если мы рисуем картину будущего, означает ли это, что нас беспокоит настоящее?

спрос на передовые процессы литья пластин быстро растет, и на фоне восходящего развития отрасли в целом ситуация на рынке зрелых процессов кажется относительно ясной. в последнем отчете, опубликованном исследовательской организацией trendforce, отмечается, что, хотя коэффициент использования мощностей зрелых процессов может увеличиться на 10 процентных пунктов в следующем году, в отношении этого «пирога» отрасль заявляет, что дальнейшее расширение зрелых процессов приведет к дальнейшему давлению. по ценам.

01

причина, по которой это все еще не работает

из-за низкой заметности спроса на потребительские товары в 2025 году цепочка поставок будет консервативно относиться к созданию запасов. заказы для предприятий по производству пластин будут такими же спорадическими срочными заказами, как и в 2024 году. однако запасы прикладных компонентов, таких как автомобили, будут ограничены. , промышленный контроль и общие серверы были сокращены. в 2024 году они постепенно скорректируются до здорового уровня, а в 2025 году они пополнят ряды спорадических запасов. ожидается, что коэффициент использования мощностей зрелых процессов увеличится на 10 процентных пунктов. и превышать 70%.

однако, поскольку фабрики замедлили планы по расширению производства из-за слабого спроса в течение двух лет подряд, ожидается, что в 2025 году они постепенно откроют ранее отложенные новые производственные мощности, особенно 28, 40 и 55 нанометров, под двойным давлением. из-за низкой видимости спроса и открытия новых производственных мощностей цена на зрелые процессы продолжает оставаться под давлением.

9 мая крупнейший завод по производству пластин в материковом китае опубликовал финансовый отчет за первый квартал 2024 года. на конференции о прибылях и убытках на следующий день генеральный директор признал, что линия по производству 12-дюймовых пластин компании работает на полную мощность с февраля, но конкуренция в отрасли остается жесткой. «многие наши стратегические клиенты, будь то приставки или смартфоны, могут потерять свои заказы, если конкуренты снизят цены на рынке, и могут быть потеряны десятки миллионов заказов. нам еще предстоит адаптироваться к рынку и взглянуть в лицо рынку. конкуренция с нашими клиентами».

компании, специализирующиеся на зрелых процессах литья пластин, имеют свои собственные стратегии, но их также можно охарактеризовать как «чистый суп и мало воды».

мировые продвинутые12-дюймовый завод и производитель полупроводников инвестировали и подписались на 50 000 частных акций hanlei. по оценкам сотрудничества между двумя сторонами, массовое производство ожидается во второй половине 2026 года.

умскомпания сосредоточена на увеличении возможностей получения заказов на специальные процессы. в настоящее время она способна предоставлять специальные процессы, такие как 22/28 нм, envm и rfsoi. компания надеется, что рынок генеративного искусственного интеллекта имеет огромный потенциал и не исчезнет. рынок ии.

силовые полупроводникипредседатель хуан чонгрен ранее заявлял, что компания будет проводить преобразования в двух основных направлениях, чтобы избавиться от ценовой конкуренции между производителями. первое — это fab ip, которое взимает плату за разрешение на строительство завода, а второе — это технология 3d ic с преимуществами технологии стекирования.

02

ии выводит передовые производственные процессы на новый уровень

tsmc лидирует, и ожидается, что в следующем году объем производства литейных пластин в мире вернется к годовому темпу роста более чем на 20%, а годовой темп роста будет самым высоким за последние три года. исследовательский институт trendforce опубликовал свой последний прогноз. передовые процессы, такие как 5/4/3 нанометров, используемые в продуктах для высокоскоростных вычислений (hpc) и флагманских смартфонах, останутся полностью загруженными и продолжатся до 2025 года. показатели доходов tsmc превзойдут показатели отрасли. средний, ожидаемый виирост применения (ии) будет способствовать росту стоимости промышленной продукции.

согласно последнему исследованию trendforce, хотя видимость конечного потребительского рынка в следующем году все еще будет низкой, запасы цепочек поставок, таких как автомобили и промышленные средства управления, постепенно сокращаются, поскольку во второй половине этого года в следующем году будут возобновлены спорадические запасы. , а периферийный искусственный интеллект приведет к увеличению запасов отдельных единиц. учитывая, что потребление машинных пластин и облачный искусственный интеллект продолжают внедряться, ожидается, что объем производства в литейном производстве в следующем году будет увеличиваться на 20% ежегодно, что лучше, чем 16 в этом году. %.

однако, согласно отраслевым наблюдениям, если исключить tsmc, глобальный объем производства пластин в следующем году увеличится только на 11,2%, а это означает, что только tsmc будет способствовать почти половине роста. передовые процессы сохраняют высокие темпы роста, а передовая упаковка становится все более популярной. важный.

основываясь на анализе производительности различных предприятий по производству пластин, trendforce ожидает, что передовые процессы и передовая упаковка приведут к тому, что в следующем году темпы роста годовой выручки tsmc превысят средний показатель по отрасли.

кроме того, благодаря продолжающемуся продвижению искусственного интеллекта и небольшому запасу различных прикладных компонентов, хотя годовой рост доходов литейной промышленности вернется к уровню 20% в следующем году, производителям все еще придется сталкиваться со многими проблемами, в том числе общими. повлияет ли конечный потребительский спрос, повлияют ли высокие затраты на внедрение ии и приведет ли расширение производства к увеличению капитальных затрат.

по оценкам trendforce, 7-нанометровые, 6-нанометровые, 5-нанометровые, 4-нанометровые и 3-нанометровые процессы принесут 45% мирового дохода литейного производства в следующем году. согласно отраслевым наблюдениям, соответствующие процессы представляют собой технологические узлы, в которых хорошо разбирается и руководит ведущий производитель tsmc.

по оценкам trendforce, из-за огромного спроса на микросхемы искусственного интеллекта в период с 2023 по 2024 год будет серьезный дефицит усовершенствованной упаковки 2.5d. крупнейшие производители, такие как tsmc, samsung и intel, предлагают комплексные решения. для предварительного производства и конечной упаковки - все активно наращивают производственные мощности, по оценкам, доходы от 2.5d-упаковки, обеспечиваемые заводами по производству пластин, в следующем году будут увеличиваться более чем на 120% ежегодно, хотя на их долю приходится менее 5%. общий доход от литейного производства пластин, его важность растет с каждым днем.

председатель и президент tsmc вэй чжэцзя упомянул на предыдущей пресс-конференции, что в части упаковки tsmc сосредоточится только на самых передовых внутренних технологиях. эти технологии помогут клиентам разрабатывать перспективные продукты.

03

«излишние дебаты» о зрелых узлах

во-первых, термин «зрелый полупроводник» охватывает ряд различных типов микросхем, каждый из которых имеет свою собственную динамику спроса и предложения. к ним относятся как конкретные типы полупроводников, включая логические, силовые, радиочастотные, гибридные аналоговые и цифровые полупроводники, так и готовые полупроводники для конкретных типов конечного использования, таких как автомобилестроение, робототехника, дроны, промышленная автоматизация, аэрокосмическая и другие отрасли. . поэтому единого рынка «традиционных полупроводников» не существует и мы вообще не можем говорить о «избыточных мощностях».

во-вторых, большая часть зрелых мощностей по производству полупроводниковых узлов в мире находится в руках idm. в китае зрелые мощности по производству узлов доминируют компании, занимающиеся литейными услугами, что включает в себя высокую степень специализации. литейные заводы производят полупроводники на основе проектов, предоставленных клиентами, полагаясь на рыночный спрос, определяемый клиентами литейного завода, а не самим литейным заводом. компания разрабатывает полупроводники, тесно связанные с потребностями конкретных отраслей, стремясь тщательно сбалансировать спрос и предложение, а наша бизнес-модель разработана так, чтобы избежать «избыточных мощностей». литейные предприятия, как правило, узкоспециализированы, и обычно каждое предприятие, которым управляет компания, настроено на производство очень специфического продукта для клиентов.

кроме того, поскольку рентабельность зрелых узловых полупроводников очень низка, литейным заводам сложно быстро переключать производственные линии, поэтому литейные предприятия и клиенты предпочитают подписывать долгосрочные контракты, чтобы зафиксировать поставки конкретных типов полупроводников. это особенно подходит для отраслей с длительным жизненным циклом продукции, высокими требованиями к безопасности и строгой сертификацией качества и надежности продукции, таких как медицинское оборудование и автомобильная промышленность.

наконец, существует концепция «экономических избыточных мощностей», которую в отрасли часто упускают из виду или неправильно понимают. это относится к тому факту, что мировая промышленность фактически считает определенный объем избыточного предложения желательным и критически важным для сглаживания ожидаемых и распространенных колебаний спроса и предложения. некоторые из этих рисков включают непредсказуемые простои оборудования; стихийные бедствия, такие как землетрясение в фукусиме, которое затронуло производственное оборудование и поставщиков материалов; зимние заморозки в техасе, от которых пострадала компания samsung, и другие инциденты, произошедшие в последние несколько лет, такие как крупные; объектов начался пожар. некоторые представители отрасли считают, что оптимальный уровень избыточных мощностей составляет около 15-20%! даже после того, как во время эпидемии возникла острая нехватка чипов, некоторые зрелые узлы будут продолжать испытывать постоянную нехватку, а работоспособность всей системы требует определенной степени экономических избыточных мощностей.

04

передовые процессы — это всего лишь арена для борьбы гигантов, тогда как зрелые процессы — это «богатство», к которому стремится мир.

министерство торговли сша опросило около 100 американских компаний в первом квартале 2024 года, чтобы определить их зависимость от китайских компаний в производстве зрелых полупроводников. проблема зависимости тесно связана с проблемой избыточных мощностей, поскольку официальные лица сша обеспокоены тем, что избыточные мощности могут привести к большей зависимости, в результате чего компании станут уязвимыми для сбоев в цепочках поставок на зрелых узлах.

ситуация осложняется еще и тем, что большое количество чипов собирается в китае. американские компании редко импортируют отдельные полупроводники, а скорее импортируют продукцию, содержащую один или несколько зрелых полупроводников, которые могут быть произведены в китае либо на отечественных литейных заводах, либо на иностранных литейных заводах, работающих в китае. в результате экспортного контроля сша и растущего давления китая на некоторые правительственные и государственные цепочки поставок с целью сокращения объемов иностранных полупроводников, доля ит-продуктов, производимых в китае иностранными компаниями, которые представляют собой зрелые полупроводники из китая, может вырасти.

компании, производящие передовые чипы, часто объясняют рост спроса ростом приложений искусственного интеллекта, которые полагаются на центральные и графические процессоры или специализированные чипы нейронной обработки. к приложениям, которые меньше попадают в заголовки новостей, относятся процессоры приложений для смартфонов, высокопроизводительные вычисления (hpc) и чипы облачных серверов.

когда технологии следующего поколения станут доступными и ключевые заказчики ведущих приложений будут готовы перейти на следующий передовой узел, на фабриках возникнет дефицит мощностей, особенно если объемы высоки.

но больше чипов построено на более зрелых узлах. например, в электромобилях увеличился спрос на микросхемы управления питанием (pmic). pmic обычно используют зрелые узлы, такие как 180 нм или 130 нм, но, используя процессы bcd (биполярный, cmos, d-mos), pmic становятся все более интеллектуальными, интегрируя все больше и больше цифровой логики в дополнение к аналоговым схемам. поэтому проекты переходят на 90-нм, 55-нм и 40-нм технологические узлы bcd.

в то же время потребность в датчиках все еще может быть ниже узлов 180 и 150 нм. для автомобильных приложений, требующих высокого сопротивления напряжению, они интегрируются с другими аналоговыми схемами в процессе bcd и в основном используют 180 или 130 нм. усовершенствованные интеллектуальные датчики, интегрированные с микроконтроллерами, переходят на 65 или 40 нм, но это новейшая технология для этих приложений. . лучшие датчики изображения cmos используют 22-нм процесс с низким энергопотреблением и переходят на 12-нм процесс finfet.

узлы процессов обычно предназначены для конкретных приложений и вариантов использования. чипы для систем интернета вещей представляют собой некоторое расхождение в целевых технологических узлах, причем большинство из них остаются на таких узлах, как 40 и 22 нм, по соображениям стоимости. но по мере продвижения ии к периферии все больше устройств будут иметь некоторые возможности вывода, а чипам, выполняющим эту функцию, потребуется более высокая производительность, чем другой цифровой логике, поэтому они переходят на 6-нм техпроцесс.

аналоговые микросхемы и микросхемы со смешанными сигналами также имеют тенденцию отставать. в umc отметили: «если приложение сочетает в себе аналоговые и цифровые схемы, то мы считаем, что 55-нм техпроцесс — лучший выбор. чистый аналог имеет тенденцию оставаться на 8-дюймовых усовершенствованных узлах — обычно 180 и 150 нм».

зрелые процессы не статичны. некоторые фабрики вдыхают новую жизнь в старые процессы, внося улучшения для привлечения новых разработок. к ним относятся внедрение специальных транзисторных устройств для повышения производительности или минимизации утечки, сокращение процесса для повышения стоимости и использования инструментов, добавление специальных радиочастотных возможностей или высоких напряжений для создания систем со смешанными сигналами или добавление сертификации автомобильного уровня.

появление технологии чиплетов также влияет на этот выбор. теоретически больше не нужно переносить определенные функции на более продвинутые узлы и можно просто разместить все на одном чипе. вместо этого туда можно переместить только те части, которые действительно требуют расширенной функциональности узла, что минимизирует размер кристалла дорогостоящих узлов. остальное можно интегрировать в корпус в виде отдельного чиплета. хотя чиплеты могут снизить затраты на чипы, для достижения чистой экономии затрат необходимо снизить затраты на усовершенствованную упаковку.