機會與變數
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機會與變數
經歷了幾年的低谷期，終于迎來了電子行業(yè)的復蘇。問題是，這幾年的衰退帶給我們什么經驗教訓呢？這些經驗教訓會使我們聰明起來嗎？瑞得電子集團的資深編輯和研究人員為了幫助業(yè)界人士更好的了解電子行業(yè)的走勢，幫助經營人員把握商機，分別對市場、芯片設計、制成、測試、封裝，以及資源整合趨勢等焦點話題進行了深入的分析。我們在這里精煉出這些研究和分析的精華，以饗讀者。
消費者大量購買采用復雜 IC 的電子裝置會推動技術向著復蘇；支持復蘇的趨勢是音樂、語音、視頻所有數據類型，包括數字化、以及這些不同類型數據在網絡和終端設備上的“融合”。
消費者拉動（pull）信息流增長，而網絡和通信市場作為推動（push）一方，也終于開始前行。希望這是技術經濟可持續(xù)發(fā)展的一個開端。
在有線通信領域，基礎設施建設有了長足的進步，傳輸速率大大增長。2003 年， 10-Gbit/秒的以太網（10GE）進入數據中心、存儲網絡以及城域網。從歷史來看，當芯片制造商能以三倍的價格提供速度為前一代以太網10倍的芯片之際，就是新一代更快的以太網開始占據市場之時。富士通公司去年夏天推出了一個 12 端口的 10GE 單片交換機。以前的 10GE 交換機是板級模塊，價格在 2 萬美元左右，系統價格則高達 25 萬美元；而富士通的芯片價格只有 200 美元，整體系統的價格也不超過 5000美元。
新的高速傳輸技術走進數據中心，前一代傳輸技術就會進入臺式機領域甚至家庭。目前，客戶機正在向千兆以太網轉移。所有的新型英特爾主板都帶有一個千兆網卡接口。六個月以后，桌面的 10／100M 的以太網設備將走到其生命周期的盡頭。
無線網絡業(yè)在 2003 年的發(fā)展勢頭強勁，802.11（Wi-Fi）無線局域網更是成為熱門。手機芯片廠商和運營商都在設法支持 Wi-Fi 與手機網絡之間的互連互通。用不了多久，所有的智能手機和連網 PDA 都將支持 Wi-Fi 和手機數據連接，Wi-Fi 將成為永久在線連接的一種選擇。
DVD 、PVR、等消費電子近來銷售勢頭良好，而數碼攝像機也跌入 200 美元以內。所有這些產品都對網絡帶寬和數據存儲容量有更龐大的需求。特別值得一提的是，內容擁有者通過網絡提供數字媒體內容，也成為拉動電子消費的主力軍。
技術融合 前景不明(Bill Schweber，EDN 的執(zhí)行編輯)
過去幾年，市場飽和、最終用戶購買疲軟，人們期待出現能讓消費者有購買欲望的產品。而家庭電子設備的“融合”(即“數字家庭”)可能帶來這樣的商機。融合談了多年，但是由于內容、成本、支付能力、等問題，以及技術兼容、標準不統一等各種因素影響了其應用。現在，業(yè)界不同領域的技術聚集在一起，可能會使夢想得以實現。其中關鍵的技術是 DVD、CD、PC、多媒體軟硬件、數字音頻、大屏幕、電視、互聯網、寬帶接入，以及更好的電纜機頂盒等等。把這些技術聯系在一起的是高速無線連接，既802.11x 技術的應用。當然，在家庭聯網時可以使用以太網，但以太網要面臨布線、接入點固定以及基礎設施投入的問題。
現在還不十分清楚這種“融合”能給最終用戶帶來什么。很多有關新技術和相關產品為什么和何時被大眾市場接受以及接受程度的研究表明，新產品必須能提供確實有用并且易用的功能。而目前圍繞標準與易用性方面仍有一些技術難題，費用/效果比仍不明朗，家庭影院還不是即插即用式的，盡管它正在朝這個方向努力。
“融合”潮流也將重組供應商，即常說的 OEM?！叭诤稀碑a品所用 IC 的復雜性和定制特性意味著需要越來越高的產量來分攤這些器件的設計、開發(fā)和配置的成本。與此同時，多數這類元器件更加專用化 。這顯示出業(yè)界的下一個趨勢：從通用器件進一步轉向更專用的器件。這對有晶圓廠和無晶圓廠的公司都將產生深遠的影響。
這種“融合”還有其它意義。像戴爾這樣依靠供應鏈和制造專業(yè)知識而成長的公司，在產品規(guī)格制定和開發(fā)方面不具備優(yōu)勢。但在“融合”的世界里，沒有一套像 Wintel 架構那樣的標準占統治地位，而是可以用不同的軟、硬件方法來實現一個給定的標準。因此如果一個公司不能設定和推行標準，而只靠低制造成本打拼，它的日子會很難過。那些有自己研發(fā)機構以及相應的制造部門的公司將會在標準的制定方面更具發(fā)言權，其它公司很難取代其專家地位。制定主要“融合”標準的大型IC 供應商們都有緊密的技術與產品開發(fā)聯盟，包括系統廠商和標準持有者。他們密切合作，建立標準、時間表和限制規(guī)則。當然，戴爾模式也有成功的可能，因為消費者已經習慣于降價，而且低檔產品的性能與可靠性并不亞于高價產品。只是低檔產品有的缺少某些附帶功能，但大多數人并不想知道這些功能的用途，更別說用它們或為其買單了。
這種“融合”還對品牌的營銷帶來挑戰(zhàn)。降低價格的持續(xù)壓力是否會使廠家感到維護品牌沒有意義？隨著高技術產品越來越快地成為日常商品，消費者是否會接受任何品牌的產品？如果幾乎所有的消費產品都在中國的一家工廠制造，甚至都是基于一個公共參考設計而進行的，那么品牌的意義到底是什么呢？
或許，應用試試采用“剃須刀與刀片策略”——硬件只是一個誘餌，剃須刀廠商主要靠不斷交換的刀片掙錢。OEM 廠家不再重放產品的研發(fā)設計，而或為產品規(guī)格的制定人和營銷人。也許惠普就是看清了未來趨勢，所以幾個月前隆重地推出了一百種新的消費產品，包括照相機、掃描儀、PDA 以及照片打印機等，而戴爾也已經推出了大屏幕電視，指望靠提供服務、刺激消費賺錢。
對工程設計界的沖擊現在還難以判斷。以前工程師們是用一組通用元件設計出不同的產品。而今天的工程師要為一種大批量、靈活性有限的應用去選擇（或設計）IC。這實際上是將全部信心寄托于設計工程師和 IC 供應商，設計出的部件必須真正滿足系統級和訂制式的規(guī)格要求，并且運行良好，然后由市場去產生訂單。而對工程師來說，將某一片熱門IC應用在A設計中的技能對B設計可能完全沒有用。這使設計工程師更像一個高級的 IC 積木裝配工，只是用專用軟件把它們粘到一起。
EDA市場 低速增長(Gabe Moretti，EDN技術編輯)
EDA在 2004 年將有小而穩(wěn)定的增長。半導體工業(yè)是 EDA 行業(yè)增長的主要推動力量。消費者對照相彩屏手機之類無線設備的需求為增長提供了動力。同時，PC 和消費電子供應商也在降低價格以吸引消費者的購買力。
上市的 EDA 公司的投資者們都獲得了不錯的收益。Magma 設計自動化公司的股票價格翻了一番多，Mentor Graphics 和 Synplicity 的股票也漲了 50% 以上。但是，測試平臺和相關的工具市場相對疲軟。
從技術層面說，可以使設計者用較低的開發(fā)成本設計ASIC器件的“結構化ASIC”概念在2003 年開始流行，但是其代價是要放棄在器件上各單元布局與布線的一些自由度。結構化ASIC可以用來提高產量，減少設計者要完成的分析與驗證工作量，其結果是器件每單位區(qū)域中含有的晶體管數量少于全定制 ASIC。結構化ASIC器件是 EDA工業(yè)發(fā)生轉變的顯著標志之一，2003年在業(yè)界激起了小小波瀾， 2004 年將成為主流。隨著制造工藝進入 0.13 微米以下水平，原來在 0.18 微米工藝中居于次要地位的物理效應現在上升到首位。邏輯設計師們發(fā)現原來學習的東西已經不能解決這些問題了。工程師們必須在功能開發(fā)階段就考慮最終器件的拓撲結構。
更復雜的是，最終產品的物理特性還會影響到產量，尤其是那些含有模擬電路的器件。萬幸的是，如果工程師掌握了 0.13 微米設計的復雜性，那么 90 納米工藝結點的設計只是在原有基礎上收縮，而不是一個全新的過程。
用于 FPGA 開發(fā)的 EDA 工具價格還需要大幅上升，因為現在開發(fā) FPGA 產品幾乎同開發(fā)一片 ASIC 一樣困難。目前FPGA 供應商還在為客戶提供低價入門級工具，而 EDA 公司則以較高價格但性能更好的工具進入這一市場。
對 FPGA 供應商而言，現在是考慮退出 EDA 市場的時候了。由于需要解決的問題日益復雜，開發(fā)支持產品軟件的成本愈加昂貴。多數情況下，FPGA 供應商為EDA做的努力是賠錢的，而且客戶還要為購買的每一塊芯片付軟件開發(fā)費用，即使他們根本不用這些軟件工具。FPGA 供應商必須清楚，客戶是根據 FPGA 器件自身的價值來選購，而不是因為有便宜的軟件才來購買。
2004 年可望增長的另一個市場領域是模擬工具、混合信號工具、射頻工具以及能提高產量的工具。如果沒有外部因素干擾的話，所有上述這些因素結合，將使全行業(yè)保持一個適度的增長，速度大概為 2%-3%。
制成技術 進入新的時代(Peter Singer, Semiconductor International主編)
分析家預測，2004 年所有半導體市場領域都有顯著的增長，整個市場可望增長 19.4%，達到約 1950 億。引領這一增長的將是 DVD 消費市場（增長30%）、服務器市場（15%）、個人電腦（11%），數碼相機（14%），以及手機（10%）。目標市場是多樣性的，而非10年前只有PC一枝獨秀。
當然，半導體業(yè)也面臨著諸多挑戰(zhàn)。除了技術挑戰(zhàn)以外，還要應付一些經濟問題，如生產能力、器件價格、晶圓廠的高昂建廠成本（一個先進的晶圓廠投資要 60 億美元），以及投資回報率（ROI）等。半導體行業(yè)的發(fā)展仍然遵循摩爾定律，但有些人已經開始置疑這種做法是否有經濟意義。轉向新的技術工藝需要巨額的研發(fā)與設備投資，但卻幾乎沒有時間獲得這些投資的回報。
業(yè)界從 200 毫米晶圓向 300 毫米晶圓的過渡使產能可以提高兩倍，而設備和工廠的投資增加不多。這樣就可以顯著地節(jié)約成本，每片晶圓大約能節(jié)省 30%。所以投資于 300 毫米晶圓廠成為一種趨勢?，F在全球約有 20 多家晶圓廠在用 300毫米晶圓生產器件，另有 15 家正在計劃建設。到 2010 年時，預計所有半導體制造能力的 20% 是由 300 毫米晶圓完成的。2005年時，40% 的 300 毫米晶圓廠將建在臺灣。
從技術角度看，最令人矚目的進展就是近來由摩托羅拉研發(fā)人員宣布的新型分裂柵（split-gate）鰭式場效應晶體管（fin-FET）。它將柵分割成兩個部分可以單獨施加偏壓，從根本上改變了空閑狀態(tài)下晶體管的閾值電壓。晶體管從原來的三腳器件變成了四腳器件，但由于省去了其它晶體管，因此設計的復雜度是降低了。
在半導體工業(yè)中，最大的進步幾乎都來自新型材料。業(yè)界已廣泛地用銅代替鋁作為片上互連材料。研究人員正在使用應變硅、SiGe 層、絕緣硅（SOI），甚至混合基材等方法來提高芯片性能。金屬柵（可能與一個高 k 值門電介質結合）也是受到廣泛研究的主題。分立元件的集成也是半導體工業(yè)中的一個重要研究領域。未來的芯片將可能使用光、電信號進行通信。
測試市場 機會多多(Martin Rowe，Test&Measurement World高級技術編輯)
一般來說，測試設備市場要滯后半導體市場一年左右。何時測試設備行業(yè)才會看到成長？什么樣的技術能刺激對新測試設備的需求，從而推動這種成長呢？
2004 年的測試設備市場應當會重新振作起來，但不會重復上個世紀 90 年代中后期電信與互聯網繁榮期時的“殺手級應用”。取而代之的將是多種化產品對更多測試設備的需求。機械式產品的不斷電子化使得測試設備市場進一步發(fā)展，而且新技術會驅使市場采用更快、更精密的測試設備。
消費電子產品、計算機和其它無線設備也將促進這一進程，同樣還有白色家電。所有這些產品都需要電子測試設備去驗證其工作狀態(tài)。
無線設備是另一種推動測試需求的產品。無線局域網的應用范圍已經超出了辦公室網絡的范疇，手機包括了許多附加的功能，因此需要更多的集成電路，以分別完成模擬和數字功能。這些系統芯片的應用為測試業(yè)展現出了新的挑戰(zhàn)和機會。頻率測量與射頻測量現在被提前到了制造過程的前期。
軍用電子市場和安全產品市場、企業(yè)計算的升級換代為測試業(yè)帶來新的機會。PCI Express、串行 ATA 以及其它使用串行數據流的總線都需要專用的測試設備，因為它們對測試提出了許多新的挑戰(zhàn)。高速串行總線的引入，也使工程師們需要諸如高帶寬示波器、誤碼率測試儀、波形發(fā)生器、抖動分析儀、協議分析儀以及時域反射計等儀器等新的測試設備。
隨著復蘇的進展，未利用的測試能力將會減少?？偠灾?004 年將比 2003 年更好。
創(chuàng)新封裝 復蘇秘訣(Greg Reed，Semiconductor International執(zhí)行編輯)
后端半導體制造經過兩年的低落迎來了復蘇。在衰退期開發(fā)的新的封裝技術成為行業(yè)復蘇先鋒。相對于前端晶圓制造，半導體封裝經常不為眾人注目，然而卻在 2003 年后半年上演了一出“灰姑娘”的好戲——幾乎所有半導體廠下半年的封裝與測試業(yè)務都超過了預期。
成功的部分原因歸功于業(yè)界在最凄涼的兩年里對研發(fā)的專注投入。進入2004 年景氣回升時，新技術和新工藝的開發(fā)立刻顯示出其重要性。
半導體封裝業(yè)的最佳創(chuàng)新，要數對現有技術的不斷精雕細琢。傳統的封裝供應商在完善那些久經考驗的技術方面具有卓越的表現。
這些企業(yè)意識到，諸如SOIC、TSOP、QFP、PLCC等許多封裝形式已經不能支持最新的小體積、多功能的便攜產品。即使在BGA、CSP、FC等先進的封裝形式出現以后，很多現有封裝也采用了新的材料，并對其產品采用最新的設計、裝配和測試。
另一個創(chuàng)新是三維或堆疊式封裝（以及堆疊式內核），主要用于增長迅速的小體積、多功能便攜式應用。盡管三維封裝超出了單片 BGA、CSP 和 FC 封裝的范疇，但仍能從 BGA 和 CSP 設備及工藝過程獲得益處。通過將已有的架構與最新的晶圓薄化技術（可以顯著降低芯片內核的厚度）相結合，三維封裝可以在一個結構里提供 2、3、4 甚至更多層的堆疊封裝，而外形尺寸與原來的單內核封裝相差無幾。
多芯片封裝（MCP）是半導體封裝領域另一種創(chuàng)新方法。無線應用中高性能、低功耗、空間緊湊等要求，促進了 MCP 的產生。MCP 將使用倒裝芯片、卷帶自動接合（TAB）或打線互連方法，可以在傳統尺寸的高密度基板上包含多個裸核心。
MCP 技術的進一步發(fā)展就是系統封裝（SiP）。SiP 可以在傳統陣列封裝大小的廉價基板上封裝幾個裸芯片，并且可以使用現有設備進行組裝。在集成異種元件方面，SiP 提供了最大的靈活性，可以在一個成本適當的組合中裝進不同尺寸的芯片、無源器件、天線、屏蔽以及濾波器等。
最具創(chuàng)新性的當屬晶圓級封裝（WLP）。WLP為半導體制造的前、后端提供了一個技術橋梁。與傳統封裝形式相比，WLP可以節(jié)省大量的勞動，提高產量。WLP封裝尺寸最小，由于連接較短而具有更好的電氣性能，取消了不必要的工藝步驟，還有利于更有效地使用測試資源。因為市場急需更小、性能更強的便攜產品，半導體封裝廠都對 WLP 感興趣，并且在付諸行動。隨著 WLP 的發(fā)展，我們將看到半導體晶圓加工業(yè)與封裝業(yè)之間進一步的整合。
還有兩個趨勢必須提到：推動無鉛封裝發(fā)展的力量仍然很強；越來越多有關制造業(yè)和基礎設備向中國轉移。全球的半導體封裝廠商都希望能服務于中國不斷增長的消費市場，從而獲得可觀的回報。
半導體業(yè) 資源重組(Ed Sperling，Electronic News主編)
2001 年開始的衰退使電子業(yè)各方“勢力” 開始轉移，出現了一些新的勢力集團，一些集團的地位得以鞏固，同時也為業(yè)界巨頭的爭斗搭好舞臺。正在進行中的勢力轉移使某些公司的影響力極大地增長。這些轉移已遠不止局限于公司的范疇，甚至涉及不同地理位置以及整個行業(yè)。
以無晶圓廠（fabless）市場為例。長期以來一直被Intel 和 TI 這些工業(yè)設計公司(IDM)視為棄兒的這部分市場，已經形成一個具有自己特點的勢力集團。
代工廠已經占據該領域的中心地位，控制著最佳 EDA 設計工作流程，驗證不同種類的知識產權（IP）芯核，有時甚至開發(fā)自己的 IP。而且隨著晶圓廠投資攀升至幾十億美元，代工廠也獲得了越來越多的加工業(yè)務。簡言之，晶圓廠的影響力遠不止芯片生產這么簡單。
臺積電（TSMC）已經膨脹為一個市場巨獸。去年夏天，臺積電建立了一個基于 Cadence 和 Synopsys 設計系統的設計工作流程，飛利浦半導體也向臺積電進行了巨額投資。而IBM 也與其伙伴 Chartered 半導體一起悄悄進入代工領域。IBM既是 IDM 又是代工廠。與 Chartered 半導體的交易是為了給所有IBM產品提供第二個生產資源。
IBM 技術集團的首席技術官 Bernie Meyerson 說：“IDM的優(yōu)勢是它有遠光燈。這使我們能看到五至十年以后的情況。如果看到五年后有條溝，我們可以小心地退回來，然后飛越過去。如果只能看到一年后的遠景，意味著你想踩剎車的時候已經撞上墻了”
Cypress 半導體公司的總裁兼 CEO TJ Rodgers也認為在缺乏工藝控制以及相關創(chuàng)新的情況下，代工廠和無晶圓公司要想跟上IDM的腳步就要付出艱苦的努力。而且他也表示，在極其復雜的行業(yè)里，創(chuàng)新是生存之根本。創(chuàng)新的需求以及開發(fā)成本的上升都迫使許多公司進行協同設計。
協同現象并不僅限于代工廠業(yè)務。飛利浦、摩托羅拉和意法半導體聯合在法國 Crolles 建立了一個 300 毫米晶圓廠，以開發(fā)下一代 90 納米以下工藝的 CMOS 技術，目的就是分擔開發(fā)成本。中國政府也在極力促成這種聯合，地方政府通過提供補貼、培訓以及稅收優(yōu)惠來建立設計公司。當大多數的注意力被中國的增長和市場機會所吸引時，韓國和臺灣則在復雜設計方面取得了顯著的進步。與此同時，臺灣則向原始設計制造商（ODM）模式發(fā)展。
分銷市場銷量就是權力。銷售量越高，對供應商的影響力就越大。有影響力的可以直接銷售，而缺乏影響力的只好依賴全球分銷商。這些巨頭能向全球輸送巨量的貨物，因此比中國那些采用低庫存、低批量、快周轉模式的企業(yè)更具優(yōu)勢。
(插入塊)
1、消費者拉動（pull）信息流增長，而網絡和通信市場作為推動（push）一方，也終于開始前行。
2、“融合”產品所用 IC 的復雜性和定制特性意味著需要越來越高的產量來分攤這些器件的設計、開發(fā)和配置的成本。
3、除了技術挑戰(zhàn)以外，半導體業(yè)還要應付一些諸如生產能力、器件價格、晶圓廠的高昂建廠成本以及投資回報率等經濟問題。
4、創(chuàng)新的需求以及開發(fā)成本的上升都迫使許多公司進行協同設計。
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