​se dipingiamo un quadro del futuro, significa che siamo preoccupati per il presente?

la domanda di processi avanzati di fonderia di wafer è in forte espansione e, dietro lo sviluppo ascendente dell’intero settore, la situazione del mercato dei processi maturi sembra essere relativamente chiara. l'ultimo rapporto pubblicato dall'organizzazione di ricerca trendforce ha sottolineato che, sebbene il tasso di utilizzo della capacità dei processi maturi possa aumentare di 10 punti percentuali l'anno prossimo, per quanto riguarda questa "torta", l'industria afferma che la continua espansione dei processi maturi porterà a continue pressioni sui prezzi.

01

il motivo per cui continua a non funzionare

colpita dalla scarsa visibilità della domanda di prodotti di consumo nel 2025, la catena di fornitura ha un atteggiamento conservatore nei confronti della creazione delle scorte. gli ordini per le fonderie di wafer seguiranno la stessa sporadica modalità di ordine urgente del 2024. tuttavia, l'inventario dei componenti applicativi come le automobili. , il controllo industriale e i server generali sono stati ridotti. verranno gradualmente corretti fino a raggiungere un livello salutare nel 2024 e si uniranno ai ranghi dello stoccaggio sporadico nel 2025. si prevede che il tasso di utilizzo della capacità dei processi maturi aumenterà di 10 punti percentuali. e superare il 70%.

tuttavia, poiché le fabbriche hanno rallentato i loro piani di espansione della produzione a causa della debolezza della domanda per due anni consecutivi, si prevede che nel 2025 apriranno gradualmente nuove capacità produttive precedentemente rinviate, in particolare a 28 nanometri, 40 nanometri e 55 nanometri, sotto la doppia pressione della scarsa visibilità della domanda e dell’apertura di nuove capacità produttive, il prezzo dei processi maturi continua a essere sotto pressione.

il 9 maggio, la più grande fonderia di wafer della cina continentale ha pubblicato il suo rapporto finanziario del primo trimestre 2024. alla conferenza sugli utili del giorno successivo, l'amministratore delegato ha ammesso che la linea di produzione di wafer da 12 pollici dell'azienda funziona a pieno regime da febbraio, ma la concorrenza nel settore rimane agguerrita. "molti dei nostri clienti strategici, siano essi set-top box o smartphone, potrebbero perdere i loro ordini se i concorrenti tagliassero i prezzi sul mercato, e decine di milioni di ordini potrebbero andare persi. dobbiamo ancora adattarci al mercato e affrontare il mercato concorrenza con i nostri clienti”.

le aziende che si concentrano su fonderie di wafer con processi maturi hanno le proprie strategie, ma possono anche essere descritte come una zuppa chiara e poca acqua.

il mondo è avanzatola fabbrica da 12 pollici e la società di semiconduttori compositi hanno investito e sottoscritto 50.000 azioni di private equity di hanlei. la collaborazione tra le due parti prevede che la produzione di massa sia prevista nella seconda metà del 2026.

umcsi concentra sull'aumento della propria capacità di ricevere ordini per processi speciali. attualmente è in grado di fornire processi speciali come 22/28 nm, envm e rfsoi. l'azienda è ottimista sul fatto che il mercato dell'intelligenza artificiale generativa abbia un enorme potenziale e non sarà assente il mercato dell’ia.

semiconduttore di potenzail presidente huang chongren ha precedentemente affermato che si trasformerà in due direzioni principali per eliminare la concorrenza sui prezzi tra i produttori. la prima è fab ip che addebita tasse di autorizzazione alla costruzione di fabbriche, e la seconda è la tecnologia ic 3d con vantaggi tecnologici di impilamento.

02

l’intelligenza artificiale porta i processi di produzione avanzati a un livello superiore

tsmc è all’avanguardia e si prevede che il valore della produzione globale della fonderia di wafer ritornerà a un tasso di crescita annuale superiore al 20% l’anno prossimo e il tasso di crescita annuale sarà il più alto degli ultimi tre anni. l’istituto di ricerca trendforce ha pubblicato le sue ultime previsioni. i processi avanzati come quelli a 5/4/3 nanometri utilizzati nei prodotti di elaborazione ad alta velocità (hpc) e negli smartphone di punta rimarranno a pieno regime e continueranno fino al 2025. la performance dei ricavi di tsmc supererà quella del settore. media, prevista inail’aumento delle applicazioni (ai) guiderà la crescita del valore della produzione industriale.

secondo l'ultimo sondaggio di trendforce, anche se la visibilità del mercato finale dei consumatori il prossimo anno sarà ancora bassa, le scorte delle catene di approvvigionamento come automobili e controlli industriali sono gradualmente diminuite a partire dalla seconda metà di quest'anno. lo stoccaggio sporadico verrà riavviato l'anno prossimo e l'intelligenza artificiale edge aumenterà l'inventario delle singole unità. con il consumo di wafer delle macchine e l'intelligenza artificiale nel cloud che continua a essere implementata, si stima che il valore della produzione della fonderia di wafer aumenterà del 20% ogni anno il prossimo anno, un valore migliore rispetto ai 16 di quest'anno. %.

tuttavia, secondo le osservazioni del settore, se si esclude tsmc, la produzione globale della fonderia di wafer aumenterà solo dell’11,2% l’anno prossimo, il che significa che tsmc da sola contribuirà a quasi la metà della crescita. i processi avanzati mantengono un elevato slancio di crescita e l’imballaggio avanzato è in aumento importante.

sulla base dell’analisi delle prestazioni di varie fonderie di wafer, trendforce prevede che i processi avanzati e l’imballaggio avanzato spingeranno il tasso di crescita dei ricavi annuali di tsmc il prossimo anno a superare la media del settore.

inoltre, supportati dalla continua promozione dell’intelligenza artificiale e dal basso inventario di vari componenti applicativi, anche se la crescita annuale dei ricavi del settore della fonderia tornerà al livello del 20% l’anno prossimo, i produttori devono ancora affrontare molte sfide, tra cui, in generale, influenzare la domanda dei consumatori terminali, se i costi elevati influenzeranno l’implementazione dell’intelligenza artificiale e se l’espansione della produzione aumenterà le spese in conto capitale.

trendforce stima che i processi a 7 nanometri, 6 nanometri, 5 nanometri, 4 nanometri e 3 nanometri contribuiranno per il 45% alle entrate globali della fonderia il prossimo anno. secondo le osservazioni del settore, i processi rilevanti sono nodi tecnologici in cui il produttore leader tsmc è bravo e leader.

la capacità di produzione di imballaggi avanzati è limitata. trendforce analizza che, a causa della domanda su vasta scala di chip ai, gli imballaggi avanzati 2.5d scarseggeranno seriamente dal 2023 al 2024. i principali produttori come tsmc, samsung e intel forniscono soluzioni complete. per la produzione front-end e l'imballaggio back-end stanno tutti sviluppando attivamente la capacità produttiva, si stima che i ricavi degli imballaggi 2.5d forniti dalle fonderie di wafer aumenteranno di oltre il 120% all'anno il prossimo anno, sebbene rappresentino meno del 5%. le entrate complessive della fonderia di wafer, la sua importanza aumenta di giorno in giorno.

il presidente e presidente di tsmc wei zhejia ha affermato in una precedente conferenza stampa che nella parte relativa al confezionamento, tsmc si concentrerà solo sulle tecnologie back-end più avanzate. queste tecnologie aiuteranno i clienti a sviluppare prodotti lungimiranti.

03

il “dibattito in eccesso” dei nodi maturi

innanzitutto, il termine “semiconduttore maturo” copre una gamma di diversi tipi di chip, ciascuno con le proprie dinamiche di domanda e offerta. questi includono sia tipi specifici di semiconduttori, inclusi semiconduttori logici, di potenza, rf e ibridi analogici e digitali, sia semiconduttori maturi per tipi specifici di usi finali, come automobilistico, robotica, droni, automazione industriale, aerospaziale e altri settori . pertanto non esiste un mercato unico per i "semiconduttori tradizionali" e in generale non si può parlare di "eccesso di capacità".

in secondo luogo, la maggior parte della capacità produttiva matura di nodi semiconduttori a livello mondiale è nelle mani degli idm. in cina, la capacità produttiva matura di nodi è dominata da aziende impegnate nei servizi di fonderia, che includono un alto grado di specializzazione. le fonderie producono semiconduttori sulla base di progetti forniti dai clienti, basandosi sulla domanda del mercato determinata dai clienti della fonderia piuttosto che dalla fonderia stessa. l'azienda progetta semiconduttori strettamente allineati alle esigenze di settori specifici, cercando di bilanciare attentamente domanda e offerta, e il nostro modello di business è progettato per evitare "eccesso di capacità". le fonderie tendono ad essere altamente specializzate e in genere ogni fabbrica gestita da un'azienda viene allestita per un prodotto del cliente molto specifico.

inoltre, poiché il margine di profitto dei semiconduttori dei nodi maturi è molto basso, è difficile per le fonderie cambiare rapidamente le linee di produzione, quindi fonderie e clienti preferiscono firmare contratti a lungo termine per garantire la fornitura di tipi specifici di semiconduttori. ciò è particolarmente adatto per settori con cicli di vita lunghi dei prodotti, elevati requisiti di sicurezza e rigorose certificazioni di qualità e affidabilità dei prodotti, come le apparecchiature mediche e le applicazioni automobilistiche.

infine, c’è il concetto di “eccesso di capacità economica” che viene spesso trascurato o frainteso nel settore. ciò si riferisce al fatto che l’industria globale considera effettivamente un certo eccesso di offerta desiderabile e fondamentale per appianare le fluttuazioni attese e comuni della domanda e dell’offerta. alcuni di questi rischi includono tempi di inattività imprevedibili degli strumenti; disastri naturali, come il terremoto di fukushima che ha colpito la produzione front-end e i fornitori di materiali; il gelo invernale del texas che ha colpito samsung e altri incidenti che si sono verificati negli ultimi anni; strutture scoppia un incendio. alcuni operatori del settore ritengono che il livello ottimale di sovraccapacità sia intorno al 15-20%! anche dopo che si è verificata una grave carenza di chip durante l’epidemia, alcuni nodi maturi continueranno a sperimentare carenze continue e la salute dell’intero sistema richiede un certo grado di capacità economica in eccesso.

04

i processi avanzati sono solo un palcoscenico da combattere per i giganti, mentre i processi maturi sono la “ricchezza” perseguita dal mondo.

il dipartimento del commercio degli stati uniti ha intervistato circa 100 aziende statunitensi nel primo trimestre del 2024 per determinare la loro dipendenza dalle aziende cinesi per i semiconduttori maturi. il problema della dipendenza è strettamente legato a quello dell’eccesso di capacità, poiché i funzionari statunitensi temono che l’eccesso di capacità possa portare a una maggiore dipendenza, lasciando le aziende vulnerabili alle interruzioni della catena di approvvigionamento nei nodi maturi.

la situazione è complicata anche dal fatto che un gran numero di chip viene assemblato in cina. le aziende statunitensi raramente importano singoli semiconduttori, ma piuttosto importano prodotti contenenti uno o più semiconduttori maturi che possono avere origine in cina, sia da fonderie nazionali che da fonderie straniere che operano in cina. a seguito dei controlli sulle esportazioni statunitensi e della crescente pressione della cina su alcune catene di fornitura governative e di imprese statali affinché riducano il volume dei semiconduttori stranieri, la percentuale di prodotti it fabbricati in cina da società straniere che producono semiconduttori maturi provenienti dalla cina potrebbe aumentare.

le aziende che producono chip all’avanguardia spesso attribuiscono l’aumento della domanda alla crescita delle applicazioni di intelligenza artificiale che si basano su cpu, gpu o chip specializzati di elaborazione neurale. le applicazioni che fanno meno notizia includono processori per applicazioni per smartphone, elaborazione ad alte prestazioni (hpc) e chip per server cloud.

quando le tecnologie di prossima generazione saranno disponibili e i clienti chiave per le principali applicazioni saranno pronti a passare al successivo nodo all’avanguardia, si verificheranno lacune di capacità nelle fabbriche, soprattutto se i volumi sono elevati.

ma più chip vengono costruiti su nodi più maturi. ad esempio, i veicoli elettrici hanno aumentato la domanda di circuiti integrati per la gestione dell’energia (pmic). i pmic utilizzano solitamente nodi maturi come 180 nm o 130 nm, ma utilizzando processi bcd (bipolare, cmos, d-mos), i pmic stanno diventando sempre più intelligenti, integrando sempre più logica digitale oltre ai circuiti analogici. pertanto, i progetti si stanno spostando verso nodi di processo bcd da 90 nm, 55 nm e 40 nm.

allo stesso tempo, la richiesta di sensori potrebbe essere ancora inferiore ai nodi di 180 e 150 nm. per le applicazioni automobilistiche che richiedono resistenza ad alta tensione, sono integrati con altri circuiti analogici sul processo bcd e utilizzano principalmente 180 nm o 130 nm. i sensori intelligenti avanzati integrati con microcontrollori si stanno spostando a 65 nm o 40 nm, ma questa è la tecnologia più recente per queste applicazioni. . i migliori sensori di immagine cmos utilizzano un processo a basso consumo da 22 nm e stanno passando al processo finfet da 12 nm.

i nodi di processo in genere sono destinati ad applicazioni e casi d'uso specifici. i chip per i sistemi iot rappresentano una certa divergenza nei nodi del processo target, con la maggior parte che rimane su nodi come 40 e 22 nm per ragioni di costo. ma man mano che l’intelligenza artificiale si sposta verso l’edge, sempre più dispositivi avranno alcune capacità di inferenza e i chip che svolgono tale funzione avranno bisogno di prestazioni più elevate rispetto ad altre logiche digitali, quindi si stanno spostando verso i 6 nm.

anche i chip analogici e a segnale misto tendono a restare indietro. umc ha osservato: "se l'applicazione ha un mix di circuiti analogici e digitali, allora riteniamo che 55 nm sia la scelta migliore. l'analogico puro tende a rimanere nei nodi avanzati da 8 pollici, tipicamente 180 e 150 nm."

i processi maturi non sono statici. alcune fabbriche danno nuova vita ai vecchi processi apportando miglioramenti per attirare nuovi progetti. queste includono l’introduzione di specifici dispositivi a transistor per migliorare le prestazioni o ridurre al minimo le perdite, la riduzione del processo per migliorare i costi e l’utilizzo degli strumenti, l’aggiunta di funzionalità rf specifiche o alte tensioni per abilitare sistemi a segnale misto o l’aggiunta di certificazioni di livello automobilistico.

anche l’emergere della tecnologia chiplet influisce su queste scelte. in teoria non è più necessario migrare alcune funzioni su nodi più avanzati e si può semplicemente mettere tutto su un unico chip. invece, solo le parti che richiedono veramente funzionalità avanzate del nodo possono essere spostate lì, riducendo al minimo le dimensioni dello stampo dei nodi costosi. il resto può essere integrato nel pacchetto come chiplet separato. sebbene i chiplet possano far risparmiare sui costi dei chip, i costi di imballaggio avanzati devono essere ridotti per ottenere un risparmio sui costi netti.