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眺望2004年半导体市场发展趋势
 

【作者: 陳福騫】2004年01月05日 星期一

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经过两年严峻的寒冬,虽然半导体产业前景依然浑沌,不过已经有部分迹象和数据显示出整个产业正在往复苏的方向迈进,晶片的需求上扬、晶片的平均销售价格已经走稳、晶圆厂产能利用率改善、设备资本支出强劲成长;由此可知半导体产业正明显往复苏的道路迈进,而2004和2005年的前景亦很乐观


半导体市场需求增温

半导体的需求是由日常生活所使用的产品市场来驱动,虽然个人电脑依然是半导体最大的终端市场,但是消费性电子、行动通讯、汽车电子的应用才是驱动半导体市场成长的关键,如(图一)所示。广泛的市场需求正改善晶圆厂和下游制造工厂的产能利用率。从各公司相继发布的2003年第三季财报和市场调查统计数字显示,个人电脑、行动电话等大量使用晶片的装置今年可望成长10%,这将是这些IC产品历经三年销售原地踏步或衰退后的首度成长,晶片业过去三年之间持续面临产能过剩、低价竞争的困境。


《图一 2003~2007年全球半导体市场规模及复合成长率预估(Billion U.S. Dollars)》
《图一 2003~2007年全球半导体市场规模及复合成长率预估(Billion U.S. Dollars)》数据源:数据源:Gartner Group(2003/11)

从研究机构Gartner发布的预测指出,2004年全球半导体市场将较2003年成长20%,逼近2100亿美元;Gartner的2003年预测数字则较2002年的1560亿美元成长11.7%,达1740亿美元,见(图一)。从2003年第三季开始,在需求方面,美国GDP成长率亦出现令人振奋的迹象,将可望逐渐转进IT支出的提升;Gartner指出,在前段半导体制造领域,晶片需求​​在增加,晶圆工​​厂的整体产能利用率目前已超过80%,晶圆代工厂商的晶圆价格走强;在封装与装配方面,整体产能利用率继续逐月上升,由于对先进封装解决方案的需求成长,采用先进制程的产能趋于紧张。展望2004年,在应用市场方面,数位消费电子产品的需求没有减弱,而且开始有迹象显示,企业更新PC的周期已经开始;就产品而言,光电、感应器、快闪记忆体成长最快,预计成长率可逾35%,接着是数位讯号处理器的20%。


北美半导体B/B ratio回到1以上水准

策略行销公司(SMA)指出,受到景气复苏与晶片销售量成长影响,2004年晶圆制造商不但会增建更多晶圆厂,资本支出也将大幅成长,很多公司在2003年刻意压抑新的建厂计画和资本支出,但该现象到2004年会消失。报告同时预测,仅仅2003年一年就有8座晶圆厂开始或恢复兴建,当中仅有一座是8吋晶圆厂,其余7座都是12吋晶圆厂。且因为DRAM公司保留上一次不景气时的动能,如今要开始填满这些产能,增建晶圆厂的行动到2004年会更如火如荼的展开。但即使这两年内因为晶圆厂增建太多,最后可能会导致产能过剩的危机。


上述所提到的指标对半导体设备产业而言无疑是好消息,两年市场严峻紧缩已经严重打击这些设备制造商,尽管这些正面的消息正逐渐改变半导体产业的前景,如今来自于晶片制造商的订单和出货情况已经呈现复苏的征兆,B/B ratio已经回升到1以上的水准,如(表一)所示。


北美半导体公司全球资本设备B/B ratio            资料来源:SEMI(2003/11)单位:百万美元

 

Billings

Bookings

2003-Month

(Three-month avg.)

(Three-month avg.)

Ratio

January

$784.4

$739.0

0.94

February

$777.7

$760.6

0.98

March

$857.1

$777.3

0.91

April

$840.4

$757.3

0.90

May

$805.4

$723.5

0.90

June

$776.5

$722.3

0.93

July

$785.9

$706.9

0.90

August

$792.3

$731.8

0.92

September

$811.1

$778.8

0.96

October

$873.4

$871.1

1.00


前后端设备资本支出同步上扬

新晶圆厂的投资以南韩、日本和中国大陆为最,北美、欧洲和台湾则相对疲弱;从SEMI的数字中亦证实2003年下半年亚太地区景气逐渐回春,企业的支出首次超越美国和其它地区。从现在起,亚太地区不仅在资本支出,连晶圆厂的建厂数量也是独占鳌头。反观2003年美国企业的支出仍会延续前两年下滑的趋势,比2000年景气最高峰的时候减少55%,该现象和产能委外有很大的关系,这也是亚太地区何以成为全球电子业新制造中心的的因素。


从SEMI 2003年的年中报告可以清楚的发现半导体资本支出的展望是乐观的,超过一半的设备供应商提出他们对2003下半年、2004、2005以及2006设备资本市场的展望,整理出四个主要领域的市场预测趋势,如(图二)所示。从中发现全球的半导体设备资本支出在2003年会比过去一年成长4%达到205.2亿美元,成长率略为偏低,但是相对2001与2002年设备市场以两位数萎缩的情况来说却是正面的消息;2004年的设备资本支出将会成长到254.2亿美元,2005年达到最高峰的300.3亿美元,而2006年微幅下滑到292.2亿美元。



《图二 2003~2006年全球半导体设备资本支出预测 》
《图二 2003~2006年全球半导体设备资本支出预测 》图注:单位:百万美元

8吋晶圆制造技术短期内仍是主流

降低12吋晶圆生产成本的最重要因素,为能够达到一个临界的量,亦为达到超过损益平衡的高产量。一座满载的8吋厂将永远比一座半载或小量的12吋厂更具有成本经济效益,除非这12吋厂的产量已达到某特定值,如(图三)所示。产量驱动学习曲线得以改善良率及降低成本。合理的12吋产量,应该是在每月1万2500片到1万5000片之间,这是可以达到收支的平衡点。


《图三 晶圆片量产比例因子的经济性 》
《图三 晶圆片量产比例因子的经济性 》数据源:UMC

过去几年纵使受到经济反转的影响,使得制程的转移受到一些迟缓,但12吋晶圆技术的发展仍未出轨。两个使技术发展仍然向前进的主要理由:


  • (1)藉由几何图案的微缩,以降低每颗晶粒成本的困难度已愈来愈大


  • (2)积体电路制造商正利用景气向下反转的时机,将他们的工厂控制系统与设备成熟化



微处理机的单一案例将驱动到12吋转移,因为它对高度复杂与高阶逻辑元件(如微处理器、数位讯号处理器、特殊应用积体电路/FPGA)的每颗粒成本节省,可以远超过动态随机存取记忆体。 Gartner预测在2006年前,全球大约有20%的矽晶圆将会使用12吋晶圆,如(图四)所示。


《图四 2003~2007年各半导体晶圆尺寸产能变化预测(Millions of Square Inches of Silicon/Quarter) 》
《图四 2003~2007年各半导体晶圆尺寸产能变化预测(Millions of Square Inches of Silicon/Quarter) 》数据源:Gartner Group(2003/11)

IDM VS. Fabless-Foundry Module

在12吋代工厂中要能获得具有竞争性的优势,是要能有利润的生产较少片批量或单片批量的晶圆产品,而不单是简单提供大量的晶圆产能。就经济观点而言,要能实现12吋晶圆技术,唯有达成适当的产量,需要很充份的量才​​能平衡需求的扰动。由于最近技术逐渐转移到铜与低介电材料,它所伴随而来的技术整合挑战,使得代工厂愈来愈难停留在制程技术的边缘,有些一线晶圆代工厂的技术,已领先大型的IDM或介于伯仲之间。由于代工厂可以聚集很多小的需求量,因此他们有能力可以判断需要增加多少12吋产能,并在下一次景气翻扬时做好万全的准备,见(图五)。



《图五 2004年晶圆代工厂产能利用率预估》
《图五 2004年晶圆代工厂产能利用率预估》数据源:Gartner Group(2003/11)

第一线IDM厂商(如Intel、TI)却相信本身拥有晶圆厂,将较无晶圆厂的竞争者能持续提供更多的优势。目前看来,大约只有六家公司能保有尖端的技术发展,见(表二);此外,12吋将是一个技术的里程碑,这样的技术将会把这六家公司从其他的公司中区隔出来。展望未来,以Fabless为例,其将会以少量多样的应用市场为主,强调差异化而已先进独特IP取胜,而大宗泛用产品的市场则将由IDM占据,强调大量生产与低成本优势,但随着消费者需求朝向个性多样化,预计未来Fabless-Foundry模式将会蚕食IDM市场,部分IDM厂商也将转型成为Fabless公司。



《表二 2003年全球前25名半导体供货商营收排名及市占率》
《表二 2003年全球前25名半导体供货商营收排名及市占率》数据源:数据源:iSuppli Corporation(2003/12)

晶圆代工产业将往两极化发展

对于TSMC、UMC和IBM Micro第一线晶圆代工厂商来说,未来将持续利用12吋晶圆厂扩大产能,以取得规模经济和拉高门槛,在制程技术上则是朝奈米级铜制程技术前进,其第一优先目标将是瞄准国际IDM大厂(如Intel、TI)的订单,同时也支援IC设计公司大厂(如Qualcomm、Nvidia、Broadcom),或是制程先进、具差异性且市场爆发力很强的IC设计公司。不过对IC设计业来说,有很多初创或是产品市场规模较小的公司,皆因为下单量少,所以很难获得一线晶圆代工厂商的青睐,于是第二线的晶圆代工厂商开始出现新的市场机会,例如以色列Tower、南韩东部以及中国大陆的中芯等等。


Fabless产业规模经济趋势形成


《表三 2003年全球前30名IC设计公司营收排名及成长率》
《表三 2003年全球前30名IC设计公司营收排名及成长率》数据源:IC Insights(2003/12)

过去在6吋或8吋晶圆的时代,光罩的价格约在10万美元上下,如今光罩的价格却已逼近100万美元,面对下一代0.18微米,甚至0.13微米制程的推进压力,从IC设计、光罩、晶圆验证到量产,研发经费将大幅攀升到1000万美元。系统整合是未来的趋势,各晶片大厂运用其既有的技术和市场优势,出现多种扩充版图的方式,不仅是跨产品线的冲击,同产品线也出现产业集中度高升的现象,就拿全球设计业市场来说,前20大设计业者就囊括近80%的市占率,这几年前几名的IC设计公司都是熟面孔,见(表三),除非是该产品领域的前2大设计业者,否则几乎已注定必遭淘汰,大者恒大的趋势更加明显。


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