半导体产业：整装前行 步履不停
2022年是全球半导体产业的景气转折之年，也是产业的调整蓄势之年。面向短期的市场波动与供应需求的结构性分化，头部企业一边优化产品组合，一边面向更长的产业周期推进产能布局。与此同时，产业链各主要环节的创新步调并未放缓，摩尔定律与后摩尔时代的行业技术都在2022年取得了重要进展。构建应对周期变化的能力和韧性，正在成为半导体企业和产业的共同追求。
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进入理性调整阶段
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面对市场的周期性变化与增长动力的转换，半导体产业正在“承压前行”，从过去几年的高歌猛进进入理性调整阶段。
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“全球半导体市场相较前几年的火热增长状态，现在总体上是在‘顶着压力前行’。一方面，受国际复杂形势和新冠肺炎疫情影响，主流半导体终端需求减少，产业链增长乏力；另一方面，世界经济整体不乐观，半导体市场作为世界经济的重要一环，也受到一定程度影响。”北京航空航天大学集成电路科学与工程学院副院长张悦向《中国电子报》记者表示。
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当前，半导体产业增长动能由手机等智能终端走向数据中心、汽车电子、5G通信等领域。Counterpoint预测，2022年全球云服务供应商的资本支出将同比增长23%，未来三年保持双位数的年复合增长率，成为台积电以及其高性能计算客户对于先进制程的信心之源。AI、元宇宙、自动驾驶加速了大型数据中心的成长，其中AI加速芯片的市场需求有望在未来几年保持超过30%的年复合增长率。
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“5G智能手机持续带动半导体内容（含硅量）增加，汽车应用中半导体内容的数量也在持续增长。5G、HPC等对于计算需求的海量结构性增长，持续带动对性能和能效的需求，从而提升对先进技术的使用需求。”台积电相关发言人表示。
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除了市场需求的量化提升，数据中心、自动驾驶等新新型数字化产业也对半导体的“质”提出了更高要求，带动大算力、高功率芯片的增长。
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“数据中心、汽车电子、人工智能、工业控制等新型数字化信息技术应用，成为产业发展增长点，与之对应的高功率半导体器件、高算力计算芯片等都在逆境中保持良好增长态势。未来，像存算一体化、量子技术、先进封装等‘后摩尔时代’新兴领域也可能成为新增长点。”张悦说。
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虽然外部因素对半导体产业造成一定的影响，但经济社会对更高生产效率和更便捷生活方式的需求不会改变，而这些需求的满足有赖于IT技术发展，也将成为半导体长期发展的结构性主线。
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“尽管面临挑战和不确定因素，但在各种智能应用创新驱动下，产业仍将持续成长，全球半导体销售额今年有机会超过6000亿美元，长期预测在2030年将实现1万亿美元的销售额。随着数据中心、汽车和工业应用对半导体需求强劲，增长将在未来几年反弹。”SEMI全球副总裁、中国区总裁居龙表示。
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短期调整与中长期投资并存
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对于行业现状，一方面，传统消费电子驱动的MCU、电源芯片等产品进入去库存阶段。另一方面，新能源、汽车电子的需求较为旺盛，高端汽车芯片仍存在部分产能缺口。头部厂商则一边调整库存优化产能组合，一边推动面向长期结构性增长机遇的产能布局。
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联电第三季度营收同比增长34.9%。联电联合总裁Jason Wang表示，虽然终端市场疲态显现，但无线通信推动了22/28nm需求的进一步增长，提升了晶圆的平均价格，汽车业务也显现出持续的增长动力。尽管联电下修了2022年的资本支出，但在一些地区的产能扩张仍在按计划推进。长电科技第三季度实现营业收入91.8亿元，创同期新高。其首席执行长郑力表示，前三季度公司高密度系统级封装技术和扇出型晶圆级封装技术的营收和利润贡献同比取得显著增长，反映出半导体异构集成封装在计算机领域和新能源汽车、智能汽车等领域的大规模应用取得突破性进展。
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同时，全球主要经济体对半导体供应链的稳定和韧性倍加重视，也直接影响到头部厂商的产能部署。
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“相较于2018—2020年的63座新厂，2021—2023年全球将新建66座新厂。各国都推出振兴半导体产业供应链发展的政策，启动新一轮全球供应链重整，体现了半导体产业战略性的价值。”居龙指出。
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提升半导体供应链韧性成为当前全球主要经济体的共同诉求。构建富有韧性的半导体供应链，尤其离不开畅通高效、互利共赢的全球产业链供应链体系。中国作为全球规模最大、增速最快的集成电路市场，持续融入全球产业链、供应链的茁壮成长，并为国内外集成电路企业的创新发展提供了广阔的应用平台。
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半导体设备厂商泛林在当地时间10月19日发布的季度财报中指出，中国大陆市场是泛林半导体最大的营收来源，营收占比达到30%。在联电的第三季度财报中，亚太市场是其最大的营收来源，占比超过60%。
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“中国已是全球规模最大、增速最快的集成电路市场之一。高通公司是中国业务占公司总比超过50%的跨国半导体企业，将持续秉持开放创新、合作共赢的原则，携手生态系统共同推动全球集成电路产业发展。”高通公司中国区董事长孟樸表示。
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技术创新步履不停
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产业创新脚步一直未停。先进制程方面，2022年3nm工艺开启量产，2nm、1nm量产规划陆续出炉。系统级芯片设计、先进封装等不依赖制程节点提升芯片性能的技术路径持续进阶，业界对后摩尔技术探索继续深入。
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在制造领域，三星于6月30日宣布基于GAA架构的3nm制程芯片启动初步生产。三星将在2025年实现2nm制程的规模化量产，2027年实现1.4nm规模量产。2025年或将成为三星和台积电2nm制程正面交锋的时间点。台积电将在2nm节点引入GAA架构，预计2025年进入量产。在面向GAA架构的晶体管技术方面，三星在3nm制程采用了MBCFET技术，相比其5nm工艺实现了23%的性能提升，降低了45%的功耗并减少了16%的芯片面积。台积电推出了nanosheet技术，其N2制程较台积电加强版的3nm制程可实现同等功耗下10%～15%的速度提升，同等速度下23%～30%的功耗下降。
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随着制程节点继续下探的成本越来越高，系统级芯片设计需求与创新全面崛起。快手于8月宣布自研云端智能视频处理SoC芯片流片成功。近日，大众汽车集团旗下软件公司CARIAD宣布与地平线合作，将在单颗芯片上集成多种功能，提高系统稳定性并降低能耗。长城汽车也将与合作伙伴设立半导体科技公司。
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“芯片设计正在由设计更快、更小的芯片转变为设计更符合系统应用创新需求的芯片。做好一颗芯片的设计，不再是简单增加功能或提高工艺，而是做好应用系统和软硬协同等系统级的优化创新。苹果、特斯拉、华为等高科技系统公司，都在通过SoC芯片和ASIC芯片的创新来实现系统创新。”芯华章科技首席市场战略官谢仲辉指出。
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芯片系统复杂性的上升，使EDA工具的重要性越来越受到业界的关注。AI、云计算等技术被用于提升EDA仿真、调试、验证效率，智能化、云原生成为EDA新潮流。
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“复杂的系统级芯片和高投入的先进工艺，使半导体设计产业对验证的要求越来越高。验证成为芯片研发中工作量占据过半的环节。”谢仲辉说。面向验证对于芯片开发效率的制约，芯华章提出“敏捷验证”，降低芯片开发的成本、风险和难度。
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先进封装不仅在技术上有了进一步的提升，也在生态和标准上取得重要进展。今年3月，UCIe（通用芯粒高速互连）联盟成立。头部代工厂商持续推进晶圆级封装技术布局，台积电将在2022年下半年开始进行TSMC-SoIC的生产，并将在2023年开始3DFabric的全面运作。
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“3D封装将向着更高I/O密度的方向发展，其中混合键合技术最为关键，可获得更高的响应速度、带宽密度和能源效率。”厦门大学微电子与集成电路系主任于大全表示。
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（来源：中国电子报）
