当下,全球半导体设备赛道如火如荼。2024年9月25日至27日,第12届半导体设备年会(CSEAC 2024)在江苏无锡圆满举行,大会开展了1场展览展示会、1场主旨论坛、3场圆桌对话,11场专题论坛、12场新品发布,超200位业界权威嘉宾进行报告演讲,吸引了来自全球32个国家和地区的专家学者、企业领袖及众多行业精英参会。同期,制造工艺与半导体设备产业链联动发展专题论坛九于9月26日在B1馆举行,论坛上15家企业代表嘉宾发表了相关主题演讲,与行业人士共同分享和深度探讨半导体设备细分领域技术研发和行业趋势。
首先是苏州矽视科技有限公司总经理赵焱发表了《电子束量测检测设备赛道》主题演讲,主要介绍了电子束量测检测设备概况、电镜发展历程、电子束应用特点等内容。他指出,在18世纪末、19世纪初,电镜建立了系统化的理论,在20年代到30年代之间,现代电镜整个架构建立起来,SEM(FIB)、TEM、STEM原理样机都已经完成。随着专业自动化的应用推进,市场出现了CDSEM、EBI、DRSEM。其中,CDSEM主要是日立占主导,分辨率已基于饱和,如果不从像差校正来讲,走到1.5nm理论上已是极限,若还考虑到振动、噪声方面,最多能够达到1.7、1.8,另外还要面对亚纳米级、相差修正等挑战。而EBI的进展,从第一代发展到现在最近这一代,采用的冷场已经进入到了亚纳米的级别,Review Sem是综合性的设备,这是多种功能的综合。EBI对于光学检测是一个补充,光学检测也可以看到物理缺陷,但是物理缺陷的分辨率可能不够,电子束检测有很高的分辨率,有更多的缺陷检测的模式,可以把缺陷更准确地定位出来,检测出来也不需要Review。
据了解,矽视科技专注于高端半导体晶圆量检测设备的研发、生产,提供CDSEM、EBI产品。CD-SEM主要是通过对于关键尺寸的采样测量,实现对IC制造过程中,光刻工艺后所形成图形尺寸进行监控,以确保良率。EBI具有大跨度束流成像的电子光学设计,可满足先进工艺节点偏重小束流高分辨率物理缺陷、第三代半导体制造及成熟工艺节点偏重大束流电性缺陷的检测需求,拥有先进多样的充放电控制手段,对特殊工艺及器件的表面进行高频度的荷电调理,满足电性缺陷的高灵敏度检测需求。
上海积塔半导体有限公司供应链管理处总监张汀分享了《半导体制造供应链国产化新进展》,讲解了半导体制造业的供应链、各环节国产化情况等内容。据张汀介绍,集成电路整个产业链关键的三个环节是设计、制造、封装测试,其实制造是属于核心的地位,具备四个密集型的特征,制造端有资金密集型、技术密集型、人才密集型,最关键是风险密集型。从制造端来看,上游供应链主要包括工艺装备和备件、原材料、设计工具三块,其中核心的板块工艺装备和备件,占了80%的集成电路制造投资额。另外按照集成电路整个生产线分为五大功能,增材(生产各种薄膜)、图形生成(把图形转移到硅片上)、减材(去除不必要的材料)、离子注入(材料改性)、量测(保证工艺符合要求)。
张汀指出,晶圆产能的大小跟上游的供应链是正相关的,由此可见上游的需求市场空间非常大。而目前供应链基本上以海外的供应商为主,国内国产化比例基本上都小于30%,所以国产化替代的空间是非常的巨大。从国内整个半导体设备的国产化情况来看,材料方面,衬底、掩模版、靶材和石英件国产化率是比较高的,内部统计超过80%,光刻胶还需要努力。设备方面,目前工艺能力基本上能覆盖28nm,部分设备已经达到了5nm,而减材设备和涂胶显影的国产化比例是比较高的,光刻和量测设备还需要努力。
面对供应链安全问题,张汀向外表示,公司内部制定了策略以应对供应链安全的情况,一是国外成熟设备、材料IP加快采购,潜在卡脖子部件开展战略性备货; 二是国产设备、材料已经在业内批量应用的,直接采购;三是国产设备、材料已有样机,但是装机量不多,量产数据不充分,对此积塔采用Condition demo方式引入,通过一年时间产线验证,看看是否满足需求,如果通过了就直接采购;四是对刚刚研发出来,还没有进入量产的设备和材料,积塔采用free Demo方式展开合作,积塔提供工艺验证平台,直接放在产线上对标成熟设备和材料,加快迭代升级,直接对标性能,如果做得好,满足要求,后面就直接采购。
北京北方华创微电子装备有限公司副总裁李谦发表《薄膜技术与集成电路装备——挑战、机遇与解决方案》主题演讲,分别从整个半导体产业所处的大的产业环境、薄膜技术的发展与挑战等方面介绍。李谦表示,AI正在变革当下社会,引领AI的公司也在变革产业,英伟达从十年间市值从仅占Intel的7%到今天已经是其10倍不止。从AI生态拉动的半导体产业来看,在东南亚报告指出,2030年半导体市场规模预期将达到1万亿美元;另从全球来看,到2026年,12寸Fab的产能达到1000万片,现在全球产能是800万万片左右,工厂数量也会达到210家,中国的产能会占据越来越多的份额,甚至到全球第一。而Fab厂的技术节点,关联到设备投资,在28nm一条5万片的产线大概投资是40亿美金左右,但是到了2nm的晶圆厂,据悉台积电高雄建厂投资高达300亿美元,基本上是7-8倍的量级。整个半导体的投资增加,同时对于高端的装备和材料的使用带来新的增长机遇。
李谦认为,从2020年开始,中国大陆设备投资和扩展的速度在持续加快,现在已经连续四年超过了其他地区,其实再往前看,所占的份额非常小,现在已经占到了34%的市场份额。而薄膜在整个半导体装备里面是稳定在20%-25%的份额。从四个维度理解薄膜技术,有三个是基于晶圆制造,三个里面包括先进LOGIC、存储,存储又分为DRAM和NAND的芯片结构,再一部分是最近一年来发展速度非常快的基于异构集成堆叠的应用。除了应用之外,很多膜层已经不是靠单一的CVD、PVD生长,可能需要的是系统集成,华创可以提供非常多的工艺的组合,也解决很多客户在工艺搭配上的需求。华创在半导体领域可以提供的产品细分多达300多种,其中100多种都是在薄膜应用里面,其薄膜产品包括在ALD、PVD、CVD、EPI部分。
苏州天准科技股份有限公司半导体事业部副总经理阎海滨带来《国产明场纳米图形晶圆缺陷检测设备助力集成电路制造良率提升》主题演讲,分享了半导体工艺的演变、以及天准科技在检测和量测方面的布局等。半导体整个演化工艺从早期的形态发展成FinFET以及未来的GAA,从工艺来说,在28nm以下,SAQP、SALELE、Air-gap增加更多的挑战,整个工艺过程当中器件的结构、材料和图形都有巨大的变化,在一些变化过程中,都会引入新的缺陷和新的缺陷带来良率损失的挑战。
在线缺陷的解决方法包括三部分,Inspection检测,怎么发现缺陷;Review,从发现缺陷,看到缺陷的形态到底是什么;最后是FA看到这个缺陷造成的良率损失到底在什么地方。而怎么解决复杂程度带来的缺陷检测挑战,一方面从检测设备来讲,引入了更宽的波长,在不同波长的情况下,不同材质缺陷反应是不一样的,只有宽波段的波长才能够检测复杂背景的情况下不同材质的缺陷。另外结合不同的选择不同的检测手段和特别工艺的检测方法。从扫描速度来讲,可以增加Stage移动速度,同时增加运算速度;扫描精度来看,波长越短,有可能解析出更小的缺陷。
天准科技是一家专门做明场缺陷检测设备公司,公司产品覆盖整个工艺流程的在线缺陷检测。产品进展上,2023年8月,天准科技正式交付面向12英寸晶圆65~90nm技术节点的宽波段明场缺路检测设备TB1000,目前已经进入量产的阶段;今年7月,公司面向40nm技术节点的明场纳米图形晶圆缺略检测设备TB1500已完成厂内验证,标志着国产半导体高端检测设备实现了新的突破。
无锡纳科鑫科技有限公司代表嘉宾王书卫在《晶圆检测面临的挑战》演讲中指出,2014年中国半导体设备的市场规模大概在43.7亿美金,占全球市场的11.7%,到了2024年设备出现了快速的增长,目前实现了410亿美金的市值。随着中国半导体产业的发展,目前半导体整个生产设备的采购,大部分依靠国外,但中国半导体发展已经有了快速的进步。未来在细分市场晶圆级别的检测当中,供应商的业绩也会随着整个设备市场的增长出现快速的发展。
随着从成熟制程往先进制程方向发展,目前工艺更加精细,产量面临一些挑战,所以整个Wafer检测工序重要性和检测频率也会迅速增加,同时面临重复曝光、更快的检测速度的问题。面临市场,尤其是Wafer级别的检测的技术挑战,无锡纳科鑫提供一系列的解决方案,从2014年就用于2D半导体元器件型号的设备。到目前为止,公司已经可以兼容明场和暗场的检测。公司最新型号AEGIS3,达到30nm,最高检测速度每小时可以达到51片的300毫米12片的晶圆,这个机台可以兼容200毫米跟300毫米的Wafer。同时公司也在研发下一代,预计下一代的产品会在2026年上半年推出,我们会达到15nm,可以满足目前先进制程和成熟制程的需求。
蔡司显微镜卡尔蔡司(上海)管理有限公司业务拓展经理黄承梁带来主题演讲《半导体和先进封装失效分析的挑战和解决方案》,主要关于蔡司显微镜在半导体以及和先进封装失效分析当中的解决方案,以及行业面临的挑战。资料显示,蔡司目前有四个主要的业务部门,分别是半导体制造技术、工业质量与研究、医疗技术、光学消费品市场,显微镜主要是光学质量与研究。在半导体行业里面,公司对接的主要是FA的实验室,是失效分析的部分,目前蔡司是市场上提供最全的显微镜产品设备制造商,设备主要包括光学显微镜到X射线显微镜,X射线显微镜主要做无损的分析。
黄承梁表示,失效分析实验室有四个主要的应用场景用到显微镜,包括光学显微镜(OM)、电性失效分析(EFA),以及用扫描电镜做缺陷结构的观察、形貌的观察,最后是进行物性失效分析,即用FIB做样品的制备,来做进一步高分辨的表征。。从应用场景来说,通过电子束和各种信号查找芯片内部的Open short或者leakage等等一类失效,可以通过热点的方式在图像上表示出来,即可知道失效的位置,做进一步分析。
黄承梁总结称,从失效分析实验室来讲,FA的流程包括光学显微镜、Nanoprobe/AFM-SEM-FIB的制样,Laser FIB产品主要应用领域包括三维重构TEM样品制备以及截面制备;在先进封装领域,比较开拓性的3D X-ray搭配Laser FIB失效的定位以及制样分析顶点成像功能的流程。其中3D X-ray是用来做三维无损分析,LaserFIB是用来做定电、高通量、大尺寸样品的制备以及最终成像分析。
黄承梁表示,目前市场上比较常见的离子源其实应用最广泛的是钾离子源,钾离子精度比较高,而且可靠性比较好。除了钾离子以外,市场上还可以看到氙离子源和氦离子源,蔡司以前是有氦离子源FIB的设备,精度会比钾离子更高,但是效率比钾离子弱一些,所以应用场景非常局限,目前这个产品已经被其他部门接管了,未来会开发成一个新的产品,主要是应用在线路编辑方面,随着工艺的发展,线路的尺寸做得越来越小,氦离子就有独特的优势,可以定点编辑内部芯片,但是目前在FA实验室来讲,钾离子源应用的最广泛的,应用领域也是比较广的,包括刚才讲的三维重构以及截面制备和TEM的样品制备都是用的钾离子源。
研微(江苏)半导体科技有限公司产品副总王传道带来《基于原子层沉积的金属材料的国产化探索》主题演讲,主要分享金属材料在芯片中的应用、芯片缩放以及芯片缩放伴随的问题,半导体行业哪些新材料在探索等内容。王传道表示,缩放芯片会带来电阻率的指数增加,相应需要考虑性能降低降低、成本、发热、传输速度等问题。针对发热问题的解决思路,一个是集成方式的,综合性的平台搞定某一些layer(阶层)的集成,另外引入surface engineering的方式,把一些电阻率优化。除此之外还可以选择新材料,目前业界比较热门的是金属钌和金属钼,用来取代原来的铜。另外新的沉积方式,不管哪一种方式,目前ALD已经成为必然了。
王传道提出了,电阻率优化的两个点,提高钌粘附性优化,以及电阻率优化。研微基于金属原子层沉积设备产品Spritz,采用喷淋头设计,并使用双腔架构,搭配高产能的Celeritas传输平台和Exsequi控制平台。目前产品数据体现出的均一性是2.5,电阻率是1.8,颗粒各方面没有问题,电阻率也给了两个不同的曲线,我们通过90:1的结构片测试,填充是97%以上,满足目前大部分芯片的需求。
中国电子系统工程第二建设有限公司气化市部副总工程师丁双根发表《气化产品介绍及特气供应安全之设计》主题演讲,在大宗气场景中,气氮有两种模式,一是乙方代建+甲方运维,模式二是乙方建设+乙方运维,在国内外包5年后买回的是第一种模式,一般都是第二种模式。模式一回报周期比较短,第二种模式回报周期比较长。资金回收方面,模式一可以通过工程款,模式二是气站租金+气费。长期收益来说模式一比较低,模式二长期收益高。安全风险来说,第二种方式是乙方承担,第一种模式是甲方承担。
丁双根介绍称,特种气体站一般分为可燃性气体、毒腐性气体和惰性气体。可燃性特种气体间应为甲类,毒性气体间、腐蚀性气体间、氧化型气体间应为乙类,惰性气体间应为戊类,像硅烷、氨气等大宗特种气体设备应布置在独立的特种气体站内。在化学废液回收系统中,特气系统安全设计包括地震仪设计、特气供应管路双套管设计、厂内双套管设计、BA系统设计、气体侦测设计、工期设备尾气处理设计。在气体供应分配方式上,大宗气体以sub-main/take off方式供应,NG、PH2和可燃腐蚀性气体以GC/VMB方式供应,惰性气体以GR/VMP方式供应,因为危险性在这里,我们用的是VMP,氢气是按照特殊气体的使用,用VMB供应,可燃性、腐蚀气体和惰性,液态的用GC和VMB的方式,气态的也是GC和VMB,腐蚀性液态和气态的都是按照GC/VMB的方式,惰性气体是按照GR/VMP方式进行供应的。
上海华湘计算机通信工程有限公司总经理周蕾带来《大功率射频器件在光伏半导体中的应用》主题演讲,主要讲解大功率射频器件在光伏、半导体里面的应用。随着5G、物联网、AI人工智能等技术的发展,半导体产品的需将持续增长。半导体芯片的生产其实基于光刻机,光刻机里面会有射频、电源,这是射频电源近三年快速发展的机理。射频电源可以应用在军事雷达、微波、通讯,也可以应用在光伏设备和光电子设备,所带来的上下游应用和已经成熟的,包括通讯、中国电讯,RU、BBU激战里面也有核心的电源。
周蕾强调,现在射频电源主流的厂家是400K、1M、2M、13.56M的应用最多,由此产生的27.12M、40.68M、60M、100M半导体和光伏用的射频电源和PECVD设备产品,需要对电源的稳定性,各种各样的性能指标进行出厂验收、科研和生产,这个过程当中就有大功率的负载、大功率的耦合器、大功率功率件,包括电缆和转接头,电源生产过程中,大功率的负载也是可以得到应用的,短波、大功率的合路器,对电源同频重复的合成,目前已经合成到60千瓦,也有厂家在应用。随着行业的发展,公司开发出水冷衰减器,产品已经给业内头部企业所验证和应用,另外大功率的耦合器带来各种各样水冷负载的测试方案,在10KW和15KW耦合器方案最多的,并在0.8到1.2等厂家典型应用得到验证;公司在通讯方面有成熟的产品,从1瓦到100千瓦,频率从1兆到40G、70G。未来公司会针对光伏半导体事业、电源、维修计量、研发机构推出相关产品。
江苏中电创新环境科技有限公司技术研究院副院长蒋士龙在《再生水高品质回用技术分享》主题演讲中,主要介绍了半导体生产所息息相关超纯水的供应等。蒋士龙认为,超纯水在芯片生产过程当中也是直接接触芯片,会直接影响产品良率的关键材料,在半导体的发展历程来看,其实超纯水的水质以有机碳为例要求是逐渐严苛的,二〇一几年到2020年左右时间,超纯水的TOC到达1微克升,达到饮用水相关指标的1/5000,要求非常洁净,随着我们不断向14nm和7nm迈进的同时,总有机碳要求到0.5个微克升,这是在国内属于攻坚克难的阶段。公司前期通过自有建设的国内满足12寸集成电路超纯水制备的中试线,在无锡工厂实验室做了一些试验。例如以尿素为例,尿素在新风、光刻和高温供给阶段,会转化形成氨,最终影响浸没式光刻的效果,我们梳理了包括自来水中的尿素、三氯甲烷以及再生水中可能用到的半导体的有机溶剂,比如异丙醇、丙酮和甲醇等。
资料显示,中电环境是隶属于国资委下属的CEC(中国电子)主要做电子行业水系统的系统服务商。蒋士龙指出,我们研发团队开发了一个新型紫外耦合多云演化的技术,主要是在传统的,如果有做纯水制备同行来看,通过真空紫外等双波照射,只能使水中产生羟基自由基,我们在紫外催化的条件下形成了各类自由基在内的新型的复合的模式,半衰期更长,产物更容易去除,亲电子基团,以尿素为典型的小分子有机物,去除率会更高。在这个基础上开展了相关的技术上的验证,我们发现实际水体中这些技术可以有效地去除尿素和TOC,两者去除率是接近的,半导体厂,不管Fab还是CUB,纯水站占地是非常紧凑的,目标是快速去除,2分钟就可以满足30%的去除率。除了所提到的紫外光耦合强氧化分解技术之外,还引入了反应器的流态模拟技术,可以降低客户的运行成本,减少离子复合的引入,并且提高我们的氧化效率。
上海凯世通半导体股份有限公司副总经理张长勇发表《凯世通离子注入设备产业化进程》演讲,汇报了半导体设备的细分领域离子注入机国产化的进展情况。张长勇表示,现在在现代芯片制造工艺中,离子注入机用于芯片典型改良以及材料改性、是芯片制造的四大核心工艺设备类型之一。由于历史发展的原因和系统复杂的原因,长期以来,离子注入机机型基本上为美国为主的进口设备所垄断,在五年前这个数值应该超过99%以上。目前推出整机包含大束流注入机和高能注入机进行国产化之路。
在晶圆厂里面,在Fab设备里面,离子注入机是比较大型和复杂的设备,每台设备包含3000种以上的零部件,零部件的数量达到3-5万零部件。从研发上看,离子注入机从设备研发到完善,到客户端的验证,到后端不断地提升,至少一般需要五年的时间,在这方面如何快速地根据客户的需求,快速的推出系列进行,满足客户的需求,这是很重要的课题。上海凯世通采用了关键技术模块和通用平台的方式,在低能高电流离子注入机的基础上开发了超低温离子注入机,通过这个平台快速迭代产品,实现客户迫切的需求,目前推到客户端的两款产品,包括iStellar-500系列、iStellar-2000系列。
资料显示,上海凯世通成立于2009年,是一家专注于离子注入设备开发以及产业化生产的一家公司,推出了低能大束流离子注入机和高能离子注入机两个系列的机型。其中低能大束流离子注入机已经进入产业化生产阶段,从2022年到现在,在国内向主流客户12寸先进工艺的客户累计交付超过30台,其他的中高能机型向两家客户进行了验证,根据客户的需求又开发了超低温离子注入机,面向CS的离子注入机等机型。
张长勇称,目前逆全球化的情况下,设备国产化的基础还是零部件国产化在离子注入机上面,大概有50个左右的零部件需要从国外进口,这些零部件包括经典吸盘,包括控制器,包括真空机械手、真空泵、真空剂,我们股东方与上下游伙伴一起进行零部件级别的国产化动作,目前完成将近90%的零部件做到国产化,计划2025年实现全部国产化的任务。
上海协微环境科技有限公司产品及应用总监陆振国带来了《先进减排技术助力半导体ESG》主题演讲,他提到,国内的碳排放还是以电力、钢铁、建筑和运输为主,半导体碳排放只占工业基础的6.8%,占比很小,这也意味着国内半导体发展才刚刚起步。相较于传统行业目前的增长放缓,半导体行业由于个人电脑、智能手机和人工智能等芯片的确定需求,到2030年预计全球半导体行业收入达到1万亿美元,特别是国内的增长速度要超过全球的平均增长速度,势必带来半导体扩张与碳减排之间的矛盾会一直存在。
陆振国表示,目前在行业内,将碳排放分为三类,一类是范围一就是直接温室气体排放,另外两类是指能源购买消耗、原材料生产、上下游能源相关活动的温室气体排放。结合最新的市场碳排放配额,整年的效益达到1200多万,直接温室气体的排放下降47%左右。另外,在水资源问题,目前一个先进工艺范围的1寸、12寸晶圆厂的成品,有可能需要8300升水到达成品,如果是40K产能,每日消耗是18000万升左右,相当于6万人一年的用水量。随着半导体行业的繁荣发展,更大的芯片制造能力反过来增加了行业内对水的需求,根据不完全统计,全球所有半导体行业估计使用水大概是1.2兆升水左右。目前来看,占据水资源头筹的还是前三大,台积电、海力士和三星,随着中芯的先进工艺,国内工艺的进步,随之而来的水问题也是迫在眉睫。
陆振国指出,协微通过零件技术的革新,通过等离子技术,对PFC气体进行了高效的处理,保证了先进工艺对于尾气排放的需求,我们对整机也进行了优化,减少了厂务端对水资源的排放,以整合的方案来降低NOx以及提高粉尘抓取力,从而让客户保证发展先进工艺的同时,可以有效控制水资源短缺、能源危机、碳排放、废水废液排放等一系列ESG的问题。
中导光电设备股份有限公司高级副总裁徐景瑞分享了《半导体芯片制造缺陷检测技术及设备》。徐景瑞称,国产化之路,切分成很多外部因素和内部因素,从基础原理到工程化、品控、包括服务,包括效率,到最后的外因,到市场上给好的因素,一个设备做得好,从原型机到量产设备,到规模化商业化国产化,再到全面市场化这是很长的过程。
徐景瑞指出,中导主要做两个领域,一个是半导体前道,一个是半导体显示的前道。公司的产品NanoPro150系列占地面积最小,集成度最高,运营成本也低非常多,性能与国际厂商相当,且性价比优势明显,覆盖90nm工艺全流程,100%量产线验收,并顺利推出NanoPro2。公司第二台设备NPI,还需要很长的时间才能到“打酱油”的状态,在BB UV、I-Iine,H-line、ViS都是必备的,100%的独立开发,现在达到了90%的国产化率,没有任何禁用的风险,这种情况下还需要一段时间达到上面那台设备的水平。
埃擘半导体(上海)技术有限公司首席技术官陈政宏在《先进半导体光刻技术的创新与演进》主题演讲上指出,在光刻技术里面有三大要素,第一是先做出整套的掩模版,借由光刻机把掩模版的图像投到泾源上面,以及光刻胶、针对硬件的材料。从逻辑芯片技术节点上看,先进工艺里面一般从28nm做分解,把光刻画上去,使用KrF28、AF193,到28nm,采用浸润式一次可以做成(单次制相),而到28以下,分辨率已经突破了浸润式(Immersion)的极限,就需要做多次的曝光,但SADP是主流路线,涉及到线宽粗糙度的问题。
陈政宏强调,7nm以下节点芯片开发制造,有完美浸润式193nm工艺可以做到,当然辛苦一点,多几个掩模版。EUV可以往下做的最大好处是缩短生产周期,从镀膜到刻蚀,去到光刻胶再回来一次,主要是cycle time的问题,但是前提要用到这个好处,工艺要做好,但是EUV光刻并不是只买光刻机,光刻胶、掩模版,掩模版所有的检测,检测都要做到EUV的分辨率,所以这个非常难。结合行业研发痛点,陈政宏提出另外一个方案多电子束的直写光刻,不受限于光学镜头和掩模版的短板,可以开发,控制电子、电极、MES。但高精度的位移台仍是避不开的门槛,我们努力先有第一台设备从终端市场切入,用时间培养实力,迎头赶上,或将定义市场全新的游戏规则。
IDC咨询有限公司亚太区半导体研究总监郭俊丽分享了《汽车半导体的发展趋势》,主要介绍了下游应用汽车半导体的发展趋势。对于BEV(纯电动车)来说,2023年单车半导体的数量大概有1500颗,到2030年能够达到2800颗。无论是全球市场还是中国市场,电动化的趋势渗透率都在快速的增长,同时智能化也是一个相似的趋势。数据指出,整体汽车半导体市场的规模将会从2023年的674亿美元达到2027年的880亿美元以上。郭俊丽分析,虽然最近由于汽车销量放缓,所以汽车半导体的市场也呈现一个放缓的趋势,但是整体上它仍然和AI5G等相关的细分领域一样,是一个非常有潜力的发展市场。
竞争形势方面,从整体的市场来看,2023年前五名的企业还是由传统的汽车半导体厂商占据,包括英飞凌、NXP、STMicro、TI、Renesas,这五家企业的市场份额超过了50%。每个企业各有所长,着重不同,英飞凌更擅长功率半导体方向,NXP是在网络通信技术方面有更多的积累,ST主要是在功率半导体和传感器方面,TI则在模拟芯片,Renasas是在微处理器和SOC芯片。
细分领域上看,自动驾驶方面,地平线、黑芝麻、华为、高通等相关企业正在积极布局该领域。智能座舱竞争领域的形势,高通依托着自己手机领域的技术经验以及安卓生态,在2014年就已经推出了第一颗智能座舱的产品,建立了先发优势,2023年占据了超过60%以上的市场份额。而AMD和特斯拉、联发科和英伟达等的相关举动将给市场带来更多的变化。
技术趋势上,在碳化硅、Chiplet以及RISC-Ⅴ方面,碳化硅的整体市场规模正呈现快速增长趋势,主要应用在逆变器、OBC、DC-DC以及充电桩这四个领域,其中的逆变器占比是最高的,大概达到了81%。市场仍有传统的企业占据,包括英飞凌、STM、Wolfspeed、Rohm、Onsemi,他们均推出了非常完整的产品组合,在上下游之间建立非常长期稳定的合作关系。
随着汽车电子电气架构的演进,Chiplet从1.0到2.0和跨域融合的阶段,需要更高性能的及能力,包括高速带宽、高速通信和高安全性,再到中央计算的阶段,整个汽车的计算机,需要更高性能的处理器、超高的带宽和通信的性能,同时也要满足可扩展性,以满足不断增加AI的功能。从需求来讲,Chiplet是一个比较好的选择,一方面可以降低成本,增加灵活性,且突破摩尔定律的限制,整个产业在积极地建立标准,增强渗透,我们相信Chiplet也会有非常光明的未来。另外,RISC-Ⅴ具备低功耗、低成本、很灵活、高安全性等特点,2022年RISC-Ⅴ出货量大概是100亿颗;预计2026年达到了900亿颗,分别在IOT、工业和汽车领域的渗透率将会达到32%、15%、12%。
郭俊丽表示,对于供给端来说,对于整体市场仍然有传统的汽车半导体厂商所占据,对于细分领域来说,我们发现有更多新进入者,比如英伟达、高通占据更领先的地位。在技术领域,无论是碳化硅还是Chiplet或者是RISC-Ⅴ都具有各自不同的优势,他们的未来发展前景都是非常可观的,我们拭目以待这三个新的技术在不同的应用领域能够生根发芽,可以发展更快
中信箭头证券股份有限公司半导体分析师孙芳芳在《AI赋能端侧应用,半导体投资展望》主题演讲中指出,从2022年11月份ChatGPT出现,整个大模型的迭代带来了半导体产业链投资的机会。2024年上半年,OpenAI推出了GPT-4o,从单一文本处理扩展到多模态理解和生成的新时代。孙芳芳认为,后面AI产业的扩张确实是在整个产业端有很大的变化。在AI终端上,我们看到混合现实AI发展趋势,今年大概是10月份之后,苹果就会介入,AI会带来成本,包括能耗、可靠性、隐私、安全、个性化的优势,无论是从这几个方面来看,整个混合AI会成为目前终端AI的应用最比较显现的标志。另外,AI手机也是从大模型驱动到终端,在终端里面,我们看到AI全栈式的革新无论创作能力、学习能力,以及感知和在自己的端侧这块的使用的利用效率来看,目前来看,AI属性的应用后面会逐步爆发起来。
值得注意的是,从未来的AI手机的销量来看,孙芳芳预测,到2024年全球的AI手机的出货量目前预计达到1.7亿台左右,从国内的AI手机来看,2024年大概有4000万部左右,到2027年会达到1.5亿台的出货量,整个AI手机的渗透率,未来的快速提高非常显现。从智能手机的结构成本来看,处理器占比是最多的35%,主要变化比较高的是处理器CPU、GPU、存储;屏幕目前主要是以OLED的屏幕为主,渗透率比较高;外壳主要是散热、电池有比较大的变化。
具体领域来看,存储市场方面,市场有部分库存开始在消化当中,目前正逐步复苏,加上AI带动相关的AIPC、AI手机、汽车相关的需求起来,业界表示看好存储市场;而在半导体设备,无论是前道还是后道封装,跟先进封装相关的会带动半导体设备的增长;材料端,从晶圆全球2026年12nm扩产到每月960万片左右,目前来看,每月是240万片的产能,从2024、2025、2026年基本上每年有8%、10%、10%的增长趋势,从长期趋势来看,对整个半导体材料消耗量也非常大。孙芳芳最后表示,从端侧端、大模型、算力芯片和先进封装带动HBM、CoWoS产能持续紧缺,第二环节半导体政策的加码来看,后面还是期待一些国产的HBM、先进封装带动扩产的产业链的设备和产业的机会。
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