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全球半导体业酝酿新变化 纯代工遭挑战 |
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| http://cn.newmaker.com
2/7/2006 4:08:00 PM
中国电子报
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与2005年的同期相比，2006年的开初似乎别有一番天地：半导体库存处在合适水平，传统的节后萧条现象没有重现，半导体固定资产投入维持在半导体年销售额的20%的正常水平，相信不会引起产能过剩等，2006年全球半导体工业有望开门小红，由此来回顾2005年全球半导体工业的部分大事。
2005年反复无常2006年仍存变数
在2000年半导体业又一个高峰之后，历经3年的能量积聚，终于在2004年又增长了28%。然而业界感到奇怪的是到2004年的第四季度，上升才仅4个季度，据说是由于半导体库存的原因，业界普遍认为工业重新又进入新一轮的下降周期。包括张忠谋等重量级人物也曾预计2005年全球半导体业将呈现2%的负增长。
真的进入下降周期了吗？至2005年的第一季度，至少库存问题已经恢复到正常水平。此时业界纷纷预计此次的周期将特别温和，而且时间短，并确信2005年的下半年会再次恢复，所以许多市场分析机构又调高预测。真正进入2005年下半年，半导体业把希望寄托在年底的季节性消费增长及结构性的调整。然而高耸的油价及台风袭击，再次挫伤了美国消费者的信心，使全球半导体业再次蒙上阴影，如iSuppli等市场分析公司又再次修正2005年的增长率。如此反反复复，造成2005年全球半导体业的态势，让市场分析公司也跌破眼镜。
如iSuppli公司，对于2005年全球半导体工业的预测，一直在不断地修整，在2004年12月时他们曾预测2005年全球半导体业增长4.7%，至2005年3月时又调整为6.1%，在9月8日时调整为5.9%，然而于10月12日又再次调整为2.4%，最后在12月1日修正为4.4%。
人总是在期盼中树立目标及信心。2006年全球半导体工业的景况再次成为焦点。iSuppli预测在未来几年中全球半导体业的波动将更小，他们重申2005年增长4.4%，而2006年增长仅为4.3%。造成2005及2006年微升的原因是以前靠PC更换而带来的销售峰值，在2004年已经成为历史。应该看到目前的温和增长是一个长期作用的结果，在过去的27年中，半导体工业高达17%的年均增长率已成历史。WSTS预测，2006年全球半导体工业的增长将为8%，而2007年可达10.6%。
要客观地分析2006年全球半导体工业的趋势，由于缺乏杀手级产品，大部分人的观点认为目前半导体业的成长是由多个因素推动的，并不仅仅是依靠PC的需求推动的。业界普遍认为消费类电子产品、无线产品以及液晶电视将是推动2006年半导体业发展的三大类终端产品，但问题是缺乏表现超群的巨星。
综上所述，全球半导体工业在2006年的表现估计将再次维持小幅增长的态势。但如今的半导体工业已变得十分脆弱，禁不住全球大的风浪冲击，预计仍会有变数。
纯代工业遭遇IDM挑战
从台湾地区首先在全球创立代工模式，至今还不到20年历史。但是由于代工业强大的生命力，在半导体业发展过程中的作用及地位已显而易见。
尽管全球代工业也经历了起步、成长及壮大不同的阶段。但是台积电及联电双雄独霸的局面一直延续至今，约占市场份额的70%左右。
最近几年全球代工业的工艺技术进步相比之下趋缓，其中主要原因是当工艺技术由0.18μm向130nm技术过渡过程中，由于同时使用铜互连及低k介质材料，碰到了技术难关，再加上半导体业自2000年泡沫之后需要时间来消化产能的扩充，总的来看，目前全球代工业将面临新的变革。据市场调研公司预测，全球代工业的年均增长率应比半导体业的增长高一倍，接近18%-20%。但是2005年的结果着实让人失望，据台湾地区的代工业统计，2005年全球代工业可能仅增长1%-2%。
目前全球代工业的竞争基本上可分成两块：高端代工的竞争，关键在90nm及以下技术的客户在哪里？高端客户在寻找代工厂时，关键看的不是低价格，更为看重的是在下一代产品发展中，技术的延伸能力，实际上是在寻找一个共同生存的伙伴。
另一块代工业的竞争主要在价格。要看到目前在全球代工业中的利润越来越薄，而且此种价格下降的趋势会越演越烈，所以下一步产业的兼并不可避免。
全球代工业中的另一个征兆，要看到最近来自三星、东芝、英飞凌及IBM，包括日本等IDM大厂开始加入高端代工行列。尽管此种变革从IDM厂自身讲仅是一种产能的调节，估计在近期内还不可能对台积电及联电构成威胁，但是全球代工业确实面临进一步的改革压力，甚至有人怀疑fabless加代工的模式能否与IDM相抗衡。
300mm成为主流 450mm导入期延迟
在摩尔定律的驱动下，全球硅片直径增大的趋势一直未曾停步。为了实现由8英寸向12英寸硅片过渡，全球设备及材料等方面累积已经投入200亿美元，业界有人预计投资回报需要30年。
全球12英寸硅片生产，自2004年起再次吹响进军的号角，至2005年底全球已有12英寸硅片生产线46条，其中美国有13条，日本6条，我国台湾地区11条，韩国4条。
全球12英寸硅片的进程已经比预计有所减慢。据国际半导体产能组织(SICAS)统计，至2004年第四季度全球每周产出12英寸硅片为53400片，如果折合成8英寸计，为每周12万片，占相应的全球硅片总产出(折合成8英寸计)每周126万片的10%。由此表明，即便预测至2005年底，全球12英寸硅片的产出也仅占全球硅片总产出的15%。
目前全球12英寸硅片生产的现状有如下特点：凡是新建的芯片厂，从2006年起，全都是12英寸及65纳米以下，再建8英寸新厂已不再经济。我国台湾地区力晶半导体董事长黄崇仁于2005年1月表示，从存储器业角度看，2006年将是12英寸厂的交叉过渡年，届时8英寸厂将不再具有量产标准型DRAM的竞争力。
据美国Information Network公司2005年12月15日报道，在2000年时，从金额计全球仅有20%的金额买300毫米半导体设备，而至2004年及2005年时，这个数字已分别上升至60%及70%。每一种尺寸的硅片，其生命周期加起来可达20年左右。所以尽管300mm芯片设备日趋成熟，相信200mm设备还有强大的生命力，不会马上退出历史舞台。
按ITRS原先预测，450mm硅片的导入期应在2010年至2014年期间。而VLSI于2005年8月19日报道，发展450mm硅片需要的各种研发资金约1020亿美元。如果一条450mm硅片生产线，每月产能在15万-20万片(等效8英寸计)，需要投资40亿-50亿美元。
根据历史经验，每一种硅片尺寸的有效生命周期约20年左右，如1986年就开始筹备的8英寸硅片，直至1997年才进入获利期。可以预测8英寸硅片真正获利的周期在6年-7年之后必将被12英寸硅片取代。
所以半导体业界目前判断，450mm硅片成为主流将推迟至2020年-2025年。Lam Research的总裁Stave Newberry呼吁，在近三年内大家不要讨论这个课题。
在新形势下，全球半导体设备工业正面临再次兼并以及重新定位的新时期。技术复杂程度的提高，市场需求总量的逐步减少，以及设备价格下降的压力是主导因素。但是由于全球300mm芯片生产线刚刚进入成熟期，从性价比上已可与200mm相匹敌。所以可以预期未来的数年中，半导体设备工业还存有一定的活力。
450mm硅片生产是否能继续下去，是一个暂时无法回答的严肃话题，全球只有英特尔是积极的推动者，即便最后真下决心，可能发展的模式也是由芯片制造厂自己搞设备或者芯片制造厂与设备制造厂再次联合，来共同推动半导体工业的发展。
工艺技术跨过45纳米关
按2004年ITRS报告，全球半导体工业应进入90nm节点，2006年该进入65nm关，目前从总的技术趋势看没有拖工业的后腿，即浸入式光刻、铜互连及低k介质材料等，尽管也存有大量的挑战，但是基本上能与工业同步进展。
业界已经确信193nm的浸入式光刻在65nm及45nm技术中已取得全面成功。
从各种报道分析，浸入式光刻已经顺利地渡过45nm工艺技术，而对于下一步32nm技术，是继续发展大数值孔径的浸入式光刻技术，还是采用EUV技术仍难下定论。
在2005年12月举办的SemiJapan及美国Cymer公司举办的研讨会上，对于如何实现32nm技术存在不同的看法。由于目前EUV技术方面，尚有许多基础研究跟不上，如2004年在评价EUV技术时，尚有三个主要难关，即掩模缺陷、光刻胶敏感度及光源功率。而2005年经过努力，光刻胶的分辨率及线条的粗糙度已上升为最主要矛盾。业界预测EUV技术将于2009年才引入市场，而如果采用浸入式ArF光刻，必须采用二次曝光，而二次曝光会增加成本及加长周期，因此从加快开发新产品的角度看，对EUV技术的呼声逐渐增高。
据最新消息，德国Xtreme技术公司宣称已将EUV光源输出功率从开始的120W，提高到目前研制的800W水平，预计至2010年时可达1000W。德国CarlZeiss已向ASML提供了首台EUV的光学系统，因而ASML正在研发的EUV样机(Alpha)已在2005年第二季度分别提供给比利时的IMEC及纽约的Albany大学试用。
关于解决晶体管漏电流的高k介质材料难题，目前从工艺角度尚有困难，估计在45nm时(包括45nm)还不会被采用，据业界预测在32nm时可能被采用。
业界总是在探求什么尺寸将无法跨越，22nm还是16nm，即何时是硅材料的终止点？目前来看，业界有一种说法，很可能是16nm。
半导体产业链转移加剧
半导体产业从诞生起才仅仅半个世纪，但是已经面临谈论硅材料的最后终止，即摩尔定律还能走多远的命题。任何工业都有生命周期，半导体业也不例外。
纵观近几年来半导体产业的悄然变化，发现全球半导体产业链的转移正在加速。成功的半导体厂总是向附加值更高的产业发展，而将淘汰的产业向诸多新兴国家转移。市场调查公司VLSI总裁认为，芯片制造业正悄悄地从美国退出。美国摩托罗拉是淡出芯片制造业的成功典范，其2004年结构重组后，新公司飞思卡尔一年之内即迅速上市，并实现扭亏为盈。
另一家美国著名公司LSI Logic，已售出位于Gresham的8英寸的芯片制造厂，而变成一家Fabless公司，目的是为了对股民负责，降低芯片制造成本及减少向90nm及65nm工艺技术过渡的风险。
最近还有一家非常著名的半导体公司Avago，它是从Agilent剥离出来的公司，主要生产用于手机、网络设备和打印机等各种产品的芯片，目前的年销售收入为18亿美元。
全球半导体产业链转移的另一特征是向产业链的高端进行IP贸易，许多有实力的、能够不断创新的公司现已迈开步伐前进，根本目的是为了获取更大的利润。
日本燃起再次重组希望
据市场调研公司美国IC Insights最新估计，2005年全球前20名半导体厂的排名中，约有7家日本公司，加上未进入20强的尔必达、日立制作所、三菱电机等大厂，总共有将近10家日本半导体大厂。
尽管总体实力仍仅次于美国，位居全球半导体业的老二，但是相比于其他地区的迅速发展，显得缺乏竞争力，有点日趋衰落的迹象。
在2002年时因日本半导体业的危机已经重组了一次，产生了Renasas及Elpida公司，目的是试图恢复日本在20世纪80年代时的风光，但是3年的实践未见生效，恐怕要导致新一轮的兼并风波。
连续5年被日经金融新闻票选为顶尖股票分析师的佐藤文昭，对日本半导体产业急需兼并重组的观点，甚有见解及新意。
佐藤呼吁日本半导体大厂应该进行兼并与重组，分别就存储器、系统芯片、晶圆代工等领域，合并为具有更大经济规模的新公司，以此来振兴日本的半导体工业。佐藤认为，日本半导体业最理想的兼并组合方案是形成1家存储器厂及2家IDM系统芯片厂。具体可能的组合方案为：东芝、NEC电子与SONY联合为一家；而瑞萨科技、富士通、松下电器联合为另一家，共同成立合资公司生产IDM系统芯片。另外，尔必达与东芝及Spansion则合作生产存储器。
佐藤认为，如若日本半导体业界不愿如此，那日系半导体厂的另一个选择便是完全放弃晶圆制造，成为fabless公司，否则日本半导体业的前景难料。
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