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來源：中國電子報 特約撰稿 莫大康 全球半導體業自2010年增長32.5%之后，一直小幅徘徊。業界較為一致的觀點是，半導體產業已趨成熟，很難再有兩位數以上的增長。然而據WSTS公布的數據，2014年全球半導體業增長達9.9%，達到3358億美元，連續兩年刷新歷史最高紀錄，讓業界始料未及。2014年增幅最大的是美洲，增長12.7％；其次是亞太地區，增長11.4％；第三是歐洲，增長7.4％。 存儲器是半導體產業的風向標。從SIA公布的2014年銷售額可觀的產品看，存儲器產品的銷售額2014年總計增長18.2％，達到792億美元。其中增長率最高的產品是DRAM，較上年增長34.7％。另外，功率晶體管增長16.1％，達到119億美元；分立器件增長10.8％，達到202億美元；模擬器件增長10.6％，達到444億美元。 定律還能走多遠？ 主流觀點是產業呈現轉折點時，每個晶體管的成本不下降，反而上升。 英特爾對于產業的貢獻主要有3個方面：一是90納米制程時的SiGe形變硅技術，二是45納米制程的高k金屬柵（HKMG）技術，三是22納米制程時的3D finFET技術。 眾所周知，推動尺寸縮小的根本原因是進到下一代工藝制程節點時，它們的晶體管制造成本能持續減少近50%（在功耗幾乎不變的條件下）。但是當尺寸縮小到28納米時出現了不同聲音，業界的主流觀點認為產業開始呈現轉折點，由此每個晶體管的成本沒有下降，反而上升。由于工藝制程及芯片制造商的不同，對于28納米時晶體管成本上升的看法并非一致，如英特爾就認為晶體管成本仍能持續地下降。 但是定律還能走多遠的問題已經提上議程。到目前為止，由于EUV光刻設備的一再推遲，業界盡可能地把193納米浸液式光刻技術發揮至極限。至20納米制程時，傳統的光學光刻已達極限，必須采用兩次圖形曝光技術的輔助，導致光刻制造成本急速上升。原本以為至14納米制程節點時，光學方法的尺寸縮小將達盡頭，但是業界沒有喪失信心而越過了它。如今來看，產業界越過10納米已無大的障礙，至多增至3次，甚至4次圖形曝光技術。 英特爾的YanBorodovsky提出報告認為，采用圖形間距的分隔技術（多次圖形曝光技術）可能延伸摩爾定律至5納米，并認為英特爾在圖形尺寸縮小方面已能彌補光刻成本的增加。另外，在2015年SPIE先進光刻技術年會上，ASML稱臺積電已在它的NXE 3300B EUV光刻設備上單天曝光超過1000個硅片。這預示著EUV光刻機有可能很快步入量產應用，即光源功率超過90瓦在24小時內曝光超過1022硅片。雖然EUV光刻技術在不斷進步，但是仍有光源、光刻膠及掩膜等問題。 三大巨頭工藝制程競賽升級 英特爾、三星及臺積電在工藝制程競賽中呈現勢均力敵狀態。 縱觀全球三大巨頭，英特爾、三星及臺積電在尺寸縮小競賽中不干示弱。應該承認英特爾自22納米finFET開始暫時領先，目前它已是14納米的第二代finFET技術。 臺積電則是走了一步獨特的險棋，它由20納米制程先過渡到16納米制程，然后一步躍至10納米。目前關鍵在于它的16納米finFET制程成本能否具有優勢。根據業界消息，臺積電的中科晶圓廠在2018年年底月產能將達到9萬片，采用10納米節點或更先進工藝技術。 三星讓業界刮目相看，出人意料地提前過了14納米finFET關。在今年ISSCC會上，三星已搶在英特爾之前，展示了全球首次的10納米finFET制程。三星今年還推出了14納米的Exynos7420處理器。蘋果計劃在它的Mac筆電上用自己設計的A10x處理器，A10x將采用10納米finFET制程，預期能在2016年量產，可能由三星100%接收訂單。 未來的10納米工藝也會運用到DRAM和3D V-NAND芯片上，三星不會放棄任何在移動領域做存儲霸主的機會。三星表示，在2016或2017年之前暫時可能不會量產10nm工藝。也就是說，首款采用14nm芯片Exynos的智能手機Galaxy S6，在先進工藝方面的優勢可能會維持兩年。為此，三星投資136億美元的Line 17將于今年6月開工。 另外三星在今年ISSCC會上還曝出驚人消息，它確認開始3.2nm FinFET工藝的研發，通過所謂的EUV遠紫外光刻技術、四次圖形曝光技術和獨家途徑，實現工藝更細微化。三星高調指出，它將繼續推進至5nm工藝制程，因為他們認為“根本沒有困難”，而且進一步微細化也有可能很快實現。 不管如何，英特爾、三星及臺積電在工藝制程競賽中是一浪高過一浪，目前的態勢是勢均力敵，都聲稱在2017年時能進入10納米制程的量產。而對于7納米制程，目前具體的工藝技術路線每家企業尚不好回答。 未來增長持續強勁 未來全球半導體市場的主要推手將轉向物聯網、移動裝置及無線連接。 盡管摩爾定律逼近極限，近年來產業增長的主要推手，如智能手機及平板電腦的市場需求也顯乏力，但全球半導體業增長態勢仍是持續強勁，未來市場的主要推手將轉向物聯網、移動裝置及無線連接。 從投資角度來看，據VLSI的最新預測，全球半導體固定資產投資2015年預計達737億美元，同比增長3.7%。而且投資的集中度再次提高，排在前7位的占比達71%，相比2010年僅56%。研調機構IC Insights預估，在2009年~2019年間，受益于物聯網、移動裝置及無線裝置分享數據，全球IC的年均復合增長率可達4.1%，并預測2015年全球半導體市場將增長3.4%。 “數字革命才剛剛開始，未來5年要比過去的這40年還要多7~8倍�！蔽磥�5年到底會有什么巨大的革命發生？一是云和大數據。數據的儲存，跟它所帶來的數據挖掘和理解，將帶來一個巨大的革命。二是物聯網，萬物互聯。未來5年，PC、手機、平板、可穿戴設備以及聯網的電視、汽車等，整個加起來將有400億臺設備。 半導體教父張忠謀認為，半導體業如能掌握以下3個關鍵技術，將可以抓住物聯網市場。首先是先進系統級封裝技術。由于物聯網比手機更強調輕薄短小，因此需要將不同制程和功能的晶片，利用堆疊的方式全部封裝在一起，縮小體積。因此能提供完整系統封裝和系統模組整合能力的封測廠商，可望大大受惠。其次，穿戴式裝置等物聯網產品需要更低的耗電量，功耗必須是智能手機的1/10，且最好一周只要充一次電，所以超低功耗技術要努力開發。再次，搭配健康管理、居家照護、安全監控、汽車聯網等情境，各式各樣感測器應用普遍，用來測量人體溫度、血壓、脈搏，感測環境溫濕度或車輛間安全距離等，促進感測器相關的技術以及制程開發。 另外，在物聯網的產業鏈中，最賺錢的不一定是半導體公司，而可能是能管理整個生態系的公司，包括Google、Amazon、Apple、騰訊、阿里巴巴、華為、思科等，或者是創新商業模式的產業紅人。 |
