ASML眼中的下个半导体产业十年


电子发烧友网报道(文/周凯扬)作为把控着半导体产业命脉“EUV光刻机” 的唯一厂商,ASML对于产业趋势的洞察无疑要超出其他企业。在近日举办的投资者大会上,ASML就半导体行业下个十年的趋势进行了透彻的分析和预测。

从整个半导体行业的总值来看,ASML直接引用了3家分析公司的数据,包括SEMI、TechInsights和McKinsey,他们给出的2030市场规模在1万亿到1.3万亿美元之间。而目前的总值在0.6万亿美元左右,所以从目前的预测来看,无论如何,10年后半导体市场规模都会再翻一倍。

各个国家与地区追求的技术主权

在形容去年的芯片短缺供应链断裂问题时,ASML首席执行官 Peter Wennink称其为1973年石油危机重演,这并非石油短缺引发的问题,但却依然出现了危机的局面。2021年的半导体危机,很大程度上也受限于全球半导体产业被疫情影响,而不是原材料消耗殆尽所引发的问题。
在去年供应链紧张的局面发生后,各国很快就意识到所谓的全球供应链在疫情这样的全球危机下并不算牢靠,所以纷纷开始追求所谓的“技术主权”。如果不能牢牢地将其抓在手里,难免会步步受制于人,而这对于ASML无疑是利好。
美国推出了著名的芯片法案,金额高达520亿美元;欧洲推出了芯片法案,同样高达460亿美元;中国大陆的大基金第一期和第二期总规模超过了500亿美元,还推出了一系列减税政策,中国台湾也开始优先为晶圆厂供应土地和能源;韩国推出了所谓的“韩国半导体腰带”战略,引入了对半导体公司的免税额度,并计划在2030年吸引4500亿美元的私人投资。
在ASML看来,这还只是一个开始,要想实现一定的技术主权,在当下的半导体产业增长率下,意味着从国家层面上需要加倍投入。而且这里指代的技术主权还不是指打通整个半导体产业链,而是不被整个产业甩开太远。

不同工艺的增长点在哪?

我们已经在手机SoC上经历了一代又一代的先进工艺,虽说看起来这一块的增长已经放慢了脚步,但ASML目前更看好的其实是其他手机芯片从成熟工艺往先进工艺的演进。ASML列出了今年6月份台积电技术研讨会上发布的数据,其中就提到了智能手机和消费电子上其他芯片带来的增长。
比如CIS或MEMS传感器,目前已经到了28nm的工艺节点上,未来走向先进工艺会带来更多的增长。而射频IC目前最快已经走到了6nm这个先进工艺节点上,在Wi-Fi、蜂窝等技术走入下一个阶段后,也会紧随逻辑IC用上更先进的工艺。再者就是音频/视频芯片以及PMIC芯片,两者目前尚处于22nm和40nm的阶段,不过未来在8K普及,独立PMIC转向智能PMIC后,也可能会一并引入先进工艺。
搭载先进工艺产品数量的其他增长来源来自服务器和AR/VR头戴设备,这两者其实在先进节点的利用进度上都已经快赶上手机SoC了,但从Gartner等机构今年的分析来看,均会在未来拥有更高的增长率。
至于成熟工艺的增长,ASML用到了来自英飞凌和台积电的数据,主要还是来自智能电网和汽车这两大市场。在ASML自己的分析中,使用28nm及以上成熟量产工艺的产品在6年间增长了40%,这也意味着DUV的出货量短期不会出现下滑,但相对出货量增长率和单机器的生产效率来说,还是要弱于EUV的。

技术演进需要更先进的半导体设备

ASML的重心并没有全部放在制造和售卖光刻机上,也在和全球顶尖的研究中心IMEC深入探索半导体技术的极限。从IMEC给出的路线图来看,2nm、3nm都已经是第一阶段的产物了,未来2036年的目标是实现2埃米,晶体管结构也会转变为CFET。
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而在存储技术的发展上,也并没有出现瓶颈。以DRAM为例,三星目前D1a的产品已经开始量产,而D1b的产品已经进入开发阶段,D1c、D0a的产品已经开启了研究,最终会在2023年走到D0c这个节点,在高内存密度和低供电电压上实现质的飞跃。
NAND也是如此,美光176层的NAND或许已经可以满足目前不少数据中心的存储需求了,但在ASML的预测中,我们将会在2030年迎来500层以上的NAND产品,这样的闪存在性能和密度都将是史无前例的,而ASML这样的设备厂商,无疑将成为这些技术演进的最大受益者。

设计方向的改变意味着更多的晶圆需求

先进工艺在放慢脚步后,芯片设计厂商找到了新的方式来平衡能耗与性能,那就是更大的芯片面积。“高能效”已经成了整个半导体产业的新准则,可面临工艺突破速度减缓,只靠高能效给终端产品的营销带来了不少困难,尤其是在与上一代产品的性能对比时。
所以对于一些对于芯片面积宽容度更高的产品,诸如电脑芯片、服务器芯片等,就有了靠堆面积来增加性能的方法,比如苹果的M1系列芯片、英伟达的GPU、英特尔的CPU等。根据ASML的分析,在工艺、架构不变的前提下,降低芯片电压,提高能效比,还能维持相同的性能,至少需要原来1.2倍以上的芯片面积,如果想要更高的芯片性能,那就只能继续往上堆了。
随着前进1nm带来的性能提升越来越少,或许未来堆面积才是大趋势,这样哪怕出现芯片出货量下降的情况,但晶圆的需求量还是在往上走的,这正是晶圆厂们仍在坚持扩大产能的原因之一,也是ASML仍然看好自己未来营收的原因之一。

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2022-11-07 10:15:39


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