人工智能和汽车的需求正在上升，而手机的需求持平，贸易的不确定性笼罩着一切。
2019年，硅代工业务有望增长，尽管该行业明年在多个细分市场面临着几个挑战。
总体而言，代工供应商在2018年实现了稳定增长，但许多公司在2018年以糟糕的局面结束。对苹果新iPhone XR的需求疲软和加密货币市场的低迷影响了几家IC供应商和代工厂，导致他们降低了年终收入预测。
此外，2018年以美元价值计算的最大代工领域28纳米芯片的供大于求。在地缘政治方面，美国和中国之间的贸易紧张局势在市场上造成了不确定性，如果不是焦虑的话。
2019年，供过于求将继续困扰28nm市场。贸易问题仍不确定，目前尚不清楚这将对半导体业务产生何种影响。
从积极的方面来看，三星而且台积电正在加大7nm工艺的生产力度，同时在晶圆厂增加带出量。然后，在光谱的另一端，200mm铸造能力仍然有需求。得益于5G、汽车等应用，专业代工业务正在蓬勃发展。
根据Semico Research的数据，2018年，整体代工业务的收入预计将增长6.8%。到2019年，Semico预计代工市场将增长5.5%。
Semico制造董事总经理Joanne Itow表示:“随着人工智能、5G、汽车和物联网驱动创新解决方案，晶圆代工厂将表现出色。”“这些市场正在吸引新产品以及依赖代工厂提供制造解决方案的初创企业。围绕人工智能培训和边缘设备的兴奋转化为代工厂的新业务。”
通过数字
2018年，内存市场超过了代工市场，并推动了半导体业务的整体增长。“2018年整个集成电路行业预计将超过15%。内存产品占增长的一半以上。”
2019年的情况就不同了。她说:“随着内存价格在经历了令人印象深刻的三年上涨后开始停滞，预计2019年整体市场将出现放缓。”
根据VLSI Research的数据，随着DRAM和NAND闪存的放缓，预计2019年整个半导体市场将下降1.6%。相比之下，据该公司称，2018年IC市场将增长15.5%。
“如果我们按细分市场细分，2019年的大部分下降将由内存市场驱动。我们预计内存销量将下降近10%。如果你进入逻辑部分，我们确实看到逻辑可能会处于正区域，增长约4%。因此，2019年将主要是内存驱动的低迷，”VLSI研究公司的分析师安德里亚·拉蒂说。
除了半导体市场的好坏参半，经济因素和贸易问题仍然令人担忧。“由于不断升级的贸易争端和其他负面宏观经济因素的影响，我们对2019年的代工市场保持谨慎，”中兴科技公司企业营销高级副总裁Steven Liu表示联华电子．“近期贸易紧张局势升级，全球原油价格上涨，新兴市场货币持续走弱，可能进一步增加整体经济的不确定性。”
与此同时，集成电路市场正在发生变化。过去，IC的增长主要是由智能手机推动的，但移动市场的增长已经明显放缓。
尽管如此，仍有几个驱动因素会让晶圆代工厂忙碌一段时间。“大约三年前，我们还不确定这个行业的下一个大推动力是什么。智能手机已经达到顶峰，市场已经放缓。增长率从20%到30%，再到4%到5%，或者持平。GlobalFoundries．“今天，我们正处于半导体新淘金热的黎明。我们看到创业公司再次获得融资。我们看到，人们对数据的需求是无止境的。”
这推动了对更快处理器和高密度内存的需求。然后，在应用方面，晶圆代工厂看到了智能手机以外的芯片需求。新兴应用包括5G、汽车和人工智能(AI)。
人工智能正在成为IC行业的一大驱动力。“我们看到了这种趋势人工智能向边缘设备发展，因此设备上的智能将成为关键驱动力之一。”智能边缘或设备上智能需要五个关键特征:数据隐私、低功耗计算、高效网络带宽、低一个数量级的延迟和边缘设备的更高可靠性。这些要求将推动边缘器件的半导体需求向前发展。”
5克该标准是当前4G无线标准的后续产品，是另一个推动因素。5G使智能手机的数据传输速度更快。华为射频与高性能模拟事业部副总裁兼总经理Marco Racanelli表示:“5G网络目前已经在选定的市场部署TowerJazz．“早期采用者和大量数据用户将在2019年开始使用5G技术，但真正的单位增长应该发生在2020年及之后。”
还有其他的驱动因素。SkyWater Technology Foundry总裁Thomas Sonderman表示:“在可预见的未来，各行业的电气化和连接趋势将继续成为重要的驱动因素。”“我们还看到对专业工艺研发工程服务的需求不断增长量子计算，光子学以及边缘计算架构。”
领先的比赛
代工业务涉及广泛的市场。很难跟踪所有这些领域，但2019年有几个细分市场值得关注，比如前沿、专业代工、中国和200mm。
领先的代工市场涉及16nm/14nm, 10nm/7nm及以上的工艺。在这些节点上，晶圆代工厂正在加快基于finFET晶体管的工艺。(英特尔开始在22纳米阶段生产finFET。)
FinFETs与传统平面晶体管不同。在finfet中，电流的控制是通过在翅片的三个侧面各安装一个栅极来实现的。
图1:FinFET vs. planar。来源:Lam Research
在每个节点上，技术挑战和成本都在上升，由于IC设计成本飙升，能够负担得起这些节点的客户越来越少。
三星代工业务总裁E.S. Jung最近在IEDM上的一次演讲中表示:“现代电路变得更加复杂，相关制造成本大幅增加。”“例如，从45nm技术节点到最新技术节点，最先进的应用处理器的门数增加了15倍，因此单个公司很难完成将新产品推向市场所需的所有工作。”
由于这个原因和其他原因，这些年来，领先的铸造厂的数量已经减少了。2018年，由于研发成本不断上升，GlobalFoundries退出了7纳米工艺的竞争。它也无法证明投资回报率是合理的。
与此同时，英特尔仍在10纳米技术上苦苦挣扎。(英特尔的技术大致相当于代工厂的7纳米工艺。)该公司是代工领域的小玩家，希望在2019年底推出10nm芯片。
其他人继续向前推进并移动到下一个节点。但截至目前，三星和台积电是市场上仅有的两家提高7nm finFET工艺的公司。
根据国际商业战略(IBS)的数据，2019年，7nm代工市场预计将达到98亿美元，比2018年的49.8亿美元增长96.4%。
高德纳(Gartner)分析师塞缪尔·王(Samuel Wang)表示:“2019年7nm营收将有所增长。”“苹果是7nm制程的主要用户，仅在2018年第三和第四季度才需要供应。但到2019年，他们将需要7纳米芯片的全年供应。此外，其他无晶圆厂公司也在提高7nm的产量。”
2018年初，台积电开始使用今天的193nm浸没式光刻和多重制版技术进行7nm工艺的生产。然后，台积电计划插入极紫外(EUV)光刻第二代7nm制程，预计将于2019年初推出。
最近，三星成为业界首家将EUV技术投入7纳米工艺限量生产的芯片制造商。
与传统光刻相比，EUV有望减少工艺步骤和复杂性。在EUV扫描仪中，电源将等离子体转换为13.5nm波长的光，使系统能够打印更精细的特征。
但EUV的复杂性使得其投入生产比之前想象的要困难得多，而且随着EUV在2019年从研发部门进入晶圆厂，这不会是一个顺利的过渡。
尽管如此，台积电认为，无论是使用光刻技术还是EUV技术，对7nm技术的需求都很强劲。最大的驱动因素是人工智能和移动。台积电首席执行官兼副董事长魏正哲在最近的一次电话会议上表示:“我们预计2019年将出现100次，或超过100次磁带剥离。”
然后，到2019年年中，台积电计划进入5nm的风险生产。台积电的5nm技术基于finfet，预计于2020年投产。
台积电和其他公司认为，7nm将是一个长期运行的节点。7nm工艺以合适的成本为大多数高端应用提供了足够的性能。相比之下，5nm工艺提供了比7nm工艺更高的性能提升，但设计成本更高。
虽然英特尔、三星和台积电都在追求10nm/7nm及以上的产品，但16nm/14nm和12nm finfet仍有相当大的市场。12nm是16nm/14nm的缩小版。GlobalFoundries、英特尔(Intel)、三星(Samsung)、台积电(TSMC)和联华电子(UMC)都在推出16nm/14nm工艺。
GlobalFoundries的Bastani表示:“并非每个部件或工艺都需要迁移到7nm。“由于成本的原因，混合解决方案正在发展，其中许多I/O功能可以保持在14nm或12nm。在12nm左右优化功率和性能可以提供有竞争力的解决方案。”
就此而言，并非所有客户都需要finfet。模拟、混合信号和射频不需要高级节点，适用于平面处理。
最先进的平面工艺是22nm和18nm。22nm和18nm都为那些想要比28nm性能更好，但不需要16nm/14nm或更高性能的客户提供了选择。
22nm-bulk硅有三种技术选择，FD-SOI和finfet。英特尔正在推动22纳米finfet。IBS首席执行官汉德尔•琼斯(Handel Jones)表示:“台积电是唯一一家在22纳米高k/金属门批量CMOS领域拥有强大地位的公司。”意法半导体、GlobalFoundries和三星都在积极参与FD-SOI而FD-SOI产品设计的关键公司是VeriSilicon。”
22nm技术也成为了向市场推出各种下一代存储器的起点。这些记忆是有希望的，因为它们结合的速度静态存储器以及具有无限续航能力的非挥发性闪光。但由于成本和收益率问题，它们需要更长的时间才能实现增长。
晶圆代工厂正瞄准嵌入式市场的下一代存储器，而供应商也普遍表示支持MRAM．
“一些新的存储技术已经在市场上推出，”捷豹路虎的存储技术董事总经理Gill Lee说应用材料．“我们看到新的内存慢慢进入嵌入式内存应用市场。对于嵌入式内存，有两个不同的目标应用程序。”
第一个是处理器中的缓存应用程序。“另一个应用是替换嵌入式闪存。这更多地是在微控制器类型的应用中，”李说。
通常，处理器集成了SRAM缓存，提供了快速的数据访问。但是SRAM很大，占用了芯片上宝贵的空间。这就是下一代MRAM技术被称为STT-MRAM适合。STT-MRAM速度快，细胞体积小。
下一代存储器也有应用。通常，微控制器集成了基于NOR闪存的嵌入式存储器，用于代码存储。但是NOR很难扩展到28nm以上，这就需要嵌入式STT-MRAM。其他存储器也在争夺类似的应用，如FRAM和ReRAM。
特种铸造臂
并非所有的行动都在前沿。汽车、工业、无线和其他行业正在推动成熟节点对各种专业工艺的需求。
汽车是代工业务的一小部分，但该行业正在增长。根据IHS的数据，平均而言，每辆汽车的电子产品含量预计将从2013年的312美元攀升至2022年的460美元。
模拟、存储器、微控制器、传感器和其他设备都用于汽车。每种芯片类型都需要不同的工艺。
代工供应商正在为推进先进的驾驶辅助系统(ADAS)和自动驾驶技术做好准备。ADAS涉及汽车的各种安全功能，如自动紧急制动和车道检测。
“ADAS和自动驾驶汽车等汽车应用正在增加传感器的使用。然后将其与mcu结合，部署到车载信息娱乐市场。”
5克与此同时，这是另一个重要的驱动因素。根据IHS的数据，到2022年，全球5G硬件收入预计将达到190亿美元。
首先，5G无线网络将部署在6 GHz以下的频率范围内，毫米波技术正在研发中。GlobalFoundries的巴斯塔尼表示:“2019年，大量手机将具有低于6ghz的功能。“5G的新兴应用有哪些?首先是宽带和移动连接。这些都是由更快、更高的数据速率驱动的。”
5G将推动智能手机和相关基础设施对更多射频的需求。TowerJazz汽车项目负责人Amol Kalburge表示:“具体来说，对于射频和高性能模拟来说，这意味着射频SOI和SiGe(硅锗)技术的持续强劲需求和内容扩展。”
射频SOI是绝缘体上硅(SOI)技术的射频版本，智能手机对开关和天线芯片的需求激增，导致市场上射频SOI晶圆短缺。
“在射频方面，5G技术要求对射频SOI技术提出了更严格的要求，”TowerJazz的Racanelli说。“这反过来将继续推动智能手机/物联网设备中的RF SOI内容，因此，预计供应情况将继续紧张。”
中国和200mm
对于集成电路行业来说，中国是一个不确定因素。中国是全球最大的芯片市场，但贸易问题给市场带来了不确定性。
在中国，铸造行业分为两大阵营——跨国公司和国内公司。台积电、联华电子和其他跨国公司在中国设有晶圆厂，而GlobalFoundries正在建设一家工厂。中芯国际和华辉晶圆都是中国国内的晶圆代工厂。
2018年是个好年头。Gartner的Wang说:“大多数中国晶圆代工厂今年的营收将增长10%左右，高于代工行业约7%的平均水平。”今年，台积电来自中国客户的收入增长了50%，达到56亿美元，约占公司收入的16%。这是由于中国智能手机和加密货币挖矿的需求。联华电子今年来自中国客户的收入也将增长10%。”
展望未来，2019年看起来很有希望。王说:“2019年的业务应该会保持良好。”“中国大多数新晶圆厂都在忙着在2019年获得工艺技术和产品合格。”
在中国，代工厂主要开发28nm及以上的芯片。台积电(TSMC)正在中国的一家新工厂加紧生产16纳米finfet。
最大的危险是产能过剩。他表示:“产能过剩在2020年之前应该不会成为问题。”
除了中国，200mm也是一个不断增长的市场。对模拟、MEMS和RF芯片不断增长的需求继续导致200毫米代工能力的严重短缺。
2018年200毫米产能紧张，2019年可能继续紧张。“我们确实希望看到200mm晶圆厂以高利用率运行，该晶圆厂通常服务于中等容量的遗留技术节点。在垂直市场，模拟和混合信号设备的需求保持健康。”
2019年，300mm和200mm产能都可能吃紧。“如果目前对2019年的预测保持不变，政治/宏观经济逆风没有意外加强，2019年的产能状况可能与2018年类似，或者可能更紧张，”TowerJazz的Kalburge说。
在总结形势时，联华电子的刘说:“8英寸的需求保持稳定。然而，考虑到8英寸至12英寸的遗留节点迁移以及美中贸易紧张局势，我们对2019年持谨慎态度。”
总而言之，2019年对晶圆代工厂来说是充满希望的一年。但经济和地缘政治因素可能会给市场带来阻力。此外，晶圆需求可能会在一夜之间发生变化。所有这些因素都将使铸造行业在一段时间内处于紧张状态。
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