铸造厂参见混合未来

在动荡的商业环境中，硅代工行业预计在2017年将在多个工艺领域实现稳定增长。

与过去几年一样，预计2017年代工市场的增长速度将超过整体IC行业。但与此同时，IC行业——代工客户基础——继续见证着一波狂热的并购活动。基本上，这种整合意味着代工供应商的客户基础不断缩小。

2017年整体IC市场的不确定性增加，加上当前经济和政治气候可能存在的一些不稳定因素。

不过就目前而言，代工市场仍是一个亮点。2016年对晶圆代工厂来说是相对不错的一年，此前2015年的业绩低迷。“在2016年上半年的某个时候，需求又回来了。联华电子．“我不会说2016年是代工行业的火爆之年。这是不错的一年。”

展望未来，代工供应商对2017年持谨慎乐观态度。“从我们所看到的来看，客户本身并不期待任何重大调整，”Ng说。“整体需求看起来相对健康。8英寸的需求相当强劲。”

Semico Research总裁吉姆•费尔德汉(Jim Feldhan)表示，总体而言，2016年全球代工市场预计将比2015年增长6%。“2017年代工增长率将提高到10%，”费尔丹说。

不过，代工供应商仍面临一些熟悉的挑战:

•在每个节点上，开发前沿工艺的成本持续飙升;
•有能力设计尖端芯片的代工客户越来越少;
•代工客户基础持续巩固，并且
•来自客户的持续压力，他们担心成本、周期和库存控制。

但代工供应商也在继续创新。预计他们将在2017年推出一系列新工艺。例如，在高端市场，英特尔、三星和台积电将在2017年推出10nm finfet。此外，台积电计划推出新的12nm芯片finFET衍生物，7nm在工作中。

此外，高端平面工艺市场依然强劲。而BCD、CMOS图像传感器、嵌入式存储器、混合信号、功率半导体和RF等其他代工市场则表现强劲。

为了帮助业界深入了解2017年的前景，《半导体工程》研究了前沿节点、平面工艺和专业前沿的代工市场。

更多的数量
集成电路市场好坏参半。例如，Semico在一项预测中预测，与2015年相比，2016年整体半导体市场将下降2.5%。然而，据Semico称，2016年集成电路单元预计将增长4.2%。

Feldhan指出了影响2016年IC市场下滑的几个宏观趋势。一是2016年世界经济增速低于2015年;其次，此前持续增长的半导体市场正在下滑或趋于平缓。他说，个人电脑市场继续下滑，而智能手机市场已趋于饱和，增速已降至个位数。除此之外，与个人电脑和智能手机相关的芯片价格在2016年经历了显著的下降。最后，尤其是内存市场后发展出他说，在2016年上半年，美国经历了产能过剩和价格下跌。

但也有一些好消息。2017年，Semico预计半导体市场将恢复正增长，比2016年增长5.3%，2017年IC单元需求预计将增长5.2%。

Semico的费尔丹认为2017年有几个宏观趋势。“世界经济增长预计将略有好转。此外，智能手机市场预计将略微走强，从而使定价更加稳定。内存市场将达到均衡，随着DRAM和NAND的消费增加，价格将趋于稳定。”

总而言之，整个行业对2017年仍持谨慎乐观态度。UMC的Ng表示，"客户仍在一如既往地开展业务，但仍有一些谨慎的态度。"

例如，原始设备制造商希望保持库存精简。但与此同时，他们也面临着降低产品成本的压力。吴恩达说:“这意味着(芯片制造商的)终端客户将继续在成本敏感性方面大张口。”“所以他们会回到我们身边，推动我们在周期内不断改进。”

不过，也不全是厄运和悲观。例如，IC Insights称，汽车、数字电视、物联网和医疗电子产品是2017年及以后强劲增长的市场。

图1所示。增长预期在哪里。来源:集成电路的见解．

固态存储(SSD)驱动器市场也很强劲，从而推动了NAND的增长。“由于高密度数据中心产品的比例不断增加，以及企业对所有闪存阵列的采用不断扩大，对服务器SSD的需求将保持强劲，”三星存储器高级副总裁Chun Sewon表示三星．

然而，传统的平面NAND已不再规模化。因此，行业正在从平面向3 d与非．“我们仍处于3D NAND的早期阶段，”三星电子全球产品集团首席技术官杨攀表示林的研究．“(使用3D NAND)，单位面积密度增加。”

还有什么是热的?“展望未来，我们对虚拟现实和增强现实、大数据、人工智能和智能汽车的新兴趋势感到兴奋，”腾讯营销和业务发展副总裁亚瑟·谢尔曼(Arthur Sherman)说应用材料．

在高端，更多的finfet
与此同时，在代工业务方面，英特尔、三星和台积电预计将在2017年从16nm/14nm finfet过渡到10nm finfet。英特尔和三星都认为10nm技术将是一个强大的节点。

相比之下，台积电表示，10nm将是一个短节点，并在2017年更加重视7nm。GlobalFoundries跳过10nm直接转向7nm。

虽然这显示出尖端代工市场的竞争将有多么激烈，但也指出了一些困惑。首先，10nm和7nm的定义和规格正在变得模糊。此外，代工供应商在这些节点上追逐有限数量的客户，而这些技术的设计和工艺成本对大多数公司来说仍然过于昂贵。

“台积电和三星有不同的战略，”高德纳(Gartner)分析师塞缪尔•王(Samuel Wang)表示。“台积电认为10nm技术是一个过渡节点。台积电鼓励客户使用7nm和12nm, 12nm是16nm的衍生产品。只有少数客户在使用台积电的10nm工艺。他们的10nm晶圆产量将在2017年开始上升，但将在2019年下降。”

台积电预计在2017年初进入7nm风险生产。“我们的7nm技术不仅被高端移动客户所采用，还被GPU、游戏、PC和平板电脑、虚拟现实、服务器、FPGA、汽车和网络应用的高性能计算客户所采用，”英特尔总裁兼联合首席执行官Mark Liu表示台积电在最近的一次电话会议上。

事实上，台积电计划在7纳米制程上抢先一步。为此，它将利用现有的193nm浸泡和多个模式对于7nm，这被认为是一个复杂的方案。铸造厂宁愿使用极紫外线(EUV)光刻，这将简化图案流程。但EUV无法赶上台积电的7纳米制程，因此该公司计划在5纳米制程中插入EUV。

相比之下，三星计划等到EUV准备就绪后，再将该技术用于7nm。三星半导体代工业务高级副总裁洪浩表示:“没有EUV的7纳米技术将使技术发展过于艰难。”“这将导致更高的掩模层数量和更高的制造复杂性。”

总部位于香港的全球科技基金eFusion首席执行官丹•海勒(Dan Heyler)表示:“至于7nm制程，台积电和三星的进度非常快。台积电似乎处于领先地位，但三星致力于代工业务。”

在7纳米技术上，三星和其他公司都寄望于EUV。EUV正在取得进展，但还没有准备好投入生产。电源，电阻和掩模仍然有问题。

“多模式的工作原理。多家代工厂和技术已经证明了这一点。Coventor．“2017年最令人兴奋的是，我们将看到7nm EUV的承诺变得更加明确。有些公司将致力于在7nm的某些水平上使用EUV。大多数人希望看到EUV首先在切割或通过水平。在这些地方，EUV可以插入到流中，以替代复杂的多模式流。”

然而，不要指望EUV在7纳米工艺上得到广泛采用。Fried表示:“真正的密度优势将出现在5nm, EUV将在整个工艺流程中更广泛地部署，并且更早地投入部署。”

与此同时，16nm/14nm finFET市场仍然充满活力。GlobalFoundries、英特尔、三星和台积电将继续开发这些工艺。2017年，UMC有望进入14nm finFET领域。

Gartner的Wang说:“今天的许多28纳米客户将转向使用14 /16纳米finfet。”“未来几年，14nm/16nm finFET晶圆的需求不会下降。”

还有什么?弗里德表示:“5nm研究必须(在2017年)进入高速运转。”“我们已经看到了几个纳米线和其他新设备的设备级演示。我们已经看到了几个5nm技术元素的模式级演示。但是，如果任何更具革命性的概念真的要在5nm技术上取得成果，2017年我们需要看到更综合的演示，比如功能性(也许是小型)SRAM阵列。”

平面，嵌入式内存和射频
然而，并不是所有的代工客户都在转向finfet。有些将保留或转移到28nm和22nm平面节点。

finfet专为高端应用而设计，而28nm和22nm则针对价格敏感和低功耗市场。该公司物联网、汽车和新市场营销副总裁Rajeev Rajan表示:“性能很重要GlobalFoundries在最近的一次活动上。“但成本效益也很重要。”

然而，领先的平面市场正变得越来越拥挤。" 28nm晶圆需求将持续旺盛，" Gartner的Wang表示。“但由于价格竞争，28nm芯片的收入可能会下降。”

GlobalFoundries，三星，中芯国际，台积电和联华电子提供28nm批量工艺。此外，三星还推出了28nm全耗尽绝缘体上硅(FD-SOI)技术。2017年，GlobalFoundries预计将提高22nm FD-SOI的产量。

市场上有散装和FD-SOI的空间。GlobalFoundries的Rajan说:“一种技术并不适用于所有技术。”“细分市场有不同的需求。”

在这些领域中，新应用程序的数量还在持续增长。拉詹说:“增长的驱动因素不止一个。“有很多增长动力。”

与此同时，嵌入式内存和射频也代表着晶圆代工厂的增长市场。目前，嵌入式闪存市场主要由基于NAND和NOR的传统闪存主导。嵌入式闪存用于微控制器和其他设备。

嵌入式闪存的主流市场是40nm及以上，尽管有些正在向28nm迁移。最重要的是，几家代工厂正在与各种客户合作开发下一代内存类型，例如FRAM，MRAM，ReRAM甚至是碳纳米管公羊。晶圆代工厂希望向客户提供下一代内存IP。

例如，GlobalFoundries正在为其22nm FD-SOI工艺开发嵌入式MRAM。另一家供应商中芯国际(SMIC)正在基于内存初创公司Crossbar的技术开发嵌入式ReRAM。

尽管如此，经过多年的研发，下一代内存类型仍在等待起飞。但当它们最终飞起来的时候，这些新奇的技术会取代现有的嵌入式闪存或传统内存(如DRAM和NAND)吗?

GlobalFoundries的嵌入式存储器副总裁Dave Eggleston说:“嵌入式存储器的经济和应用与独立存储器不同。“高性能嵌入式NVM将与传统的DRAM和NAND独立内存共存。”

除了新的内存IP，代工客户还需要集成的工艺。作为回应，代工供应商正在将他们的工艺与非易失性存储器和RF CMOS功能集成起来。

射频涉及许多标准，如蓝牙和802.11变体。“对非易失性、无线和低功耗的技术要求趋于一致，”UMC的吴恩达说。“他们正在驱动一个带有内存和无线通信协议的控制器。主要集中在55nm和40nm上。不久之后，该领域的一些领先应用甚至将着眼于28nm工艺。”

专业的流程
碎片化的专业工艺代工市场也很强劲，特别是双极/CMOS/DMOS (BCD)、混合信号和高端RF。

一些工艺在200mm晶圆上运行，尽管有些正在转向300mm晶圆。“我们看到8英寸的需求很大，”UMC的Ng说。“无论是电源管理还是射频SOI，这些应用都非常强大。一些较老的技术，如mosfet是一个很大的需求驱动因素。”

BCD技术正在升温。基于0.18微米和0.13微米技术，BCD工艺用于智能手机和其他产品的电源管理ic。最近，BCD正在进军汽车领域。

GlobalFoundries, MagnaChip，意法半导体和台积电在BCD市场上竞争。最近，UMC也进入了这个行业。“所有人都在追逐汽车，”UMC的Ng说。“我们看到越来越多的客户专注于汽车。很多公司都专注于mcu。许多公司专注于信息娱乐。我们看到人们对传感器技术的兴趣越来越大。”

事实上，汽车中的IC含量持续增加。信息娱乐和导航是集成电路的增长市场。此外，一些安全功能，如自动紧急制动、车道偏离/盲点检测系统和备用摄像头，都是新的市场驱动因素。自动驾驶技术也很热门。

根据IC Insights的数据，2016年汽车IC市场总额预计将达到229亿美元，比2015年增长约12%。汽车仍然是整个IC市场的一小部分。据该公司称，2016年其在集成电路市场的份额仅为7.9%。

与此同时，高端射频代工市场也很强劲。在一个大的应用中，移动运营商正在转向称为LTE Advanced Pro的下一代4G技术。该协议要求智能手机供应商在其系统中支持更多频段，这意味着手机中的射频含量正在增加。

因此，RF需求仍然强劲，特别是RF版本的SOI技术或RF SOI。RF SOI用于智能手机的开关和天线，由idm和代工厂生产。

此外，几家晶圆代工厂，如台积电、联华、赢半导体等，都在追赶氮化镓(GaN)代工业务，包括RF和功率半晶圆。根据Strategy Analytics的数据，2015年RF GaN业务总额为3亿美元。根据Strategy Analytics的数据，到2020年，RF GaN市场预计将达到6.885亿美元。

基站曾一度主要使用基于横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)技术的射频功率晶体管。但如今，LDMOS正逐渐被RF GaN取代。

晶圆代工厂也在开发用于功率半导体应用的GaN。其他晶圆代工厂正在追求另一种宽禁带技术碳化硅(原文如此)。

GaN和SiC都代表了成熟半导体行业的新增长机会。例如，根据Yole的数据，2016年基于gan的功率半导体市场预计仅为1000万美元的业务，但从2016年到2021年，该业务预计将以86%的年增长率增长。

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