半導體市場一路飆升至 13077 億美元的背后

v最近，Market.us 對未來 10 年的半導體行業(yè)進行了展望，總體來看是相當的積極樂觀，認為全球半導體市場規(guī)模有望實現大幅增長，回暖的 2024 年只是個「開胃菜」，這一年的市場總規(guī)模將達到 6731 億美元。預計從 2023 到 2032 年，全球銷售額將以 8.8% 的復合年增長率增長，到 2032 年，預計全球半導體市場規(guī)模將達到 13077 億美元。

Market.us 的這份報告比較宏觀，主要說明今后這些年全球半導體業(yè)的總體發(fā)展態(tài)勢。實際上，半導體產業(yè)發(fā)展是有周期的，不太可能在 10 年內一直處于線性增長狀態(tài)，周期內會有起伏，關于這些周期性的變化情況，這張圖沒有體現。

在經過低迷的 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。希望是需要實實在在的應用需求和技術支撐的，那么，如何才能發(fā)展到 2032 年 13077 億美元的市場水平呢？總體來看，需要應用帶動、芯片元器件供給、技術創(chuàng)新，以及全球各區(qū)域市場發(fā)展這四大元素的合力驅動。

先嘗「開胃菜」

首先來看一下宏觀市場行情。

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

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

到 2024 年，預計半導體市場的兩個關鍵驅動因素（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 4%，PC 在 2023 年大幅下降 14% 后，2024 年的出貨量將增長 4%。

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

應用帶動

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

首先，還是智能手機、PC 和平板電腦這些傳統(tǒng)消費類電子產品，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，如果能在這兩個領域實現激增，則將對整個半導體業(yè)起到很大的推動作用。

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

汽車電子也是藍海，汽車行業(yè)越來越依賴于半導體技術來推動電動汽車、ADAS 和智能座艙技術和應用的進步。在對高性能計算、通信和傳感器的需求推動下，汽車應用對半導體技術和產品的需求將快速增長。

未來，物聯網將無處不在，相關設備的激增和 5G 技術的發(fā)展將催生對更先進、更節(jié)能的半導體產品的需求，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，MEMS 和其它傳感器芯片在消費設備、生物醫(yī)學應用、無人機、機器人等領域的需求量會越來越大。由于對遠程工作的需求不斷增加，未來，電信行業(yè)在半導體市場將占有相當大的份額（37.0% 左右）。

芯片元器件供給

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

汽車是另一大增長領域，就像當年手機由功能機向智能手機進化一樣，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 年手機市場規(guī)模的大漲。同樣的發(fā)展路徑大概率會發(fā)生在汽車身上。

再有就是物聯網，實際上，這是一個很寬泛的概念，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(tǒng)計和預測，芯片元器件市場的主要增長點是存儲器、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、商業(yè)和工業(yè)系統(tǒng)和設備。

技術驅動

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

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

Chiplet（小芯片）：小芯片允許在單個封裝中使用具有不同工藝節(jié)點的多個 Die，這種設計可以加快原型制作，實現快速上市。小芯片技術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(jié)點的小芯片設計，每瓦性能比上一代產品高出 54%。

RISC-V：越來越多的 IC 設計公司正在轉向開放標準指令集架構 RISC-V。RISC-V 的主要優(yōu)勢是節(jié)能和開源，其模塊化設計可實現高效的資源利用，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合資成立了一家公司，目的是加快基于 RISC-V 的創(chuàng)新產品的開發(fā)和商業(yè)化。

增強 5G 蜂窩網絡和衛(wèi)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現了平衡。作為上一代技術，LTE Cat-4 網絡壽命相對較短，而下一代技術 5G RedCap 的壽命更長。此外，結合衛(wèi)星和蜂窩技術的先進連接解決方案開始出現，它可以大幅降低地面網絡的局限性，擴大物聯網設備的覆蓋范圍。

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

芯片和云安全的進步：隨著網絡連接設備數量不斷增加，網絡攻擊和未經授權訪問的風險也在增加。芯片廠商正在積極地將安全功能整合到產品中，并遵守行業(yè)特定的法規(guī)和標準，獲得認證的產品必須從設計的早期階段就遵守特定的產品開發(fā)要求。

節(jié)能技術：隨著處理器的集成度、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，相關芯片企業(yè)正在利用創(chuàng)新的節(jié)能方法來延長續(xù)航時間。

下面談一下制程工藝，一切芯片技術都要通過制造技術實現，因此，未來的制程工藝發(fā)展情況也是一大看點。

據 IC Insights 統(tǒng)計和預測，隨著芯片特征尺寸微縮速度放緩，芯片設計人員也發(fā)現越來越難以證明較高的成本能得到合理的回報。因此，先進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優(yōu)勢的空間。

如上圖所示，在 2019 年，10nm 以下先進制程的市占率僅為 4.4%，而到 2024 年，其比例將增長到 30％。在該時間段內，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，從該統(tǒng)計和預測來看，40nm 以上成熟制程的比例在這些年沒有出現明顯變化。

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

10nm -20nm 制程市場占比本來是最大的，如圖所示，2019 年接近 40%，但隨著 10nm 以下先進制程的崛起，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，且隨著時間的推移，將從 13.4%，下降到 6.7%。

40nm 以上的成熟制程，無論是 180nm 以下，還是 180nm 以上的，市占率都很穩(wěn)定。這也正是諸多晶圓代工廠長期專注于成熟工藝，而不向先進制程投入過多資本和精力的底氣所在。

區(qū)域市場發(fā)展

過去幾十年，在電子半導體市場，美國引領創(chuàng)新和設計業(yè)，亞洲，特別是東亞地區(qū)主打制造，而歐洲則固守傳統(tǒng)技術和制造，介于美國和亞洲之間。

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

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。歐洲更專注于汽車和工業(yè)領域芯片元器件的開發(fā)，強調質量和精度。

拉丁美洲是新興地區(qū)，消費類電子和汽車行業(yè)的增長正在推動該地區(qū)半導體產品需求的增長。中東和非洲也在穩(wěn)步發(fā)展。

從近幾年的發(fā)展情況來看，全球各個地區(qū)都在追求綜合實力的提升，無論是設計，還是制造，都在強調創(chuàng)新和前沿技術和工藝。全球大市場「分工發(fā)展」的傳統(tǒng)局面正在被打破。為了補短板，實現綜合實力的提升，各個區(qū)域市場都在加大投入力度，尤以中國大陸、美國和歐洲最為凸出。

2014 年，中國大陸啟動了集成電路產業(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，用于追趕全球技術領導者。

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

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，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，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，全球各大芯片廠商開始在歐美亞三大洲積極擴產。

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(qū)。當然，這 1000 億美元沒有全部用在美國，還包括在歐洲工廠的投資；臺積電正在亞利桑那州建設 4nm 制程晶圓廠，預計投入 400 億美元；美光計劃在未來 20 年內投資 1000 億美元建設晶圓廠，重點在紐約州、猶他州和愛達荷州建廠；WolfSpeed 要在北卡建設一座價值數十億美元的 SiC（碳化硅）晶圓廠；GlobalFoundries 要在紐約建第二座晶圓廠；三星電子投入 170 億美元在德州新建晶圓廠，用來生產 4nm 制程芯片。

在歐洲，英飛凌開始在德國德累斯頓（Dresden）興建一座總價 50 億歐元的晶圓廠，計劃在 2026 年投產；臺積電也要在德累斯頓新建晶圓廠，正在等待德國政府的補貼；英特爾決定在德國新建晶圓廠，德國政府承諾補助 100 億歐元，這是英特爾在歐洲地區(qū) 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封測廠；意法半導體（STMicroelectronics）要建設一座價值 7.3 億歐元的碳化硅晶圓廠，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。

在亞洲，臺積電計劃在日本建兩座晶圓廠，臺積電還將擴充南京 28nm 制程產能，同時，加緊在中國臺灣地區(qū)建設 3nm 和 2nm 制程產線；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，在當地建設晶圓廠和顯示面板廠。

結語

以 2023 年為終點，上一個半導體周期已經過去，2024 年將迎來新一輪周期，行業(yè)增長隨之而來，但具體增長過程還有待觀察。

總體來看，未來幾年的全球半導體產業(yè)將迎來新的發(fā)展時段，在更多、更新應用的帶動下，各種芯片元器件在數量和質量上都會有新的表現，而各種設計技術、制造工藝，以及創(chuàng)新行業(yè)標準等將保證各種半導體產品持續(xù)發(fā)展和創(chuàng)新。同時，在全球各個國家和地區(qū)的政策和補貼資金的支持下，眾多廠商將新建幾十個大型半導體工廠，以保障市場對產能的需求。

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