2018年铸造的挑战

硅铸造业务预计在2018年将稳定增长,但这种增长将带来诸多挑战。

前缘,GlobalFoundries、英特尔、三星和台积电迁移从16 nm / 14 nm 10 nm / 7纳米逻辑节点。英特尔已经遇到了一些困难,因为芯片巨头最近推出新的10 nm的体积坡道过程从2017年下半年到2018年的第一部分,分析师表示。时间会告诉我们如果其他芯片制造商将在10/7nm光滑或粗糙的过渡。

此外,一些铸造供应商增加新22纳米工艺,虽然现在这种技术需求前景仍不确定。最重要的是,铸造供应商看到巨大的200毫米的需求能力。然而200毫米能力仍将吃紧,如果不是卖完了,整个2018年。

业内几乎无望,。相反,铸造业务预计坚实,2018在2017年增长8%,生产主管总经理根据Joanne Itow Semico研究。一模一样的2017年经济增长预测。(最终计算2017第四季度的数字才可用)。

“增长动力包括人工智能、汽车和传感器,”她说。“尽管智能手机销量的增长速度已经放缓,智能手机物料清单(材料清单)仍然由铸造的最大的部分活动。包括传感器、处理器、图像传感器、无线和模拟射频。”

铸造供应商也是银行在高性能计算的发展,电力电子,甚至cryptocurrency。但也许最有趣的部分是中国,许多铸造厂商扩大或建立新的晶圆厂。

在整个铸造市场,台积电将继续主导景观以55.9%的份额在2017年,据TrendForce,一家研究公司。GlobalFoundries是排在第二位,其次是为了通过联电,三星、中芯国际,TowerJazz,力晶半导体,先锋,华虹东部,据该公司。

图1:十大收入铸造厂。(三星,力晶半导体数字估计)。来源:TrendForce

更多的数量
显然,是积极的迹象。在最近预测,世界半导体贸易统计数据(wst)集团预测,半导体市场在2017年将达到4090亿美元,比2016年增长20.6%。收入增长一直受平均销售价格的增加(asp)后发展出。为模拟需求强劲,闪存和逻辑。

2018年,wst项目集成电路产业将达到4370亿美元,比2017年增长7%。总的来说,集成电路单位预计将在2018年增长7.1%,与2017年的12.8%相比,根据VLSI研究。

然而,集成电路产业正在发生变化。多年来,增长引擎围绕摩尔定律,著名的公理,晶体管密度每18个月就会翻一番。遵循摩尔定律,芯片制造商一旦引入了一个新的过程每18个月,表面上每个晶体管的成本较低。

摩尔定律仍然是可行的,但它的进化。在每个节点、过程成本和复杂性都在飞涨,所以现在的节奏完全扩展节点从18个月延长到2.5年或更长。此外,减少铸造客户可以搬到先进的节点。总共的平均集成电路设计成本16 nm / 14 nm芯片是约8000万美元,而3000万美元28 nm平面设备,根据Gartner。相比之下,它将花费2.71亿美元来设计一个7纳米芯片,该公司表示。

像以前一样,芯片的手机代表了最大的市场。手机IC销售,占大约25%的集成电路市场的总收入,预计将在2018年达到973亿美元,较2017年增长了8%,根据IC的见解。个人电脑相关)芯片,ICs的第二大市场,预计将在2018年增长5%,至726亿美元,该公司表示。

其他市场的增长速度。例如,汽车IC销售预计将增加16%到2018年的324亿美元;与此同时,IoT-related IC销售将在2018年上升16%,至约168亿美元,该公司表示。

图2:IC增长市场,在数十亿美元。来源:IC的见解

“越来越多的客户正在重新定义他们的产品组合,以适应物联网和/或汽车市场,”沃尔特·Ng说,美国销售的副总裁联华电子。“汽车部门,信息娱乐的进展,提高数据安全性和先进的操作特性对单片机与嵌入式非易失存储器集成的需求,射频组件和MEMS传感器。

“在物联网领域,我们看到许多不同类型的设备,但一个主要焦点似乎是单片机与多协议通信集成电路,包括wi - fi,蓝牙,有时甚至无线个域网。我们也看到重要的家庭自动化很感兴趣,”Ng说。

记住那些增长动力,铸造供应商必须开发更多和不同的过程以满足客户日益增长的需求。”一个技术平台的概念可以从高端服务一切最佳IBM z系统(主机)到电池的物联网设备是不现实的,”加里·巴顿说,首席技术官GlobalFoundries。

为了满足这些需求,铸造厂必须增加资本支出,每年研发支出。但只有少数铸造厂开发大量的技术资源。小公司是可行的,但他们必须专注于几个选择市场。

除了研发美元方程,这里有一些其他的铸造厂的挑战:

•经济和政治问题会影响电子行业。
•需求低迷和库存问题往往出现在第一季度,徘徊在接下来的季度。
•有一个正在进行的并购活动浪潮IC业务。整合转化为减少铸造供应商的客户基础。
•硅片可用性是一个问题。经过多年的供应过剩,硅片供应商看到新的需求。但是供应商没有投资于新工厂,许多人提高他们的价格。
•包装供应链是铸造厂的另一个问题。对芯片的需求上升导致的短缺选择生产能力,各种包类型,甚至一些设备。

10 nm / 7海里,22纳米迁移
2018年,英特尔预计将增加10纳米。此外,GlobalFoundries,三星和台积电将开始船各自7海里finFET的过程。三星还宣布各种half-node产品。

节点名称混淆。简而言之,不过,英特尔的10纳米技术相当于铸造7 nm节点。

无论如何,该节点迁移是具有挑战性的。例如,一些芯片制造商花了比预期更长的时间从平面节点迁移到16 nm / 14 nm。在16 nm / 14 nm,许多供应商搬到了新一代晶体管类型称为finFETs。finFETs,电流的控制是通过实现一个门上的每个鳍的三面。

图3:FinFET与平面。来源:林的研究

一般来说,finFETs解决短沟道效应和其他扩展问题,但是技术是制造更加困难和昂贵的。

例子:英特尔应该增加其10 nm finFET过程在2017年下半年,但时间表最近下滑。“像这样被挤出到上半年”18日说,阿Davuluri,晨星公司分析师,一家投资银行公司,在最近的一次采访中。“这可能是主机的问题。但它可能多的问题在14 nm,虽然解决了基本上相乘(10海里)。而不是双模式,现在你在做自对准四模式。只是更多的步骤以及更好的特征尺寸。这两个问题雪上加霜。”

时间会告诉我们如果GlobalFoundries,三星和台积电将面临类似的问题在7海里。“看起来这三个铸造厂是取得良好进展,”塞缪尔·王说,Gartner的分析师。

王希望看到一个相当大的斜坡7海里2018年,但它会苍白相比10 nm在短期内。总共10 nm预计将在2017年产生50亿美元的业务。相比之下,7海里预计将产生销售从2018年的25亿美元到30亿美元,他说。

所以如何将7海里打出来?“这是一个更渐进的坡道,“GlobalFoundries”巴顿说。“有客户正在更积极地(到下一个节点)。其他人逐渐将更多。”

7海里,根据巴顿,将是一个长期存在的节点。“FinFETs将有很多腿。仍然有很多空间扩展finFETs,”他说。

事实上,台积电表示,7 nm节点可能高达28 nm。“初始N7申请高端处理器和高性能计算应用程序。我们预计超过50 tape-outs到2018年底,“c·c·魏说,联合首席执行官和总裁台积电在最近的一次电话会议。

并不是所有铸造客户前缘,然而。许多正在开发新的芯片和正在探索的想法迁移到16 nm / 14 nm。然而,许多公司都停留在28 nm及以上,因为他们买不起高级节点的集成电路设计成本飙升。

寻求满足潜在的市场缺口,GlobalFoundries,英特尔,台积电和联华电子正在开发一个新的22纳米的过程。22纳米允许更快的比28 nm芯片和昂贵的发展不如16 nm / 14 nm。

然而,并不是所有的22纳米技术是一样的。例如,GlobalFoundries准备22纳米FD-SOI技术。与此同时,台积电和联华电子正在开发一个22纳米CMOS工艺。和英特尔有一个新的,低功耗22纳米finFET技术。

从那里,铸造客户必须权衡各种选择。“这取决于你在空间,“GlobalFoundries巴顿说。“如果你专注于高性能和你们大的芯片,你可以看看finFETs。如果你正在看的东西更多更小的芯片,成本和权力平衡,你下去FD-SOI路径。”

大部分CMOS是另一个选择。联电正在开发一个22纳米工艺用于射频、mmWave和其他应用程序。”(提供)的性能和成本的最佳组合,”拉吉说Verma联华电子专业技术部门的副总裁。

尽管如此,许多铸造客户坚持28 nm在可预见的未来。“28 nm-class技术提供了一个最优的速度、力量和成本,”Gartner的王说。“需求将继续有28 nm,产生100亿美元的年收入由铸造厂。”

因此,将22纳米起飞呢?“是的,22纳米是一个扩展的28 nm,”王说。“它提供了更好的性能和密度。”

200毫米,专业热潮
与此同时,在过去的两年里,集成电路产业经历了严重短缺的200毫米晶圆厂在某些芯片需求激增的能力。

2018年,与300毫米200毫米能力会继续紧缩,将遵循同样的路径。“2018年将是第三年,200毫米技术将在供应紧张,“联华电子的Ng说。“和300毫米技术能力开始效仿,我们看到客户采购策略开始承担更多的战略意义。”

一个典型的200毫米晶圆厂生产约每月40000晶圆开始。一般来说,一个200毫米晶圆厂生产多种芯片过程从6-micron到65海里。“PMICs遗留单片机、权力分立器件,指纹传感器和显示驱动程序仍然消耗超过现有的晶圆产能可以满足,“Ng说。

总之,200毫米能力将在一段时间内仍然紧张,促使芯片制造商寻找新的和创造性的方式来处理危机的能力。例如,芯片制造商已经将一些设备从200 mm到300 mm晶圆厂。300毫米晶圆厂已生产尖端芯片。

“300毫米技术将走向更高的利用率,同时,“Ng说。“遗留300毫米流程主要由驱动应用程序,如电源管理、指纹传感器和显示驱动电路,而更多主流300毫米需求是由单片机,无线通讯和存储应用程序。”

在成熟的节点,铸造厂提供专业流程,如模拟、bipolar-CMOS-DMOS (BCD)、微机电系统、混合信号、电源管理和射频。

今天,专业铸造业务正在复兴,多亏了5 g和汽车的出现。电力电子和无线市场保持增长,。“联华电子正在经历增长在BCD电源管理应用程序中,由全球绿色能源和能源减少的趋势,要求越来越完整、安全、可用的电源管理解决方案,“Ng说。

与此同时,汽车市场仍然是整体铸造的一小部分业务,但该行业增长速度快。因此,铸造厂争相扩大他们的努力在舞台上。

“我们开始看到一个真正的转折点在过去的几年中,”马克·格兰杰说,副GlobalFoundries的汽车。“你可以开始看到半导体内容车辆的数量开始增加。外加ADAS,当然在过去几年激增。”

一般来说,行业汽车分为五个主要domains-body连接,融合/安全、信息娱乐,和力量训练。

铸造厂看到对芯片的需求在所有领域。有些领域增长速度快于他人。“在汽车安全系统和电气化的火车正在推动专业半导体内容,“Marco Racanelli说,高级副总裁兼总经理TowerJazz高性能射频/模拟单元。

铸造供应商也准备推动高级驾驶员辅助系统(ADAS)和自动驾驶技术。ADAS涉及各种安全特性在车里,如自动紧急制动和车道检测。

豪华车已经将许多ADAS特性。我们的目标是将这些安全特性引入中间层和入门级模型。这将取决于成本,这可能需要一些时间。不过,完全自主驾驶的到来年,如果不是数十年的话,走了。

除了汽车,5 g oem是另一个潜在的大市场,设备制造商和铸造厂。5 g是当前无线标准的后续4 g,或者长期演进(LTE)。这将使数据传输速率超过10 gbps, LTE的吞吐量或100倍。

如果5 g起飞,该技术将推动新芯片的发展基础设施和手机。”需要更快和更移动数据推动立即需求扩张超大型数据中心和云计算中心,并将创造未来的机会在5 g系统手机,“TowerJazz Racanelli说。

“数据中心需要从电源管理半导体专业高速光纤前端,“Racanelli说。“5 g系统射频前端将推动更多的复杂性,需要更多RF-SOI开关、滤波器和放大器。最后,5 g包含28个ghz乐队为我们的客户和合作伙伴已经创建了收发器展示先进的锗硅12 gb / s链接。”

最大的问题是5克是否会破坏风景或达不到其承诺。“在短期内,有问题的基础设施将如何发展来支持当前定义5 g在wi - fi和无线电频率sub-6GHz乐队路由器和智能手机等产品,“联华电子的Ng说。“长期关注涉及5 g基础设施部署何时开始和多长时间成为可行的供公众使用。与这将是当产品的时间,可以利用5 g的好处将实现大众市场接受。”

中国的手表
不用说,中国对铸造供应商代表一个巨大的机遇。中芯国际和其他中国铸造厂继续扩大。然后,在跨国公司方面,联电已经增加一个新的300 mm晶圆厂在中国。GlobalFoundries, TowerJazz,台积电在中国正在建造新工厂。

铸造厂不仅会使跨国IC芯片制造商,也为越来越多的国内专业设计公司。总的来说,中国集成电路设计行业收入预计在2017年将增长22%,据TrendForce。2018年,增长率预计将保持在20%左右,根据研究公司。

“这种增长将是由于物联网市场,在人工智能和5 g的解决方案将推动扩张势头,”队长张志贤说,研究TrendForce主任。“其他收入机会将来自新兴应用,如生物传感器硬件指纹和面部识别,双镜头相机和AMOLED。”

图4:中国集成电路设计产业的发展。来源:TrendForce

图5排名中国工厂设计公司的收入。来源:TrendForce

在行业密切关注中国的半导体产业,它还应该注意应用程序中的国家的努力空间。中国是追求5克,4.0产业,智能电网和其他技术,根据肺楚,半中国总统。“在一些地区,(中国)正在比世界其它地区更快,”楚说在最近的一次演讲。

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