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(gòu)預測今年全球半導體市場規(guī)模達5220億美元

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

IDC預測，2021年汽車半導體銷售額將會增長13.6%。在計算系統(tǒng)半導體市場中，2020年該市場銷售額增長17.3%，達到1600億美元；IDC預計其增速將超過其它半導體市場，今年該市場的營收會達到1730億美元，同比增長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，尤其是以價值為導向的領(lǐng)域。在手機半導體市場，2020年出貨量減少超過10%以上，但營收增加了9.1%。而來到2021年，5G手機將會占到所有手機出貨的34%，同時5G手機半導體將會占到整個市場營收的三分之二，所以對半導體供應商來說今年是關(guān)鍵的一年。IDC預計，2021年手機半導體銷售額將會增長23.3%，達到1470億美元。此外，消費半導體市場2020年營收預計增長7.7%達到600億美元。

2. 全球首個2nm芯片問世，臺積電霸主地位不保？

半導體歷史上出現(xiàn)新里程碑：IBM于紐約時間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所采用的最先進的7nm芯片相比，2nm芯片將實現(xiàn)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(xiàn)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一個芯片制造研究中心。據(jù) IBM 的說法，這些先進的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(gòu)實現(xiàn)現(xiàn)有的 7nm 相同的性能下，僅使用現(xiàn)在25% 的電力，手機電池壽命增加三倍，僅要求用戶每四天為設備充電一次。

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

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

4）促進新應用落地：有助于自動駕駛汽車（例如自動駕駛汽車）中更快的物體檢測和反應時間。

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，柵極長度為12nm。IBM表示，其設計是第一個使用底部介電隔離通道的設計，該通道可實現(xiàn)12 nm的柵極長度，并且其內(nèi)部間隔物是第二代干法工藝設計，有助于實現(xiàn)納米片的開發(fā)。IBM稱，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500億個晶體管。據(jù)媒體進一步求證，IBM稱指甲蓋面積為150平方毫米即每平方毫米可容納3.33億個晶體管（MTr / mm 2）。

IBM早在2014年退出代工業(yè)務，將其IBM Microelectronics部門出售給格芯，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)務或?qū)⑽薪o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)進度緊跟IBM，有望在2023年下半年進行風險性試驗，2024年進入量產(chǎn)階段。

3. 掩膜版服務領(lǐng)軍企業(yè)蘇州硅時代推出快速制版服務

蘇州硅時代的快速制版業(yè)務選用進口原材料，并根據(jù)客戶不同應用場景合理推薦高性價比光刻版。     

根據(jù)遮光膜種類的不同，可以分為硬質(zhì)遮光膜和乳膠。光掩膜按用途分類可分為四種，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。抗反射膜包含一層薄的（200A）的Cr2O3，從而降低反射率。

目前高端掩膜版受制于國外，國內(nèi)市場主要還是中低端掩膜版，國外的掩膜版廠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(nèi)掩膜版市場主要被幾家大型制版廠壟斷，分別為超大Foundry、國有大型制版廠兩類，設計公司及中小客戶更多依賴中小型制版廠。

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

4. 光刻膠還有三道坎感想

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

    第一，有效性是此行業(yè)的價值所在。實驗室樣品到小試中試和量產(chǎn)，處處皆是穿越火線的死亡谷，這點沒想明白，就不要布局此行業(yè)。

    第二，知識產(chǎn)權(quán)是此行業(yè)的痛點，但絕不是專利，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(shù)據(jù)中所提煉出來的，定制化的設備及產(chǎn)業(yè)化工藝體現(xiàn)為企業(yè)的核心競爭力，這都需要規(guī)?；蓮唾弫碇巍?/p>

    第三，跨越時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)實控人更替所帶來經(jīng)營方向演變的否定，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，落到實處的步步為營，方能爬坡過坎到希望的彼岸。

5. 傳比特大陸已向臺積電下5nm訂單 Q3開始生產(chǎn)

業(yè)內(nèi)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始生產(chǎn)。

臺媒digitimes報道稱，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(nèi)人士指出，臺積電為了滿足蘋果、AMD、聯(lián)發(fā)科等主要客戶的需求將增加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14-15萬片。

臺積電透露，到2021年底，5nm芯片銷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預期從之前的15％上調(diào)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(xiàn)狀

8. Chiplet帶來的新變化

Chiplet顧名思義就是小芯片，我們可以把它想象成樂高積木的高科技版本。首先將復雜功能進行分解，然后開發(fā)出多種具有單一特定功能，可進行模塊化組裝的“小芯片”（Chiplet），如實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、計算、信號處理、數(shù)據(jù)流管理等功能，并以此為基礎(chǔ)，建立一個“小芯片”的集成系統(tǒng)。Chiplet技術(shù)就是像搭積木一樣，把一些預先生產(chǎn)好的實現(xiàn)特定功能的芯片裸片（die）通過先進的集成技術(shù)封裝在一起形成一個系統(tǒng)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SiP技術(shù)有機地結(jié)合在一起。

IP（Intelligent Property）是具有知識產(chǎn)權(quán)核的集成電路的總稱，是經(jīng)過反復驗證過的、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(tǒng)設計的基本單元，并作為獨立設計成果被交換、轉(zhuǎn)讓和銷售。IP核對應描述功能行為的不同分為三類，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，就變成了Chiplet。

SiP中的Chiplet就對應于SoC中的IP硬核。Chiplet 就是一個新的 IP 重用模式，就是硅片級別的IP重用。設計一個SoC系統(tǒng)級芯片，以前的方法是從不同的 IP 供應商購買一些 IP，軟核、固核或硬核，結(jié)合自研的模塊，集成為一個 SoC，然后在某個芯片工藝節(jié)點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，而只需要買別人實現(xiàn)好的硅片，然后在一個封裝里集成起來，形成一個 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，我們稱之為IP芯片化。在半導體集成中，Heterogeneous 是異構(gòu)異質(zhì)的含義，在這里我們將其分為異構(gòu)HeteroStructure和異質(zhì)HeteroMaterial兩個層次的含義。

在這篇文章中，異構(gòu)集成HeteroStructure Integration主要指將多個不同工藝單獨制造的芯片封裝到一個封裝內(nèi)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(tǒng)等參數(shù)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(xiàn)在水平互聯(lián)(RDL)的的增量化，同時也體現(xiàn)在垂直互聯(lián)(TSV)的增量化。在傳統(tǒng)的封裝設計中，IO數(shù)量一般控制在幾百或者數(shù)千個，Bondwire工藝一般支持的IO數(shù)量最多數(shù)百個，當IO數(shù)量超過一千個時，多采用FlipChip工藝。在Chiplet設計中，IO數(shù)量有可能多達幾十萬個，為什么會有這么大的IO增量呢？我們知道，一塊PCB的對外接口通常不超過幾十個，一款封裝對外的接口為幾百個到數(shù)千個，而在芯片內(nèi)部，晶體管之間的互聯(lián)數(shù)量則可能多達數(shù)十億到數(shù)百億個。越往芯片內(nèi)層深入，其互聯(lián)的數(shù)量會急劇增大。Chiplet是大芯片被切割成的小芯片，其間的互聯(lián)自然不會少，經(jīng)常一款Chiplet封裝的硅轉(zhuǎn)接板超過100K+的TSV，250K+的互聯(lián)，這在傳統(tǒng)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(nèi)他們將全部實現(xiàn)

溫寧克近日在ASML荷蘭總部介紹媒體采訪時表示：“如果你采取出口管制措施將中國市場拒之門外，這將迫使他們爭取技術(shù)自主權(quán)……在15年的時間里，他們自己將能夠做出所有的這些東西，而且他們的市場（針對歐洲供應商的市場）將徹底消失。”

10. 一文看懂臺灣第三代半導體供應鏈！

過去電動車都使用硅制成的IGBT 電源轉(zhuǎn)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，為電動車轉(zhuǎn)換電能。根據(jù)英飛凌提供的數(shù)據(jù)，同樣一輛電動車，換上碳化硅芯片后，續(xù)航力能提高4%，由于電動車每一分電源都極為昂貴，各家車廠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。法國雷諾汽車也宣布，和意法半導體結(jié)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。所有人都已經(jīng)看到，過去汽車是否省油，是由引擎決定，未來電動車要如何省電，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華為海思？

我們提到的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，在Counterpoint關(guān)于2020年Q3的統(tǒng)計數(shù)據(jù)中，紫光展銳排名第六位，占據(jù)了4%的市場份額，相較于去年同期，提升了1個百分點。

在未合并之前，被收購的銳迪科和展訊在紫光集團內(nèi)部有不同的方向，前者更專注于物聯(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，兩者業(yè)務也有一些重合，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(nèi)部有不同的方向，前者更專注于物聯(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，兩者業(yè)務也有一些重合，銳迪科在2012年以4600萬美元收購基帶芯片廠商“互芯”進入手機基帶市場，也做過智能手機單芯片。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，不再是各自為戰(zhàn)，而是有的放矢。2020年，紫光展銳智能機業(yè)務突破1億美元的規(guī)模，超過了功能機。在市場體量上，紫光展銳要成為“第二個華為海思”還有很長的路要走。據(jù)市場調(diào)查機構(gòu) Omdia 的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，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2300萬顆。

12. 晶圓廠大躍進

臺積電核準預算28.87億美元，用以在南京12英寸晶圓廠新增一條28nm制程生產(chǎn)線，預計擴增月產(chǎn)能達4萬片。聯(lián)電董事會則通過了一項1000億元新臺幣投資案，將與多家客戶共同攜手，透過全新的雙贏合作模式，擴充在南科的12英寸Fab 12A P6廠區(qū)的產(chǎn)能。

1月，中國本土的聞泰科技12英寸車用級半導體晶圓制造中心項目于上海臨港新片區(qū)開工，該項目總投資達120億元人民幣。對于這個項目，聞泰科技董事長張學政表示，基于汽車半導體，特別是中國汽車市場的巨大需求，該公司決定在臨港新片區(qū)建設12英寸車規(guī)級半導體晶圓制造中心。該項目計劃20個月建成投產(chǎn)，以幫助安世半導體快速擴充產(chǎn)能，滿足市場需求。據(jù)悉，該項目預計年產(chǎn)晶圓40萬片，經(jīng)封裝、測試后的功率器件產(chǎn)品，可廣泛應用于汽車電子、計算和通信設備等領(lǐng)域，產(chǎn)值達33億元/年。張學政表示，還將繼續(xù)加大對安世半導體的投資，幫助其擴大研發(fā)、晶圓、封測規(guī)模，計劃通過10年時間推動安世半導體產(chǎn)值超過100億美金，進一步強化其全球競爭力。在上海臨港新片區(qū)，另一個重要的項目，即總投資46億元的新升半導體公司新增30萬片/月12英寸高端硅片研發(fā)與制造項目也開工了。目前，新升半導體一期項目已經(jīng)建設完成，可實現(xiàn)15萬片/月產(chǎn)能目標，據(jù)悉，該公司累計銷售硅片已經(jīng)超過170萬片。此次，開始建設的二期項目將于2021年底完成，基于此，新升的目標是實現(xiàn)100萬片/月的大硅片產(chǎn)能。

8英寸晶圓代工產(chǎn)能，由于市場對電源管理芯片、功率器件、顯示面板驅(qū)動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技術(shù)領(lǐng)域獎，也是IEEE頒發(fā)的第三個技術(shù)獎，也是第一個針對集成電路的技術(shù)獎項。IEEE Cledo Brunetti Award的授予對象是個人或人數(shù)不超過三人的團體。從1978年開始頒發(fā)以來，43次頒獎共計有60人獲獎，其中來自產(chǎn)業(yè)界有38人，來自高校有18人，來自研究機構(gòu)的有4人。從地區(qū)來看，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、比利時各1人。從單位來分，IBM最多有19人（分在11個年度）；加州大學有5 人獲獎，英特爾有4人獲獎。在60位獲獎者中，有4 人是華人。一個多世紀以來，IEEE及其前身AIEE協(xié)會長期以來一直頒發(fā)各種獎勵，以表彰其會員在關(guān)注領(lǐng)域中的各種杰出貢獻。IEEE獎勵計劃分為三種類型：IEEE Medals（獎章）、 Technical Field Awards（技術(shù)領(lǐng)域獎）、Recognitions （認可）。

14. 半導體封裝行業(yè)最專業(yè)的鍵合絲供應商 全面替代！

鍵合絲是用來焊接連接芯片與支架，承擔著芯片與外界之間關(guān)鍵的電連接功能，根據(jù)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，目前市場上使用比較普及的鍵合絲產(chǎn)品主要有4大類型：鍵合金絲、鍵合銅絲、鍵合銀絲、鍵合鋁絲。不同類型的鍵合絲產(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。全球市場規(guī)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(xiàn)一批優(yōu)秀國產(chǎn)新秀，威納爾研發(fā)生產(chǎn)的金鈀銅線，能全面代替EX1P+  5B  5B+ CLR-1A金鈀銅線，苦熬10年，威納爾磨出超細鍍鈀線鍵合絲，極限線徑達15微米。威納爾金鈀銅線，取代日本Nippon的EX1P+ 和Tanaka的5B金鈀銅線，目前在日月光，甬矽，長電，氣派，康姆，盛帆等等大量使用，工藝成熟，威納爾金鈀銅線從熔煉到電鍍每道工序均在威納爾四川工廠完成，完備的知識產(chǎn)極具競爭力的性價比。

15. 臺積電劉德音直言美國做錯了

臺積電董事長劉德音抱持不同看法，認為美國不該試圖改造現(xiàn)存的半導體供應鏈。劉德音日前接受美國電視臺CBS新聞遠距訪問，節(jié)目主持人斯塔爾（Lesley Stahl）開頭就問劉德音，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衼喼蓿瑒⒌乱舯硎?，他了解美國有此憂慮，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(zhuǎn)，投資研發(fā)，并培育更多博士、碩士和學士學生進入制造領(lǐng)域，而非試著移動供應鏈，不但非常花錢，且成效不高?！箘⒌乱粞a充，如果一國執(zhí)意要把技術(shù)鎖在國內(nèi)，避免全球合作，將減緩創(chuàng)新速度。