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    •  01、“王者”x86迎来新挑战
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半导体,江湖变了

06/26 09:40
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作者:九林

从早期的真空管到如今的集成电路半导体行业的发展如同一场没有终点的赛跑。人们一直在思考:“半导体行业,会有永远的大赢家吗?”

历史的车轮滚滚向前,半导体行业经历了无数次的变革与洗牌。曾经称霸一时的巨头可能在瞬间黯然失色,新兴的力量又如同雨后春笋般崛起。这个行业的竞争之激烈,变化之迅速,让每一个参与者都如同在波涛汹涌的海洋中前行,稍有不慎便可能被浪潮淹没。

半导体行业永远有“英雄”,但不是所有“英雄”都能够稳坐王位。

 01、“王者”x86迎来新挑战

CPU的发展史简单来说就是英特尔公司的发展历史。x86系列CPU的发展历程某种程度上也就是CPU的历史发展历程。

1976 年初开始设计、1978 年中发表的英特尔第一款16 位元微处理器8086(iAPX 86)是最成功的处理器系列“x86”开端,这颗微处理器开启了x86架构的辉煌时代。之后1979 年又推出8 位元数据汇流排英特尔8088,成为8086 的低成本简化产品之一,并用在初代IBM PC 处理器,被世人知晓。

1992年,英特尔再次成为世界上最大的半导体公司,于1994年实现百亿美元年营收,从此奠定了在芯片业不可撼动的霸主地位。

在不断的产品迭代中,英特尔在处理器领域,逐渐完成了一统江湖的伟业,垄断了个人电脑和服务器的处理器市场。

巅峰时期,全球CPU市场的85.2%都归英特尔所有,市场主流的三大架构中,x86是妥妥的王者。

Arm正在大举进攻。”这句话似乎每一年都会被提出,但PC的市场份额依旧被x86牢牢把控。然而,今年在AI的裹挟下,Arm的攻势非常猛烈。

Windows on Arm

今年微软推出了基于Arm架构的全新PC品类,Windows Copilot+ PC。据上手试用新机的媒体表示,这次发布的Surface设备比之前搭载Arm架构芯片的Windows笔记本电脑“先进几光年”。

这并不是微软第一次尝试和Arm结合,过去十年来,微软一直在尝试推动Windows on Arm,但一直不太成功。

2012年时,微软第一次推出自己的Arm架构产品,基于Windows 8 RT操作系统的Surface RT。而当时Surface RT使用的,是Nvidia Tegra 3和Tegra 4这两款Arm架构的英伟达SoC。但问题绝大部分Windows软件是不能运行的,微软经典的.exe文件也不能运行。

微软的失败,是由于Arm生态系统的匮乏。

吸取了前几次的经验。2016年,微软委托高通带头将Windows操作系统转移到Arm的底层处理器架构上。去年,微软与高通又达成了一项排他性协议,称在2024年底之前开发基于Arm架构的Windows兼容芯片。

近年来重量级软件如Photoshop等全面支持Arm64指令集,主流浏览器内核如Chrome、Edge等也都完成了本地Arm端移植,这大大扩展了Window on Arm设备的软件生态和使用体验。

抓住这一时机,微软开始选择Arm。这次微软对新Surface进行了软硬件同步优化。在Windows系统内核层面进行了深度定制优化以充分发挥Arm架构效能。微软称,其新设备在87%的情况下运行的都是Arm原生应用程序

摩根士丹利分析师Charlie Chan等在最新报告中指出,看好Windows on Arm (WoA) AI PC的前景。分析师认为,基于Arm架构的AI个人电脑有望在未来几年获得更大市场份额,相关半导体股票成为潜在受益者。

Arm的高歌不仅是在于微软的操作融合,谷歌在今年也有所动作。

谷歌已经开始收购新公司,力推Arm架构。前几天谷歌宣布收购虚拟软件公司Cameyo,准备强化自家ChromeOS与Windows应用程式整合度。也就是说,谷歌正在以Arm架构打造Chromebook使用的处理器,想打破此前的Windows加上x86架构长期垄断PC市场的情况。

要知道从PC的操作系统看,2023年微软Windows操作系统在PC市场的市占率高达79%,其次是苹果macOS(11%)和谷歌Chrome OS(9%)。苹果macOS一直搭载的就是Arm架构芯片,随着微软和谷歌的倾斜,Arm可谓是多点突破。

芯片方面,Arm架构处理器也在不断赶超。目前基于Arm的处理器(来自苹果和高通)在能源效率(以每瓦特性能衡量)方面已经开始赶上x86。高通去年推出了Arm架构的CPU骁龙X Elite,通过集成NPU能够实现45 TOPS的算力

实际上,高通能够在今年大力推动 Windows on Arm 的发展,与其在2021年收购芯片初创公司 Nuvia 不无关系。Nuvia 是由三名前苹果工程师创立,他们曾参与开发基于 Arm 的 Apple Silicon 芯片,骁龙 X 系列也正是第一个受益于 Nuvia 人才的产品线。

此外,有消息透露,联发科正在开发一款基于Arm架构的个人电脑(PC)芯片,将用于运行微软的Windows操作系统。其中两位知情人士表示,联发科的PC芯片将于明年晚些时候推出。该芯片基于Arm的现成设计,这可以大大加快研发速度,因为使用现成的、经过测试的芯片组件所需的设计工作更少。

目前,宏碁、华硕、戴尔、惠普、联想等PC品牌大厂也都推出了Arm架构的笔记本电脑。

也许是多方面的不断增长,Arm CEO甚至放下了豪言:“我认为,在未来五年内,Arm 在 Windows 中的市场份额可能会超过 50%。”并预测,到2025年底将有1000亿台使用Arm处理器的AI设备。

 02、被狂追的SK海力士

谈到存储,往往能够想到的“老大”就是三星,但随着HBM的出现,SK海力士现在也有了一拼之力。

犹记得在2022年底,存储正开始新一轮周期谷底,此时Open AI也尚且没有横空出世。从存储的市场占比来看,2022年第三季度,全球DRAM市场中三星业务收入为74.0亿美元,占比达到40.7%;SK海力士收入为52.4亿美元,占比达到28.8%。

当时,SK 海力士困于周期业绩持续亏损。从公司发布的财报来看,2022年第四季度营业亏损1.7万亿韩元(约合人民币93.6亿元),营业亏损率22%。销售额为7.699万亿韩元,净亏损为3.52万亿韩元(约合人民币193亿元)。这是SK海力士单季业绩自2012年第三季以后,时隔10年首次出现季度亏损。

伴随着Open AI带来的Chat GPT大模型爆发,随之带来对于存储需求的增加。SK海力士优先下注的HBM为其带来了新的逆袭。

因为在HBM3上抢得先手,去年SK海力士几乎垄断了英伟达HBM3订单。

TrendForce的数据显示,SK海力士2024年在这一领域的市占率已超过52%,处于领先地位。三星电子紧随其后,市占率为42.4%,美光的份额预计超过5%。

我们来看一看截至6月SK 海力士和三星在HBM上的进展。

SK海力士在3月份宣布了HBM3E开始量产,将与台积电合作开发HBM4产品。SK海力士表示,应大客户要求,HBM开发进度将提前一年,预计于2025年完成HBM4的开发;HBM4E最早于2026年推出,内存带宽将是HBM4的1.4倍。

三星的8层垂直堆叠的HBM3E已经在4月量产,并计划在第二季度内量产12层垂直堆叠的HBM3E,比原计划里的下半年提前了。在ISSCC2024上,三星公布了其HBM4的研究成果,最高带宽达2TB/s,并通过16层堆叠实现48GB容量,计划于2025年推出。

业内有观点认为,SK海力士与三星之间的技术水平仍存在差距,三星要填补这一差距可能还需要一段时间。惠誉评等(Fitch Ratings)的高管Shelley Jang表示:“三星仍需要时间来追赶。在生产HBM上存在技术差异。短期内,SK海力士可能会在市场上保持优势。”

三星开始对于HBM市场焦虑。

市场一直有消息暗示,三星自去年起一直想通过英伟达(Nvidia)对其HBM3、HBM3E的测试,但最近因发热和功耗问题尚未能通过,仍需进一步验证。

尽管三星回应:“正与合作伙伴就供应HBM芯片顺利进行测试。”但5月三星撤换芯片部门主管庆桂显(Kyung Kye-hyun)的消息,还是透露出一丝耐人寻味,因为三星通常在年底调整管理层。

其实长期以来,三星一直认为自己理所当然地优于业务规模较小的SK海力士,目前的状况是三星无法接受的。与管理层对立的三星工会批评高管没办法读懂市场趋势,指出:“说HBM不会带来利润并拒绝开发的高管怎么样了?他们拿了大笔离职费后辞职了。”

AI时代,三星正在狂追SK 海力士。

 03、代工业,中国台湾地位被削弱

目前,中国台湾生产了全球60%以上的半导体和90%以上的最先进芯片。

中国台湾的主导地位很大程度上归功于台积电,台积电占据近乎一半的晶圆代工市场份额。但随着台积电去各国建厂,来自中国台湾本地的产能将会是肉眼可见的减少。IDC预计,到2027年,中国台湾芯片制造商在代工业务中的份额将从2022年的46%降至43%。

实际上,中国台湾代工产能的减少背后是中国大陆和美国的代工力量发展。

美国一直在押注本土半导体制造业。拨出将近527亿美元用于“美国半导体研究、开发、制造和劳动力发展”,具体包括:390亿美元对美国本土芯片制造的补贴,制造设备成本25%的投资税收抵免,还有130亿美元用于半导体研究和劳动力培训。

这也带来了美国代工份额的增加。Trend Force预测,随着台积电美国晶圆厂的量产,以及英特尔在美国晶圆代工产能的扩大,预计到2027年,美国在全球先进制程产能当中的占比将猛增至12%。

中国大陆更不必多说。今年前5个月,中国集成电路出口额约为626.13亿美元,同比增长21.2%。5月单月出口额约为126.34亿美元,同比增长28.47%。前5个月,集成电路进口额同比增长13.1%。

据国联证券研报,中国半导体市场约占全球半导体市场的三成。中国企业大规模投入传统芯片制造,正处于全球芯片产业即将迎来复苏的时点(28nm等成熟制程)。

中国大陆半导体厂商2023年产能同比增长12%,达到每月760万片晶圆。预计中国大陆芯片制造商将在2024年开始运营18个项目,2024年产能同比增加13%,达到每月860万片晶圆。

由于美国等对先进设备出口管制,这导致中国大陆转而扩大投入成熟制程(28nm及更成熟的制程),预计2027年中国大陆成熟制程产能占比可达39%。

此外,在封装测试方面东南亚也开始崛起,抢占中国台湾份额,尤其是马来西亚和越南。据IDC预测,东南亚在全球半导体封装测试中的份额将在2027年达到10%,而中国台湾的份额将从2022年的51%下降至同年的47%。

越南方面封测企业的数量在不断增长。去年封测大厂艾克尔(Amkor)在越南北宁省(Tinh Bac Ninh)设立的封测厂Amkor Technology Vietnam正式稼动。同时,英特尔宣布扩大投资胡志明市的封测组装厂Intel Products Vietnam;荷芯片封装设备制造商贝思半导体(BE Semiconductor Industries)在胡志明市设厂。

马来西亚在最近发布了《国家半导体产业战略(NSS)》,计划直接向马来西亚半导体产业提供至少250亿令吉(约合人民币385.3亿元)的补贴,并吸引至少5000亿令吉(约合人民币7705亿元)的本土及外国的企业投资,主要投向芯片设计先进封装和半导体制造设备等关键领域。希望通过提供53亿美元的半导体补贴,来撬动约1062亿美元的半导体投资。

这么来看,在未来的一段时间里,中国台湾的代工和封测都会逐步减少。

 04、结语

诸如“王者”x86遇上不断崛起的Arm,存储巨头三星也需要追赶曾经的老二SK海力士,中国台湾的代工份额在逐年下降。半导体行业没有永远的“英雄”,但永远会有“英雄”。

市场的风云变幻、技术的迭代更新,都让一切充满了变数。然而,有一点却是明确的,那就是谁能紧紧抓住技术和创新这两把关键钥匙,谁就更有可能在激烈的竞争中脱颖而出,成为阶段性的赢家。

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