產業發展

半導體產業 - 全球市場現況、主要發展趨勢(2023-2028年)

最後更新於: April 23, 2024

半導體產業的發展如何?

在2020-21年間,基於遠距教學、工作、以及相關受疫情所導致之因素,進而使半導體的需求大幅增加,而這一供需不匹配的環境,更是創造了全球晶片危機,不論是電腦、工業機器、抑或是汽車等產業,都受到龐大的衝擊。

在這一期間,半導體也得到了高速的增長動能,在2021年初期間,半導體銷售更是一度增長到30%多的成長幅度。然而隨著這一短期需求增幅的放緩,2022年間,電腦、手機等半導體主要應用領域的銷售大幅縮減,雖然電信業基建的投資發展也使銷售不至於走入衰退,同時再加上各國逐漸趨向貿易保護主義之因素,也讓半導體整體產業依然獲得健康增長,以支撐持續性的資本投資。

短期內,半導體的發展預計將持續走緩,隨著疫情減輕(減少了相關電子設備之需求)、疫情後消費趨緩(積壓需求的釋放)、通膨狀況、以及隨著解封後,消費者逐漸將更多消費轉移至服務支出(旅遊、餐廳、社會活動)等因素。即便在一些環境中,譬如汽車、資料中心等仍然對於半導體的需求依然難以被充分滿足,然而晶片既存的囤貨狀況,以及各種總經因素考量,也難以支撐半導體市場成長增速。

然而長期來看,半導體市場在整個發展仍然非常樂觀,不論是各國基礎建設的數位化、對於運算逐漸增大的需求、電動車的逐漸普及、以及各個面向的數位經濟發展等,都將建立在半導體價值鏈的基礎之上。

半導體產業的定義為何?

  1. 半導體設備
  2. EDA
  3. 電子材料
  4. 無晶圓廠半導體
  5. 晶圓代工
  6. 半導體整合製造(IDM )

重點趨勢

在所有產品領域,半導體公司都在努力創新,因為更快、更強大的芯片和先進設備有助於在所有價值鏈領域產生更大的銷售額。擁有最獨特技術和產品的公司很可能成為全球冠軍。在跨行業分析中,半導體行業的研發支出僅次於製藥和生物技術(以營業額的百分比計算)。當我們檢查半導體業者的領先企業時,我們發現他們通常通過將以下策略納入其研發計劃而取得成功。

專注於尖端芯片和製造它們所需的機器

對於半導體製造商而言,傳統上創建更小的節點尺寸是成功的途徑。幾十年來,隨著半導體公司不斷縮小技術節點的尺寸,芯片上的晶體管數量每兩年翻一番——這是摩爾定律預測的速度。然而,近年來,由於技術挑戰隨著行業接近單個芯片上可包含的晶體管數量的物理極限而增加,因此翻倍的速度有所放緩。儘管如此,公司仍將嘗試推動這項技術,因為到 2025 年,對具有最小節點(7 納米 (nm) 及以下)的芯片的平均需求增長將比供應增長高 4 個百分點。

節點大小的重要性因設備細分而異,某些類別對前沿芯片的需求將比其他類別增長更多。由於客戶期望計算密集型應用程序具有高性能,因此以最小的可用技術節點設計芯片的半導體公司可能在這些領域具有明顯的優勢。在其他領域,更大的節點通常更合適,因為客戶對當前的芯片性能感到滿意或需要特定功能,例如快速切換,並且認為轉向更小的節點尺寸幾乎沒有優勢。

設備製造商可以通過創造實現領先創新所需的機器來獲得增長。此外,他們可以創建包含先進技術的設備,以優化過程控制以及產量監控和提高。

對特定成熟節點(40 至 65 nm)的需求也高於平均水平,因為它們用於汽車和其他關鍵產品。然而,從歷史上看,它們的利潤率往往較低,因此有時難以支持擴大成熟節點容量的商業案例。如果新建晶圓廠,高昂的前期成本將意味著公司最初從這些晶圓廠獲得的利潤將低於現有資產折舊晶圓廠的利潤。為了確保長期穩定的回報,玩家可以努力從客戶那裡得到堅定的承諾,以保證新晶圓廠一旦上線就具有高利用率。

落實差異化之體現

除了縮小結構尺寸外,一些半導體公司還在追求“超越摩爾”的創新,以使其產品與眾不同。例如,一些人正在開發基於矽以外的材料的半導體。碳化矽 (SiC) 和氮化鎵 (GaN) 等化合物半導體材料特別適合需要高功率和高頻率的應用,因為它們限制了能量損失並允許創建更小的外形尺寸。

對提高可持續性和電氣化的推動正在推動 SiC 和 GaN 功率器件的採用,預計這兩個類別的複合年增長率 (CAGR) 將遠遠超過整個功率半導體市場預測的 5% 的增長率(圖表6)。在基本情況下,SiC 器件的年市場增長率預計為 23%,GaN 功率器件的年增長率為 40%。

設備製造商可以通過推出專門用於處理 SiC 或 GaN 的機器來促進創新並抓住新機遇。鑑於對這些機器的需求將低於對主流尖端設備的需求,製造商應仔細審查開發這些最初利基產品的商業案例。代工廠可以為更廣泛的無晶圓半導體廠商提供基於 SiC 和 GaN 的創新。

對創新功能的關注在物聯網等高增長領域可能特別有價值,因為它有助於將產品與競爭對手區分開來(例如,通過優化多個射頻應用所需的快速切換)。一些 IDM 和代工廠已經在成熟節點上開發此類產品。

半導體元件的先進封裝

這些技術在操作過程中提供了更好的熱管理,使公司能夠將半導體組件更緊密地放置在一起。這些芯片具有更多的連接點,可提供更高的數據傳輸率和更好的性能。此外,先進封裝允許半導體公司將成熟和領先的芯片組合在一個集成系統中,用於需要這兩種類型的應用,從而降低成本。這種稱為異構集成的趨勢使公司能夠組合多個較小的芯片,而不是製造一個大芯片。較大的芯片通常具有較低的良率,下降通常會隨著芯片尺寸的增加而縮小,因此異構集成可能會帶來巨大的成本優勢。

2020 年,先進封裝市場價值 200 億美元,預計到 2026 年這一數字將上升到 450 億美元,佔封裝收入的 50% 左右。儘管領先的 IDM 和代工廠正在推動封裝創新,但先進技術也為整個價值鏈中的其他參與者創造了機會,因為它們促進了對新材料和新設備的需求。

客製化晶片

專用集成芯片 (ASIC) 將定義明確的算法和功能集成到其芯片設計中,並針對特定目的進行定制,例如用於人工智能和雲計算。該細分市場最近顯著增長,可能為其他參與者提供良好的機會。想要專注於開發專用半導體的小公司仍然會發現他們的產品需求量很大,即使他們的客戶群相對較小。

ASIC 的客戶群包括許多不同的公司,例如汽車 OEM 和超大規模製造商,他們的需求會有所不同。一些客戶可能決定在內部設計自己的 ASIC,以改進定制、區分他們的產品並縮短交貨時間。然後,他們將直接與鑄造廠合作以滿足他們的製造需求。其他參與者,通常是較小的參與者,更願意讓 ASIC 合作夥伴負責從設計到最終產品所需的所有步驟,因為這需要許多專業能力。

參考資料
作者:經濟小組

我們的經濟小組聚焦在各國的人口結構變化、私人消費、零售狀況、地緣經濟、以及相應的國家貨幣與財政政策進行追蹤與分析

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