2023半導(dǎo)體：未來(lái)十大趨勢(shì)預(yù)測(cè)

本文來(lái)自浙商科技·行業(yè)專(zhuān)題報(bào)告“2023年半導(dǎo)體未來(lái)十大趨勢(shì)預(yù)測(cè)”，基于2023年消費(fèi)芯片的庫(kù)存拐點(diǎn)和國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體的國(guó)產(chǎn)化率拐點(diǎn)行情，提出對(duì)2023年半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的十大預(yù)測(cè)。

預(yù)測(cè)一：成熟工藝將成為國(guó)內(nèi)晶圓廠擴(kuò)產(chǎn)主力軍

TrendForce集邦咨詢(xún)顯示，2021年晶圓代工廠中，成熟制程仍占據(jù)76%的市場(chǎng)份額。2022年全球晶圓代工廠年增產(chǎn)能約14%，其中十二英寸新增產(chǎn)能當(dāng)中約有65%為成熟制程（28nm及以上）。以全球視角來(lái)看，成熟工藝仍是主流：

1、全球視角：世界三大晶圓代工巨頭（臺(tái)積電、聯(lián)電、格芯），成熟工藝約占總產(chǎn)能的74%。

① 臺(tái)積電：成熟工藝約占產(chǎn)能的64%，占銷(xiāo)售額的34%。預(yù)計(jì)臺(tái)積電產(chǎn)能為120萬(wàn)片/月（12英寸），16nm/7nm/5nm的產(chǎn)能約為13.7/17.8/12.0萬(wàn)片，先進(jìn)制程產(chǎn)能約為43.5萬(wàn)片/月，占比36%。到2025年其成熟和專(zhuān)業(yè)節(jié)點(diǎn)的產(chǎn)能將擴(kuò)大50%。

② 聯(lián)電：放棄先進(jìn)制程，專(zhuān)注成熟工藝。聯(lián)電在2018年宣布不再投資12nm以下的先進(jìn)制程，自此專(zhuān)注在成熟工藝擴(kuò)大市場(chǎng)。目前聯(lián)電產(chǎn)能為40萬(wàn)片/月（12英寸），全部集中在成熟工藝。此外，公司于21年投入約36億美元擴(kuò)大28nm芯片產(chǎn)能。

③ 格芯：成熟工藝產(chǎn)能約占83%，退出10nm以下先進(jìn)制程。格芯于2018年宣布退出10nm及以下的先進(jìn)制程的研發(fā)，目前擁有的先進(jìn)制程為12nm。預(yù)計(jì)目前格芯產(chǎn)能約為20萬(wàn)片/月（12英寸），擁有先進(jìn)制程的紐約fab8約占17%。

• Chiplet可以大幅提高大型芯片的良率：在高性能計(jì)算、AI等方面的巨大運(yùn)算需求，使得整個(gè)芯片晶體管數(shù)量暴漲，芯片的面積也不斷增大，固有不良率帶來(lái)的損失增大。而Chiplet可以切割成獨(dú)立小芯片，有效改善良率，降低不良率帶來(lái)的成本增長(zhǎng)。
• Chiplet可以降低設(shè)計(jì)的復(fù)雜度和設(shè)計(jì)成本：如果將大規(guī)模SoC按不同模塊分解成芯粒，做到類(lèi)似模塊化設(shè)計(jì)，可以重復(fù)利用在不同的芯片產(chǎn)品中。這樣可以大幅降低設(shè)計(jì)難度和成本，并且有利于后續(xù)產(chǎn)品的迭代，加速產(chǎn)品上市周期。
• Chiplet可以降低芯片制造成本：SoC中主要是邏輯計(jì)算單元依賴(lài)于先進(jìn)制程提升性能，Chiplet化后可以根據(jù)不同的芯粒選擇合適的制程，分開(kāi)制造，再用先進(jìn)封裝進(jìn)行組裝，極大的降低了芯片的制造成本。

• 能用芯片：135-28nm，對(duì)應(yīng)3G手機(jī)、家電、消費(fèi)電子產(chǎn)業(yè)
• 夠用芯片：14-7nm含chiplet，對(duì)應(yīng)4G手機(jī)、L2輔助駕駛、普通座艙
• 好用芯片：7-2nm的尖端工藝，對(duì)應(yīng)5G手機(jī)、L5無(wú)人駕駛、高級(jí)座艙

• RF-SOI（射頻絕緣體上硅）：相較于傳統(tǒng)的GaAs和SOS技術(shù)，不僅成本更低、集成度更高，還發(fā)揮了SOI材料結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，所實(shí)現(xiàn)的器件具有高品質(zhì)、低損耗、低噪聲等射頻性能，主要用于制造智能手機(jī)和無(wú)線通信設(shè)備上的射頻前端芯片。
• FD-SOI：FinFET和FD-SOI是發(fā)展先進(jìn)工藝（28nm以下）的兩大解決方案。FinFET技術(shù)路線的先進(jìn)工藝帶來(lái)了工藝復(fù)雜、工序繁多、良率下降等問(wèn)題，使得在28 nm以下制程的每門(mén)成本不降反升。FD-SOI技術(shù)路線逐漸得到業(yè)界關(guān)注。
• 理論上，利用DUV光刻機(jī)制造的FD-SOI產(chǎn)品，可以達(dá)到與采用EUV光刻機(jī)制造的FinFET產(chǎn)品相當(dāng)?shù)男阅堋?/span>

• RISC-V可以滿足國(guó)產(chǎn)CPU架構(gòu)自主可控需求。不同于x86、ARM等國(guó)外商業(yè)公司壟斷的私有指令集架構(gòu)，RISC-V最大的特點(diǎn)是開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)化，是CPU技術(shù)變革的一次絕佳機(jī)遇，能夠很好的調(diào)節(jié)軟件普適生態(tài)和CPU國(guó)產(chǎn)自主可控的雙重需求。RISC-V生態(tài)體系也因此正在全球范圍內(nèi)快速崛起，成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)及物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計(jì)算等新興應(yīng)用領(lǐng)域的重要?jiǎng)?chuàng)新焦點(diǎn)。
• RISC-V全球化立場(chǎng)鮮明。2019年，RISC-V基金會(huì)因?yàn)閾?dān)憂美國(guó)的貿(mào)易法規(guī)而搬到了瑞士，并更名為RISC-V International，進(jìn)而該開(kāi)源社區(qū)的代碼上傳下載可不受美國(guó)出口管制。目前RISC-V基金會(huì)的22個(gè)主要成員中有12個(gè)來(lái)自中國(guó)，占比超過(guò)50%。其中包括華為公司、阿里巴巴集團(tuán)、中科院計(jì)算所等知名企事業(yè)單位。
• IP是實(shí)現(xiàn)芯片設(shè)計(jì)國(guó)產(chǎn)化的必經(jīng)之路。IP作為深層關(guān)鍵要素，對(duì)于基礎(chǔ)軟件、芯片設(shè)計(jì)等淺層要素，以及代工制造、封裝測(cè)試等中層要素，乃至芯片全產(chǎn)業(yè)鏈都是不可或缺的存在。當(dāng)前產(chǎn)業(yè)界90%以上的SoC都是采用以IP核為主而進(jìn)行設(shè)計(jì)的，大量復(fù)用IP核代碼和專(zhuān)利等硅知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
• 基于RISC-V的CPU IP將迎來(lái)歷史性發(fā)展機(jī)遇。目前我國(guó)絕大部分的芯片都建立在國(guó)外公司的IP授權(quán)或架構(gòu)授權(quán)基礎(chǔ)上。近年來(lái)美國(guó)對(duì)華科技產(chǎn)業(yè)限制層出不窮，IP和芯片底層架構(gòu)國(guó)產(chǎn)化替代已經(jīng)迫在眉睫，必須實(shí)現(xiàn)深層要素的國(guó)產(chǎn)化才能實(shí)現(xiàn)全棧要素創(chuàng)新。RISC-V憑借其開(kāi)放優(yōu)勢(shì)有望成為IP獨(dú)立自主的關(guān)鍵根技術(shù)。
• 2023年將成為RISC-V的高性能計(jì)算元年。截至2022年末，我國(guó)大約有50款不同型號(hào)的國(guó)產(chǎn)RISC-V芯片量產(chǎn)，應(yīng)用場(chǎng)景集中在MCU、電源管理、無(wú)線連接、存儲(chǔ)控制、物聯(lián)網(wǎng)等中低端場(chǎng)景。而目前已有多家創(chuàng)新企業(yè)計(jì)劃在2023年發(fā)布對(duì)標(biāo)64核高性能的服務(wù)器級(jí)處理器，應(yīng)用領(lǐng)域也有望從專(zhuān)業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景逐步拓展到通用計(jì)算場(chǎng)景。

來(lái)源：光刻人的世界