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          模擬芯片的現(xiàn)在與未來

          發(fā)布人:旺材芯片 時(shí)間:2022-08-31 來源:工程師 發(fā)布文章

          來源:ctimes


          世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計(jì)組織(WSTS) 發(fā)布2022年8月最新半導(dǎo)體市場預(yù)測,由于消費(fèi)性電子終端需求疲弱,導(dǎo)致記憶體價(jià)格下跌、產(chǎn)值縮水,加上記憶體市場成長動能趨緩,預(yù)估今年全球半導(dǎo)體市場成長率將由原來的16.3%下修至13.9%,市場規(guī)模達(dá)6,332.38億美元,較原先預(yù)期的6,464.56億美元調(diào)降2.0%。2023年市場成長率則自5.1%下修至4.6%,市場規(guī)模達(dá)6,623.6億美元,較原先預(yù)期的6,796.5億美元調(diào)降2.5%,雖然如此,今、明總體市場規(guī)模仍將續(xù)創(chuàng)新高。


          隨著動態(tài)隨機(jī)存取記憶體(DRAM)及儲存型快閃記憶體(NAND Flash)供給過剩,價(jià)格走跌,今年下半年價(jià)格恐將持續(xù)走跌,因此,WSTS原本預(yù)估今年全球記憶體市場產(chǎn)值年增率達(dá)18.7%,明年再成長3.4%,大幅下修今年全球記憶體市場產(chǎn)值年增率為8.2%,明年下修至0.6%。這波預(yù)測修正也包含微處理器(MPU)、微控制器(MCU)等微元件市場成長率,由原先預(yù)期的11.4%下修至5.9%,明年成長率由5.3%調(diào)降至3.6%。不過,WSTS卻反向調(diào)升模擬元件2022年市場年增率,由19.2%上修至21.9%,明年成長率則由5.7%上修至6.4%。


          WSTS表示,今年半導(dǎo)體市場仍有機(jī)會超過6,000億美元(約合新臺幣17.8兆元)。主要類型芯片多出現(xiàn)雙位數(shù)年成長,其中,邏輯IC產(chǎn)值可望成長約24.1%,模擬IC成長約21.9%,感測器成長約16.6%,光電子成長約0.2%。以地區(qū)來看,亞太地區(qū)預(yù)計(jì)成長10.5%、美洲23.5%、歐洲14%、日本14.2%。


          IC Insights則預(yù)估,隨著5G手機(jī)出貨量增加,相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施到位,2022年通訊產(chǎn)業(yè)將占模擬IC銷售的最大部份,其中,無線通訊應(yīng)用將占整體模擬通訊領(lǐng)域銷售額的91%,有線通訊應(yīng)用則占9%。由于手機(jī)、筆電及各類行動裝置的電池供電系統(tǒng)都需要這類芯片調(diào)節(jié)電源,避免裝置運(yùn)作時(shí)溫度過熱,同時(shí)延長電池壽命,加上這些芯片還具有通訊介面、顯示器背光等調(diào)節(jié)功能,市場整體需求仍相當(dāng)大。

          混合模擬數(shù)位IC當(dāng)?shù)溃M芯片市場的「4個(gè)最」

          IC市場又可分為四大產(chǎn)品別:模擬、邏輯、記憶體和微型元件,近兩年芯片短缺潮中最短缺的是模擬和電源管理芯片。工研院電子與光電系統(tǒng)研究所所長張世杰指出,如今已經(jīng)沒有純粹的數(shù)位IC或模擬IC,多是混和模擬數(shù)位IC,但還是存在純粹的記憶體IC,如Flash、Dram,只能區(qū)分?jǐn)?shù)位導(dǎo)向設(shè)計(jì)IC,以制程微縮達(dá)到面積、速度、功耗優(yōu)化等效益,也包含時(shí)脈、傳輸、電源調(diào)控等大量模擬電路;非數(shù)位導(dǎo)向設(shè)計(jì)IC(模擬IC)則特別要求高精度、低雜訊等品質(zhì),也會借重大量數(shù)位電路以達(dá)演算法校正。


          張世杰進(jìn)一步說明,目前工業(yè)應(yīng)用上多為「少量多樣高規(guī)」,是典型模擬芯片市場?!父咭?guī)」指的是具備精確度、大電壓范圍、極高速(射頻)、極低功耗、低雜訊等特性。隨著智能制造每年以10%的年復(fù)合成長率發(fā)展,工業(yè)應(yīng)用成為「最需要」模擬芯片的市場。由于各式機(jī)臺具有獨(dú)特的智能制造規(guī)格與特性,加上少量多樣制程要求,勢必帶動芯片需求與成長性。


          汽車產(chǎn)業(yè)中以半導(dǎo)體為主的先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)未來5年有20%的年復(fù)合成長率;電動車每年則以2%的滲透率持續(xù)成長;車用芯片年產(chǎn)值約600億美元,具有10%年復(fù)合成長率的實(shí)力,所以電動車是「最具成長性」的市場。以成長快速的電動車為例,一臺電動車保守估計(jì)需要500-1,500顆芯片,甚至福特Focus新款電動車需要高達(dá)3,000顆芯片。隨著電動車需求量逐年攀升,勢必帶動電池、開關(guān)、控制電路、雷達(dá)、光達(dá)等感測需求,以及一系列芯片的成長性。


          通訊領(lǐng)域每年有15億支手機(jī)需求,市場規(guī)模穩(wěn)定,約可造就300億美元的模擬(射頻前端、電源)芯片產(chǎn)值,也是「最穩(wěn)定」的市場;PC/NB類市場每年約有3億臺出貨量,隨著新IO規(guī)格的推出,周邊產(chǎn)品的模擬芯片需求上看100億美元,稱得上是「最小兵立大功」的市場。


          此外,低軌衛(wèi)星大量布署并持續(xù)快速增加,地面應(yīng)用多元擴(kuò)展,從現(xiàn)今的固定式地面站,逐步擴(kuò)展到車載、個(gè)人裝置到衛(wèi)星IoT裝置,隨著地面接收站愈來愈多,不論是車載或個(gè)人裝置都需要模擬芯片,潛力無限,值得關(guān)注。

          10大模擬芯片供應(yīng)商占據(jù)半壁江山

          模擬芯片進(jìn)入門檻高,似乎全是IDM廠的天下。IC Insights 發(fā)布的前10大模擬芯片供應(yīng)商銷售額、市占率排行,2020年與2021年相差不大,前三名為德儀(TI)、亞德諾(ADI)、思佳訊(Skyworks)。


          德儀(TI)2020年模擬芯片占事業(yè)比重的75%,銷售額達(dá)108.86億美元,年增9%,市占率達(dá)19%,其中,約有一半制程為12吋晶圓。德儀已于美國德州謝爾曼(Sherman)興建全新12吋(300mm)半導(dǎo)體晶圓廠,預(yù)計(jì)2025年投產(chǎn),新的晶圓廠將加入現(xiàn)有12吋晶圓廠陣營,包含位于德州達(dá)拉斯(Dallas)的DMOS6、德州理查森(Richardson)的RFAB1及RFAB2;位于猶他州李海(Lehi)的LFAB預(yù)計(jì)2023年初投產(chǎn)。

          圖片亞德諾(ADI)市占約9%,2017年并購Linear后,取得電流感測器、云端用高電流等新市場,營收比重以工業(yè)為主(約53%),其次是通訊(約21%)、汽車(約14%),及消費(fèi)性電子(約11%)。思佳訊(Skyworks)受惠于無線通訊產(chǎn)品需求成長,以及5G、Wi-Fi 6技術(shù)升級,市占率達(dá)7%。

          歐洲三大供應(yīng)商英飛凌(Infineon)、意法半導(dǎo)體(ST)、恩智浦(NXP)2020年全球市占率合計(jì)17%,其中,英飛凌受惠于汽車、電源等感測器需求升溫,表現(xiàn)優(yōu)于意法半導(dǎo)體及恩智浦。至于美信(Maxim)已被亞德諾(ADI)收購。


          安森美(ONSemi)在功率半導(dǎo)體的發(fā)展僅次于英飛凌(Infineon)與德儀(TI),產(chǎn)品包含功率元件、感測器及電源管理,終端應(yīng)用則涵蓋車用、醫(yī)療、消費(fèi)性電子、工業(yè)、通訊與云端等領(lǐng)域,又以汽車(約37%)為大宗,工業(yè)次之(約28%)。微芯片科技(Microchip) 產(chǎn)品主要應(yīng)用于汽車、軍事、航太、通訊、電腦、制造業(yè)及消費(fèi)性電子等領(lǐng)域。日本IDM大廠瑞薩電子(Renesas)2021年起維持晶圓廠輕減(fab-light)策略,擴(kuò)大委外代工,以提高微控制器(MCU)及功率半導(dǎo)體的供貨能力,希望2023年前將MCU供貨量提高50%。


          Gartner統(tǒng)計(jì),2020年全球車用半導(dǎo)體總產(chǎn)值約374億美元(約合新臺幣1.05兆元),其中,英飛凌、恩智浦、瑞薩、德儀及意法半導(dǎo)體等5大IDM即占43%,尤其英飛凌市占率達(dá)11.6%,為車用半導(dǎo)體龍頭。


          張世杰觀察,模擬芯片全球前10大IDM公司都有母國強(qiáng)大應(yīng)用體系支撐,如美系-國防工業(yè),歐、日系-汽車工業(yè)。美系廠在太空、軍工產(chǎn)業(yè)支持下,在規(guī)格、操作環(huán)境上極致發(fā)展,并將產(chǎn)品輸出管制,保持自身優(yōu)勢及對下游的引響力。


          歐日系廠運(yùn)用自身強(qiáng)大的汽車產(chǎn)業(yè)能量,從開發(fā)導(dǎo)入到安全法規(guī),排除外來競爭,也累積芯片開發(fā)至整車系統(tǒng)工程的能量。不過,模擬芯片重視規(guī)格,從制程、設(shè)計(jì)、構(gòu)裝必須偕同優(yōu)化,驗(yàn)測也需借重自測程序,IDM一定程度上必須垂直整合,以韓國為例,韓國現(xiàn)代汽車(HYUNDAI)全球成長快速,逐步復(fù)制歐日車用IC策略。

          展望2022年下半年或2023年,模擬芯片的未來趨勢還可以觀察哪些指標(biāo)?

          張世杰指出,近期超微半導(dǎo)體(AMD)市值已超越龍頭英特爾(Intel),AMD的成功引出新的機(jī)會點(diǎn),代表在摩爾定律推進(jìn)下,還有其他多元進(jìn)展方案有待發(fā)掘與挑戰(zhàn),多芯片異質(zhì)整合有機(jī)會在性能及成本上找出甜蜜點(diǎn)。模擬芯片是以規(guī)格導(dǎo)向,不追隨摩爾定律,過往都和數(shù)位芯片做出明確的產(chǎn)品區(qū)隔,「透過異質(zhì)整合,可以將多樣態(tài)芯片整合,做到系統(tǒng)及封裝單元,這將是未來的產(chǎn)品趨勢?!?/span>


          此外,世界級的芯片廠商如蘋果(Apple)、超微、英特爾、高通(Qualcomm)、聯(lián)發(fā)科技(MTK)等已透過各式垂直、水平排放整合多芯片以進(jìn)行高效能運(yùn)算,未來可密切注意這些大廠的發(fā)展動態(tài),隨時(shí)掌握電源管理IC(PMIC)、IO芯片(IOIC)的最新整合進(jìn)程。


          圖片


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