速制版業(yè)務(wù)選用進(jìn)口原材料，并根據客戶(hù)不同應用場(chǎng)景合理推薦高性?xún)r(jià)比光刻版。     

根據遮光膜種類(lèi)的不同，可以分為硬質(zhì)遮光膜和乳膠。光掩膜按用途分類(lèi)可分為四種，分別為鉻版(chrome)、干版、液體凸版和菲林。其中，鉻版精度最高，耐用性更好，鉻是最廣泛應用的材料，它以濺射或蒸發(fā)的方式淀積到圓片上。盡管濺射鉻比蒸發(fā)鉻的反射性強，但用抗反射膜可以彌補?？狗瓷淠ぐ粚颖〉模?00A）的Cr2O3，從而降低反射率。

目前高端掩膜版受制于國外，國內市場(chǎng)主要還是中低端掩膜版，國外的掩膜版廠(chǎng)家主要以日本凸版印刷TOPAN、日本大印刷，美國Photronics，日本豪雅HOYA，日本SK電子等，國內掩膜版市場(chǎng)主要被幾家大型制版廠(chǎng)壟斷，分別為超大Foundry、國有大型制版廠(chǎng)兩類(lèi)，設計公司及中小客戶(hù)更多依賴(lài)中小型制版廠(chǎng)。

蘇州硅時(shí)代采用標準化制版流程，嚴控質(zhì)量關(guān)，嚴把價(jià)格關(guān)，讓利中小企業(yè)，服務(wù)廣大客戶(hù)，提供7x24小時(shí)技術(shù)支持，一對一技術(shù)交流，實(shí)現快速制版，三天交付。

4. 光刻膠還有三道坎感想

此文盡管說(shuō)的是光刻膠，但具有共性，代表的是進(jìn)口替代的多批少量，認證周期極長(cháng)的“卡脖子”新材料戰略產(chǎn)業(yè)。

    第一，有效性是此行業(yè)的價(jià)值所在。實(shí)驗室樣品到小試中試和量產(chǎn)，處處皆是穿越火線(xiàn)的死亡谷，這點(diǎn)沒(méi)想明白，就不要布局此行業(yè)。

    第二，知識產(chǎn)權是此行業(yè)的痛點(diǎn)，但絕不是專(zhuān)利，而是商業(yè)秘密。工藝訣竅是從配方到合成日復一日的失敗數據中所提煉出來(lái)的，定制化的設備及產(chǎn)業(yè)化工藝體現為企業(yè)的核心競爭力，這都需要規?；蓮唾弫?lái)支撐。

    第三，跨越時(shí)間周期是新材料行業(yè)成功的關(guān)鍵，這既是對一般企業(yè)實(shí)控人更替所帶來(lái)經(jīng)營(yíng)方向演變的否定，也是對國資背后換屆周期律短期行為的提醒。

    新材料國產(chǎn)替代，處處是坑，步步是坎。唯有超越情懷，落到實(shí)處的步步為營(yíng)，方能爬坡過(guò)坎到希望的彼岸。

5. 傳比特大陸已向臺積電下5nm訂單 Q3開(kāi)始生產(chǎn)

業(yè)內人士透露，比特大陸已向臺積電下達了5nm芯片訂單，預計將于第三季度開(kāi)始生產(chǎn)。

臺媒digitimes報道稱(chēng)，比特大陸最近下達的5nm芯片訂單已預付，臺積電預計將在2022年第一季度大幅提高其為比特大陸生產(chǎn)的5nm芯片產(chǎn)量。

業(yè)內人士指出，臺積電為了滿(mǎn)足蘋(píng)果、AMD、聯(lián)發(fā)科等主要客戶(hù)的需求將增加5nm芯片的產(chǎn)量，今年第二季度該公司5nm芯片的月產(chǎn)量將提高到14-15萬(wàn)片。

臺積電透露，到2021年底，5nm芯片銷(xiāo)售額將占其晶圓總收入的20％。另外，臺積電還將今年的收入增長(cháng)預期從之前的15％上調至20％。

6. 全球半導體產(chǎn)能比重變化

7. 不止光刻機 擋在國產(chǎn)芯片發(fā)展路上的三座大山是什么？

01 制造材料 硅片產(chǎn)能

02 芯片之母 EDA軟件技術(shù)的欠缺

03 芯片制造 光刻機技術(shù)的現狀

8. Chiplet帶來(lái)的新變化

Chiplet顧名思義就是小芯片，我們可以把它想象成樂(lè )高積木的高科技版本。首先將復雜功能進(jìn)行分解，然后開(kāi)發(fā)出多種具有單一特定功能，可進(jìn)行模塊化組裝的“小芯片”（Chiplet），如實(shí)現數據存儲、計算、信號處理、數據流管理等功能，并以此為基礎，建立一個(gè)“小芯片”的集成系統。Chiplet技術(shù)就是像搭積木一樣，把一些預先生產(chǎn)好的實(shí)現特定功能的芯片裸片（die）通過(guò)先進(jìn)的集成技術(shù)封裝在一起形成一個(gè)系統級芯片，而這些基本的裸片就是Chiplet。Chiplet芯片可以使用更可靠和更便宜的技術(shù)制造。較小的硅片本身也不太容易產(chǎn)生制造缺陷。此外，Chiplet芯片也不需要采用同樣的工藝，不同工藝生產(chǎn)制造的Chiplet可以通過(guò)SiP技術(shù)有機地結合在一起。

IP（Intelligent Property）是具有知識產(chǎn)權核的集成電路的總稱(chēng)，是經(jīng)過(guò)反復驗證過(guò)的、具有特定功能的宏模塊，可以移植到不同的半導體工藝中。目前，IP核已經(jīng)變成SoC系統設計的基本單元，并作為獨立設計成果被交換、轉讓和銷(xiāo)售。IP核對應描述功能行為的不同分為三類(lèi)，即軟核（Soft IP Core）、固核（Firm IP Core）和硬核（Hard IP Core）。當IP硬核是以硅片的形式提供時(shí)，就變成了Chiplet。

SiP中的Chiplet就對應于SoC中的IP硬核。Chiplet 就是一個(gè)新的 IP 重用模式，就是硅片級別的IP重用。設計一個(gè)SoC系統級芯片，以前的方法是從不同的 IP 供應商購買(mǎi)一些 IP，軟核、固核或硬核，結合自研的模塊，集成為一個(gè) SoC，然后在某個(gè)芯片工藝節點(diǎn)上完成芯片設計和生產(chǎn)的完整流程。有了Chiplet以后，對于某些 IP，就不需要自己做設計和生產(chǎn)了，而只需要買(mǎi)別人實(shí)現好的硅片，然后在一個(gè)封裝里集成起來(lái)，形成一個(gè) SiP。所以 Chiplet 可以看成是一種硬核形式的 IP，但它是以芯片的形式提供的。因此，我們稱(chēng)之為IP芯片化。在半導體集成中，Heterogeneous 是異構異質(zhì)的含義，在這里我們將其分為異構HeteroStructure和異質(zhì)HeteroMaterial兩個(gè)層次的含義。

在這篇文章中，異構集成HeteroStructure Integration主要指將多個(gè)不同工藝單獨制造的芯片封裝到一個(gè)封裝內部，以增強功能性和提高工作性能，可以對采用不同工藝、不同功能、不同制造商制造的組件進(jìn)行封裝。

目前不同材料的多芯片集成主要采用橫向平鋪的方式在基板上集成，對于縱向堆疊集成，則傾向于堆疊中的芯片采用同種材質(zhì)，從而避免了由于熱膨脹系統等參數的不一致而導致的產(chǎn)品可靠性降低，如下圖所示。

IO增量化體現在水平互聯(lián)(RDL)的的增量化，同時(shí)也體現在垂直互聯(lián)(TSV)的增量化。在傳統的封裝設計中，IO數量一般控制在幾百或者數千個(gè)，Bondwire工藝一般支持的IO數量最多數百個(gè)，當IO數量超過(guò)一千個(gè)時(shí)，多采用FlipChip工藝。在Chiplet設計中，IO數量有可能多達幾十萬(wàn)個(gè)，為什么會(huì )有這么大的IO增量呢？我們知道，一塊PCB的對外接口通常不超過(guò)幾十個(gè)，一款封裝對外的接口為幾百個(gè)到數千個(gè)，而在芯片內部，晶體管之間的互聯(lián)數量則可能多達數十億到數百億個(gè)。越往芯片內層深入，其互聯(lián)的數量會(huì )急劇增大。Chiplet是大芯片被切割成的小芯片，其間的互聯(lián)自然不會(huì )少，經(jīng)常一款Chiplet封裝的硅轉接板超過(guò)100K+的TSV，250K+的互聯(lián)，這在傳統封裝設計中是難以想象的。

9. ASML CEO出口管制將迫使中國技術(shù)自主15年內他們將全部實(shí)現

溫寧克近日在A(yíng)SML荷蘭總部介紹媒體采訪(fǎng)時(shí)表示：“如果你采取出口管制措施將中國市場(chǎng)拒之門(mén)外，這將迫使他們爭取技術(shù)自主權……在15年的時(shí)間里，他們自己將能夠做出所有的這些東西，而且他們的市場(chǎng)（針對歐洲供應商的市場(chǎng)）將徹底消失?！?/p>

10. 一文看懂臺灣第三代半導體供應鏈！

過(guò)去電動(dòng)車(chē)都使用硅制成的IGBT 電源轉換芯片，但特斯拉Model 3 首次采用意法半導體制造的碳化硅元件，為電動(dòng)車(chē)轉換電能。根據英飛凌提供的數據，同樣一輛電動(dòng)車(chē)，換上碳化硅芯片后，續航力能提高4%，由于電動(dòng)車(chē)每一分電源都極為昂貴，各家車(chē)廠(chǎng)都積極布局碳化硅技術(shù)。英飛凌預期，到2025 年，碳化硅芯片將占汽車(chē)電子功率元件2 成。

2018 年，日本羅姆半導體宣布，在2024 年之前將增加碳化硅產(chǎn)能16 倍。法國雷諾汽車(chē)也宣布，和意法半導體結盟，所需的碳化硅芯片由意法半導體獨家供應。2019 年，德國福斯集團跟美國Cree 合作，由Cree 獨家和福斯合作發(fā)展碳化硅技術(shù)，同年Cree 也宣布投資10 億美元，興建巨型碳化硅工廠(chǎng)。所有人都已經(jīng)看到，過(guò)去汽車(chē)是否省油，是由引擎決定，未來(lái)電動(dòng)車(chē)要如何省電，則是由第三代半導體技術(shù)決定。

11. 紫光展銳能否成為第二個(gè)華為海思？

我們提到的統計數據，在Counterpoint關(guān)于2020年Q3的統計數據中，紫光展銳排名第六位，占據了4%的市場(chǎng)份額，相較于去年同期，提升了1個(gè)百分點(diǎn)。

在未合并之前，被收購的銳迪科和展訊在紫光集團內部有不同的方向，前者更專(zhuān)注于物聯(lián)網(wǎng)等周邊芯片設計；后者則致力于智能手機芯片的研發(fā)設計。不過(guò)，兩者業(yè)務(wù)也有一些重合，銳迪科在2012在未合并之前，被收購的銳迪科和展訊在紫光集團內部有不同的方向，前者更專(zhuān)注于物聯(lián)網(wǎng)等周邊芯片設計；后者則致力于智能手機芯片的研發(fā)設計。不過(guò)，兩者業(yè)務(wù)也有一些重合，銳迪科在2012年以4600萬(wàn)美元收購基帶芯片廠(chǎng)商“互芯”進(jìn)入手機基帶市場(chǎng)，也做過(guò)智能手機單芯片。因此，2018年年初，成立兩年的紫光展銳正式整合展訊和銳迪科的業(yè)務(wù)，不再是各自為戰，而是有的放矢。2020年，紫光展銳智能機業(yè)務(wù)突破1億美元的規模，超過(guò)了功能機。在市場(chǎng)體量上，紫光展銳要成為“第二個(gè)華為海思”還有很長(cháng)的路要走。據市場(chǎng)調查機構 Omdia 的統計數據，2020年華為海思在被制裁的狀態(tài)下依然出貨了1.47億顆手機芯片，而紫光展銳只有2300萬(wàn)顆。

12. 晶圓廠(chǎng)大躍進(jìn)

臺積電核準預算28.87億美元，用以在南京12英寸晶圓廠(chǎng)新增一條28nm制程生產(chǎn)線(xiàn)，預計擴增月產(chǎn)能達4萬(wàn)片。聯(lián)電董事會(huì )則通過(guò)了一項1000億元新臺幣投資案，將與多家客戶(hù)共同攜手，透過(guò)全新的雙贏(yíng)合作模式，擴充在南科的12英寸Fab 12A P6廠(chǎng)區的產(chǎn)能。

1月，中國本土的聞泰科技12英寸車(chē)用級半導體晶圓制造中心項目于上海臨港新片區開(kāi)工，該項目總投資達120億元人民幣。對于這個(gè)項目，聞泰科技董事長(cháng)張學(xué)政表示，基于汽車(chē)半導體，特別是中國汽車(chē)市場(chǎng)的巨大需求，該公司決定在臨港新片區建設12英寸車(chē)規級半導體晶圓制造中心。該項目計劃20個(gè)月建成投產(chǎn)，以幫助安世半導體快速擴充產(chǎn)能，滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。據悉，該項目預計年產(chǎn)晶圓40萬(wàn)片，經(jīng)封裝、測試后的功率器件產(chǎn)品，可廣泛應用于汽車(chē)電子、計算和通信設備等領(lǐng)域，產(chǎn)值達33億元/年。張學(xué)政表示，還將繼續加大對安世半導體的投資，幫助其擴大研發(fā)、晶圓、封測規模，計劃通過(guò)10年時(shí)間推動(dòng)安世半導體產(chǎn)值超過(guò)100億美金，進(jìn)一步強化其全球競爭力。在上海臨港新片區，另一個(gè)重要的項目，即總投資46億元的新升半導體公司新增30萬(wàn)片/月12英寸高端硅片研發(fā)與制造項目也開(kāi)工了。目前，新升半導體一期項目已經(jīng)建設完成，可實(shí)現15萬(wàn)片/月產(chǎn)能目標，據悉，該公司累計銷(xiāo)售硅片已經(jīng)超過(guò)170萬(wàn)片。此次，開(kāi)始建設的二期項目將于2021年底完成，基于此，新升的目標是實(shí)現100萬(wàn)片/月的大硅片產(chǎn)能。

8英寸晶圓代工產(chǎn)能，由于市場(chǎng)對電源管理芯片、功率器件、顯示面板驅動(dòng)IC，以及CMOS圖像傳感器（CIS）等需求愈加強勁，再加上新增產(chǎn)能有限，使得全球市場(chǎng)的8英寸晶圓代工產(chǎn)能更加吃緊。

13. 從IEEE Cledo Brunetti Award獲獎情況看半導體發(fā)展

IEEE Cledo Brunetti Award是1975年由已故的FMC公司高管Cledo Brunetti提出的遺贈而設立的一個(gè)技術(shù)領(lǐng)域獎，也是IEEE頒發(fā)的第三個(gè)技術(shù)獎，也是第一個(gè)針對集成電路的技術(shù)獎項。IEEE Cledo Brunetti Award的授予對象是個(gè)人或人數不超過(guò)三人的團體。從1978年開(kāi)始頒發(fā)以來(lái)，43次頒獎共計有60人獲獎，其中來(lái)自產(chǎn)業(yè)界有38人，來(lái)自高校有18人，來(lái)自研究機構的有4人。從地區來(lái)看，美國最多，共44人；日本有10人，中國臺灣、荷蘭、英國、法國、奧地利、比利時(shí)各1人。從單位來(lái)分，IBM最多有19人（分在11個(gè)年度）；加州大學(xué)有5 人獲獎，英特爾有4人獲獎。在60位獲獎?wù)咧?，? 人是華人。一個(gè)多世紀以來(lái)，IEEE及其前身AIEE協(xié)會(huì )長(cháng)期以來(lái)一直頒發(fā)各種獎勵，以表彰其會(huì )員在關(guān)注領(lǐng)域中的各種杰出貢獻。IEEE獎勵計劃分為三種類(lèi)型：IEEE Medals（獎?wù)拢?Technical Field Awards（技術(shù)領(lǐng)域獎）、Recognitions （認可）。

14. 半導體封裝行業(yè)最專(zhuān)業(yè)的鍵合絲供應商 全面替代！

鍵合絲是用來(lái)焊接連接芯片與支架，承擔著(zhù)芯片與外界之間關(guān)鍵的電連接功能，根據應用領(lǐng)域以及需求的不同，可以選擇金、銀、銅、鋁各種不同的金屬復合絲，目前市場(chǎng)上使用比較普及的鍵合絲產(chǎn)品主要有4大類(lèi)型：鍵合金絲、鍵合銅絲、鍵合銀絲、鍵合鋁絲。不同類(lèi)型的鍵合絲產(chǎn)品性能各有差異，但在不同封裝領(lǐng)域都有批量使用需求。全球市場(chǎng)規模 35 億美元，中國 45 億元，全球日本賀利氏、田中貴金屬、新日鐵等，中國康強電子等，其中還涌現一批優(yōu)秀國產(chǎn)新秀，威納爾研發(fā)生產(chǎn)的金鈀銅線(xiàn)，能全面代替EX1P+  5B  5B+ CLR-1A金鈀銅線(xiàn)，苦熬10年，威納爾磨出超細鍍鈀線(xiàn)鍵合絲，極限線(xiàn)徑達15微米。威納爾金鈀銅線(xiàn)，取代日本Nippon的EX1P+ 和Tanaka的5B金鈀銅線(xiàn)，目前在日月光，甬矽，長(cháng)電，氣派，康姆，盛帆等等大量使用，工藝成熟，威納爾金鈀銅線(xiàn)從熔煉到電鍍每道工序均在威納爾四川工廠(chǎng)完成，完備的知識產(chǎn)極具競爭力的性?xún)r(jià)比。

15. 臺積電劉德音直言美國做錯了

臺積電董事長(cháng)劉德音抱持不同看法，認為美國不該試圖改造現存的半導體供應鏈。劉德音日前接受美國電視臺CBS新聞遠距訪(fǎng)問(wèn)，節目主持人斯塔爾（Lesley Stahl）開(kāi)頭就問(wèn)劉德音，為何對手英特爾落后？劉德音答：「我們也很驚訝?！固峒靶酒圃旄叨燃衼喼?，劉德音表示，他了解美國有此憂(yōu)慮，但短缺之所以發(fā)生，直接原因并非制造地在哪，而是因Covid-19。疫情剛爆發(fā)時(shí)訂單大量取消，之后消費需求回升，因此訂單積壓。劉德音并直指，美國應該做的，并不是改變供應鏈：「我認為美國應該追求更快的運轉，投資研發(fā)，并培育更多博士、碩士和學(xué)士學(xué)生進(jìn)入制造領(lǐng)域，而非試著(zhù)移動(dòng)供應鏈，不但非?；ㄥX(qián)，且成效不高?！箘⒌乱粞a充，如果一國執意要把技術(shù)鎖在國內，避免全球合作，將減緩創(chuàng )新速度。