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四骑士

半导体行业的未来如何?

去年这个时候,我看了伦敦分析公司Future Horizons的预测。内脏,水晶球和电子表格,我看到他们预测,虽然短期(到2014年)销量将会增长,但从长期来看,该行业的前景似乎不那么乐观。一年过去了,Future Horizons的董事总经理马尔科姆·佩恩(Malcolm Penn)描绘的图景与去年大致相同,对长期前景的悲观情绪更加明显。

首先是好消息:Penn上调了他对ic出货量的预测。他的下行预测为9.8%,上行预测为11.2%。2015年,他的目标是增长15%,甚至更多。

但是,明智的是,这是需要注意的。他的预测是由他的四匹马指导的:经济(在最广泛的意义上),工厂产能(由资本支出表示),单位需求和asp(平均销售价格)。虽然这些显然是相互依存的,但没有数学上的联系,因此不可能建立一个模型。隐藏在这些因素之下的是一种更难衡量的东西——半导体行业的情绪状态。

国际货币基金组织(IMF)对经济的预测并不十分乐观,因为我们仍在努力从2008年金融危机中复苏。欧元区仍在苦苦挣扎——西班牙、意大利和法国都陷入了严重的困境。美国经济增长缓慢,而发展中经济体出现了一些增长。然而,与去年这个时候相比,未来有一个巨大的问号。在过去的12个月里,我们目睹了乌克兰冲突、加沙地带局势升级以及“伊斯兰国”(ISIS)政权的壮大。迄今为止,国际不安全的常用指标——石油价格——一直保持稳定。总体商业信心虽然比去年同期略高,但仍不稳定,这意味着投资决策被推迟。

专注于半导体行业,情况也大同小异。未来的不确定性意味着制造工厂只订购他们所需的最低限度的化学品和晶圆。尽管出货量有所增长,但资本投资却很少。逻辑器件的产能在代工市场接近饱和,而这些器件大部分都是在代工市场生产的。据马尔科姆说,台积电拥有60%的市场份额和所有的利润,在将整个晶圆厂用于生产iPhone 6的苹果A8处理器后,该公司正在放弃业务。不同代工厂之间的制造工艺差异很大,任何为台积电28nm工艺设计的公司都不会找到替代代工厂。这可能会给依赖台积电的小型企业带来严重问题。

如果明年的增长率为15%,那么现在就需要对生产能力进行一些投资,因为装备一个裸露的工厂外壳并提高产量需要12个月的时间。如果你没有一个裸露的外壳,那么你可以期待再花一年的时间来构建它。

SEMI刚刚发布了未来12个月的资本支出预测,并预测,尽管资本支出将会上升,回到2008年之前的水平,但实际产能几乎不会发生变化,因为较老的晶圆厂正在停产。其中一个因素是,大部分的支出都是由代工公司承担的。(佩恩认为,除了英特尔、三星和内存公司,所有采用先进工艺节点(32nm或28nm及以下)的设备都是由代工厂生产的。)拥有较老工艺节点晶圆厂的公司正在关闭这些工厂,或将其转向生产其他产品,甚至像富士通和东芝那样,将其转向种植生菜。

除了缺乏资本支出,该行业还面临其他问题。事实证明,从28纳米到20纳米的转变是困难的,这将增加晶圆上的芯片数量,尽管台积电似乎已经在平面工艺上突破了这一障碍,以制造他们向苹果供应的6000万个A8处理器。

FinFET被吹捧为实现20nm工艺可制造性的一种解决方案,但事实证明,公司更难管理,而且它仍然存在双模制程的生产瓶颈。

长期以来,极紫外(EUV)一直被宣称是实现更紧凑几何形状的方法,但事实证明非常困难,据报道,ASML仍然只能实现相对较低的吞吐量。EUV设备又大又贵。

这就把我们带到了那个不在房间里的大象——450毫米晶圆。尽管全球450mm联盟(G450C)的奥尔巴尼工厂在7月份使用尼康光刻扫描仪展示了完全有图案的晶圆,但尚不清楚使用的是哪个工艺节点。(G450C成员包括IBM、英特尔、三星、Global Foundries和台积电。)但这远远落后于之前公布的生产日期,更不用说几个原型机了。而在其他地方,450mm的热潮似乎已经降温。

佩恩对此有三个理由;

1)台积电(TSMC)、三星(Samsung)和英特尔(Intel)这三家公开承诺发展450mm芯片的公司在去年还有其他优先事项。英特尔的14纳米制程也存在问题,不过佩恩认为这些问题已经远远落后于他们。他们的主营业务个人电脑也在迅速萎缩。

2)台积电一直在开发20nm平面和16nm FinFET工艺。

3)三星在28纳米FinFET方面非常成功,目前已授权给Global Foundries。它还获得了意法半导体28纳米FD-SOI工艺的授权。这是一个严重的震惊,因为尽管STM几年来一直在宣传FD-SOI是一种更简单、更便宜、更高效的工艺,但几乎没有人宣布开始设计。三星似乎在认真对待这件事。

这就引出了另一个问题。去年我曾报道过,欧盟数字议程专员尼莉·克罗斯(Neelie Kroes)为欧洲芯片制造业设定了10/100/20的目标(欧盟投入100亿欧元,工业界投入1000亿欧元,以获得全球半导体制造基地的20%。一个包括三家欧洲芯片制造商(英飞凌、恩智浦和意法半导体)首席执行官在内的欧洲领导小组负责制定实现这一目标的路线图。他们报告的最终版本淡化了20%的企图,没有提到450mm,实际上是在说:“如果你有这么多钱,那就给我们吧;我们知道该怎么做。”

(2005年,英飞凌、恩智浦和意法半导体都在全球前十大芯片供应商之列;2014年,他们全部辍学。)

450mm的另一个问题是,设备制造商期望制造加工设备的人在信任的基础上进行大量投资:相信他们最终会得到订单。芯片制造商不愿签约购买只存在于概念阶段的设备,也不愿共同承担开发成本。在得到明确的客户承诺之前,设备制造商同样不愿继续下去。

阿斯麦则略有不同,它获得了英特尔、三星和台积电的大量投资。不过,这些公司也加入了使用尼康生产实验性450毫米晶圆的联盟。另一个问题是,人们似乎期望450mm也将与一个新的工艺节点相一致。Penn认为,第一批450毫米晶圆将出现在现有的节点上,它们将出现在2018年,而不是2015年。

但在佩恩看来,半导体行业发展的最大障碍不是关于技术及其部署的争论,而是公司董事会缺乏想象力和冒险意愿。在60年代和70年代,一些高层人士做出的决定既有技术依据,也有判断的成分。这造就了一些令人兴奋的产品,当然,偶尔也会出现一些无用的产品。如今,许多决策都是在大量电子表格评估的基础上谨慎做出的,同时还要小心翼翼地考虑,如果出现误判,股东可能会提起集体诉讼。也可以认为,随着企业出售部门和裁员以专注于“核心竞争力”,公司的整体结构并没有重新构建以反映这一点。高层管理人员基本没有受到影响,他们仍然期望拥有同样的、甚至更好的特权和报酬。

尽管如此,在20世纪70年代末,人们普遍认为摩尔定律即将终结,因为当时还不清楚是否有可能制造出几何尺寸低于1微米的晶体管,而且,即使我们能生产出它们,也不清楚它们是否可行。

我们确实制造了它们,而且它们确实发挥了作用,现在人们正满怀信心地谈论4nm工艺节点。我想,尽管供应链紧张、资本支出有限、不愿率先接受新技术、管理总体上怯懦,我们还是能应付过去。

对《四骑士》的一种思考

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