1.手機/筆記型電腦通吃 Arm CPU效能直追Core i5;
行動運算日趨複雜, 加上各種新形態虛擬體驗, 人工智慧與機器學習應用與日俱增, 推動手機處理器效能與效率提升的必要性. 為此, Arm發布新一代Cortex A76行動處理晶片, 提供媲美英特爾(Intel)Core i5的高效能處理器, 滿足手機與筆電應用市場需求.
Arm技術副總裁暨院士Peter Greenhalgh表示, 現在智能手機對於單線性的運算需求不斷提高, 其所需的高效能要求直逼筆電等級, 促使Arm打造出具備筆電能力的處理器, 並將該處理器導入手機應用當中.
Arm資深市場營銷總監Ian Smythe談到, 智能手機已經成為人們日常使用的行動裝置, 大家已將智能手機快速反應的運作習以為常, 卻無意識到智能手機需要相當高的運算能力. 再者, 也有許多商務人士出於工作的需求, 透過手機使用非常多Office 356雲端服務功能, 手機也間接成為另一種取代計算機工作載具.
Smythe分析, OEM在選用Arm高階應用處理器時, 往往會取決於成本, 處理性能與不同應用別需求的考慮. 新款處理器將提供更好的記憶體能力, 同時提升處理性能, 適用於追求高效的產品設計; 不過, Cortex A76並非取代既有處理器, 而是提供一個新的選擇. 舉例來說, 某些OEM廠商認為Cortex A75與Cortex A73即能滿足大多數的應用場景, 則會繼續沿用該款處理器. 此外, 以總體處理器佔用的面積來看, Cortex A75和Cortex A73面積還是小於Cortex A76, 對於成本敏感的廠商, 還是比Cortex A76佔有優勢.
另一方面, 除了手機上的應用, Cortex A76為一款企圖取代筆電處理器的組件. Arm觀察到筆電Always On的趨勢成形, 極有可能產生全新尺寸類別的裝置, 而這也是Cortex A76率先可能導入的產品類型, 提供OEM導入於更大尺寸的行動裝置, 從而提升整體裝置生產力.
整體而言, Greenhalgh透露, 目前已有兩家SoC廠商將Cortex A76導入於晶片設計當中, 而Arm也預期, 2019年將有望於聯網的筆電上看到該處理器的蹤影. 新電子
2.設備/產能投資熱呼呼 半導體業今明仍是大好年;
半導體產業在2017年繳出令人喜出望外的成績單, 整體營收首度突破4,000億美元關卡, 打破了半導體產業已是成熟產業的看法. 但這波景氣熱潮還沒結束, 半導體營收規模將繼續刷新歷史紀錄, 只是成長速度略為收斂, 預估到2019年時, 全球半導體營收將挑戰5,000億美元大關.
全球半導體產業營收在2017年繳出高達20%年成長的超亮眼成績, 不僅打破了半導體產業已經是成熟產業, 未來成長空間有限的看法, 同時營收規模也一舉突破4,000億美元大關. 這個數字令許多研究機構和市場人士跌破眼鏡, 因為半導體產業近10年來, 除金融海嘯壓低基期, 導致2010年成長率暴增到超過30%之外, 半導體產業的營收年成長率多半在10%以下, 甚至一度出現1%的微幅衰退. 因此, 2017年的半導體產業的經營表現, 確實是可圈可點.
記憶體市場回歸常態 產業發展仍然健康
展望2018與2019兩年, 全球半導體產業仍將繼續成長, 惟成長率將放緩到8%與6%, 回歸正常水平. 營收規模則會繼續刷新歷史紀錄, 2019年可望挑戰5,000億美元. 不過, 也有研究機構認為, 2018年半導體產業的營收成長率仍將維持16%高檔, 但SEMI認為, 考慮到記憶體市場價格回落到正常水平, 8%應該是較為合理的預期.
記憶體是2017年半導體產業成長的火車頭, 不論是DRAM或NAND Flash, 報價均持續處於高檔, 每家DRAM跟NAND Flash業者的營收也跟著寫下曆史新高. 三星電子(Samsung Electronics)更因此擠下英特爾(Intel), 成為全球營收規模最大的半導體業者.
不過, 隨著時序進入2018年, 目前NAND Flash價格已經下滑, DRAM價格則很可能在2018年下半到2019年初因新產能大量開出而向下修正. 這也意味著這波記憶體景氣迴圈的最高點已經過去.
SEMI認為, 在記憶體價格修正的影響下, 2018年與2019年全球半導體產業營收的成長幅度將比較接近正常水平, 不容易再出現超過10%的成長幅度. 但這並不表示記憶體產業的好日子已經結束了. 以NAND Flash來看, 目前該產品價格下修, 主要是反映製造成本下滑, 而非業者之間的殺價競爭; DRAM價格將出現鬆動, 也是新產能加入後的必然結果. 由於記憶體業者對產能的投資相當理性, 因此相關業者的利潤空間還是能守住基本盤.
除了記憶體之外, 光電, 感測器, 離散組件(Discrete)與類比組件在2017年也有不錯的表現, 且在物聯網, 5G, 人工智慧與汽車電子等應用蓬勃發展的情況下, 預期未來幾年都能有不錯的表現. 圖1為SEMI對半導體產業趨勢與未來成長引擎的分析彙整.
圖1 未來半導體營收成長引擎與主要應用市場規模預估
設備投資創曆史新高材料市場表現走強
SEMI於2017年歲末更新全球晶圓廠預測報告內容, 指出2017年晶圓廠設備投資相關支出將上修至570億美元, 寫下曆史新高. 由於晶片需求強勁, 記憶體定價居高不下, 市場競爭激烈等因素持續帶動晶圓廠投資向上攀升, 許多業者都以前所未見的手筆投資新建晶圓廠與相關設備. 曆年全球晶圓廠設備支出金額(圖2).
圖2 全球半導體產能/設備資本支出走勢
雖然英特爾(Intel), 美光(Micro), 東芝(Toshiba)與Western Digital, 以及格羅方德(Globalfoundries)等許多公司都在2017, 2018年增加晶圓廠投資, 但晶圓廠設備支出增加最多的還是韓國三星(Samsung)及SK海力士(SK Hynix)這兩家業者.
SEMI數據顯示, 2017年韓國整體投資金額激增主要是因為三星支出大幅成長, 其成長幅度可望達到128%, 從80億美元增至180億美元. SK海力士的晶圓廠設備支出也增加約70%, 達55億美元, 創下該公司有史以來最高紀錄. 三星與SK海力士支出雖多半花在韓國境內, 但仍有一部分的投資在中國大陸與美國, 也因而帶動這兩個地區支出金額的成長. SEMI預測這兩家業者投資金額在2018年仍將持續居高不下.
2018年, 中國大陸許多2017年完工的晶圓廠可望進入設備裝機階段. 不過, 中國大陸的晶圓廠投資仍大多來自外來廠商. 在2018年中國大陸本土組件製造商的晶圓廠設備支出金額將有較大幅度的成長, 達約45億美元, 而外來廠商預計將投資64億美元. 包括長江存儲, 福建晉華, 華力, 合肥長鑫等許多新進業者, 都計劃在中國境內大舉投資設廠.
至於在半導體材料方面, 雖然新產能尚未大舉開出, 但由於矽晶圓等材料業者過去幾年擴產動作並不積極, 因此在半導體景氣大幅回暖的情況下, 材料供不應求的狀況十分明顯. 半導體材料品項繁多, 包含矽晶圓, 氣體, 化學品等, 其中又以矽晶圓為最大宗. 因此, 矽晶圓產業的表現, 對半導體材料整體的表現影響最大.
半導體矽晶圓的平均單價(ASP)長期以來都處於緩步走跌狀態, 營收成長的動力來自出貨量的提升. 但自2017年的情況並非如此, 由於矽晶圓供不應求的關係, 主要矽晶圓供貨商成功調漲報價, 也扭轉了ASP下滑的長期趨勢, 再加上矽晶圓出貨面積持續打破曆史紀錄, 因此2017年矽晶圓市場的規模較2016年大幅成長17%, 也帶動整體半導體材料市場出現10%的年成長(圖3).
圖3 全球半導體產能/設備資本支出走勢
為了守住得來不易的好價格, 展望未來幾年, 矽晶圓業者的產能擴張速度不會太快, 以便儘可能創造與客戶談判的籌碼. 但由於半導體矽晶圓的客戶議價能力較強, 因此矽晶圓均價未來的走勢還需要觀察.
SEMI預估, 2018年與2019年全球半導體矽晶圓的產能將只會增加3.6%與3.2%. 2018年整體半導體材料市場的規模則預估將成長4%.
半導體產業今明兩年好光景
從SEMI目前掌握到的半導體設備與材料相關數據來看, 2018年與2019年對半導體產業來說, 仍可說是大好年. 雖然近期美中貿易戰升溫, 恰逢中興遭美國禁運制裁, 使得貿易戰的戰火看似有延燒到科技產業的可能性, 但這應該只是獨立事件. 畢竟, 鋼鐵, 農產品等傳統產業, 才是貿易戰的主戰場.
另一方面, 中興遭到美國科技禁運後, 中國政府對半導體產業發展的關注更上一層樓, 未來中國或將祭出更多半導體產業扶植政策, 試圖解決缺「芯」問題. 不過, 由於中興事件剛發生不久, 中國國家主席習近平在參觀武漢新芯時發表的談話, 要落實到政策調整的速度不會這麼快, 因此目前還很難斷言中國的半導體產業投資力道, 究竟會因此增加多少. 但對全球半導體產業而言, 未來中國的一舉一動, 勢必是得持續關注的重點.
(本文由SEMI台灣產業研究資深經理曾瑞榆口述, 黃繼寬整理) 新電子
3.MEMS微機電組件2018~2023年CAGR達17.5%;
微機電(MEMS)市場將在2018年至2023年間達17.5%的年複合平均成長, 2023年市場規模達310億美元, 研究機構Yole Développement(Yole)指出, RF組件在MEMS產業發展中扮演著關鍵角色, 若不計RF, MEMS市場同期間的成長率降至9%. 隨著向5G轉型的複雜性及其帶來的更高頻寬的驅動, 4G/5G對射頻濾波器的需求日益增加, 使RF MEMS(主要是BAW濾波器)成為發展最為迅速的MEMS應用領域.
在眾多現有MEMS組件中, 噴墨頭將不斷增長, 消費市場佔印刷頭市場需求量的70%以上. 此市場在2017年上半年恢複成長, 這一趨勢在2018年下半年得到證實. 在一次性和固定式列印頭中都觀察到了這種恢複.
許多壓力感測器應用也有助於市場擴張. 事實上, 有趣的是, 雖然它是最古老的MEMS技術之一, 但壓力感測器仍在不斷成長. 在汽車領域, 壓力感測器具有最高的應用數量, 可耐受有毒廢氣和惡劣環境, 更高精度以及提供更多輪胎狀態消息的智能輪胎的優勢. 對於消費者來說, 手機和智能型手機仍然佔據了壓力傳測器銷售額的90%, 而降低成本則是優先考慮的因素, 因為尺寸已經非常小. 且新的應用正在湧現: 智能家庭, 電子煙, 無人機和可穿戴設備等等.
MEMS麥克風在過去五年中出現MEMS技術的最高CAGR之一. 在2008年規模達1.05億美元, 2012年市場規模達4.02億美元, 2016年正式突破10億美元的裡程碑. 目前, MEMS買克風每年出貨量將近45億個, 主要應用是手機, 占出貨量的85%, 占消費市場的98%. 平板計算機和個人計算機/筆記型電腦占第二和第三位, 分別佔總出貨量的5%和3.2%. 2016年, 前30大MEMS製造商營收超過92.38億美元. 2017年, 又進一步增加到98.81美元. 新電子
4.汽車半導體製造要求大不同 晶圓廠隨機缺陷率至為關鍵
1950年代, 汽車製造中所採用的電子產品還不到製造總成本的1%. 如今, 電子產品的成本已經可以多達總成本的35%, 並且預計到2030年將增加到50%. 汽車行業電子產品的快速增長主要由以下四個方面驅動: . 系統監測和控制(電子燃油噴射, 氣電混合動力等) . 安全系統(防死鎖煞車, 安全氣囊等) . 高級駕駛輔助系統(偏離車道警告, 停車輔助, 盲點監控, 自適應巡航控制等) . 行車便利(衛星導航, 訊息娛樂等)
半導體組件是汽車中的電子產品總成的核心, 按照汽車製造廠商和型號的不同, 現代的汽車可能需要多達8,000個晶片, 並且這個數字只會隨著自主駕駛汽車的普及而增加, 額外的電子子系統及其所採用的整合電路將為無人駕駛汽車提供其所需的感測器, 雷達和人工智慧.
汽車和輕型卡車的年產量是8,800多萬輛, 每輛車中安裝數千個晶片產品, 汽車行業對半導體製造業的影響已經開始顯現. 一個簡單的事實就是汽車裡所採用的數千個晶片都不可以失靈.
汽車半導體零件的可靠性至關重要, 任何在車輛行駛過程中出現故障的晶片都可能導致昂貴的保修維修和產品召回, 並且可能會損壞汽車製造商的品牌形象, 在極端情況下可能會導致人身傷害甚至危及生命.
如果一輛普通汽車中有5,000個晶片, 汽車製造商每天生產2.5萬輛汽車, 那麼即使是百萬分之一(ppm)的晶片故障率也會導致每天超過125輛汽車因為晶片質量出現可靠性問題.
由於半導體是汽車製造商故障排列圖中的首要問題, 一級的汽車系統供貨商現在要求半導體質量可以達到十億分之一(ppb)的級別, 並且目前的趨勢是無論晶片數量多少, 越來越多的供貨商開始限定 '最多允許的故障數目' .
目前發現可靠性故障的方法過度依賴於測試和老化試驗, 結果是質量目標無法實現並且相去甚遠. 同時, 審計標準越來越具有挑戰性, 推動晶圓廠在晶片製造的源頭就發現這些可靠性問題, 因為這時發現問題並採取糾正措施的成本最為低廉. 要進入這個不斷增長的市場領域, 或者簡單地保持市場佔有率, 整合電路製造商必須積極應對這種對於晶片可靠性要求的變化.
幸運的是, 對於半導體製造商來說, 晶片的可靠性與他們所熟知的東西高度相關: 隨機缺陷.
事實上, 對於設計良好的製程和產品而言, 早期的晶片可靠性問題(外在可靠性)以隨機缺陷為主. 殺手缺陷(影響良率的缺陷)是導致組件在時間t=0(最終測試)失敗的缺陷. 潛在的缺陷(影響晶片可靠性的缺陷)是導致組件在t﹥0(在老化之後)發生故障的缺陷.
發現殺手缺陷(良率)與潛在缺陷(可靠性)之間的關係是通過觀察到影響良率的同一缺陷類型也影響可靠性. 這兩者主要根據缺陷的大小以及它們在組件結構上出現的位置來區分. 圖1顯示了導致開路和短路的殺手和潛在缺陷的例子.
圖1 影響良率的同一缺陷類型也會影響可靠性. 主要根據缺陷的大小以及它們在圖案結構上的位置來區分.
良率和可靠性缺陷之間的關係並不局限於一些特定的缺陷類型; 任何可能導致良率損失的缺陷類型也可能導致可靠性問題. 故障分析表明, 事實上大多數可靠性缺陷是製程相關的缺陷, 並可溯源到晶圓廠. 由於良率和可靠性缺陷具有相同的根本原因, 因此提高良率(通過減少與良率相關的缺陷)將會提高可靠性.
圖2中的A曲線顯示了典型的良率曲線. 如果我們只考慮晶片良率, 那麼在某個時候, 在這個製程中進一步的投資可能不具備成本效益, 因此隨著時間的推移良率趨於平穩. 圖2中的B虛線顯示了製造相同產品的同一工廠的曲線. 但是, 如果他們想要為汽車行業供貨, 那麼他們也必須考慮到可靠性不足的成本. 在這種情況下, 需要進一步的投資來進一步降低缺陷密度, 這既能提高良率, 又能提升汽車供貨商所需的可靠性.
圖2 不同類型晶圓廠的收益率曲線(收益率相對於時間). A曲線適用於非汽車工業的晶圓廠, 主要考慮的是晶圓廠的盈利能力. 在某一時刻, 收益率已經足夠高, 繼續試圖減低缺陷率並不實際. B虛線也是包括了可靠性的收益率曲線. 對於汽車供應鏈中使用的整合電路產品, 必須進行額外的投資, 以確保高可靠性, 這與收益密切相關.
由普通級晶片供貨商轉型成為汽車供貨商需要晶圓廠管理層面的模式轉變. 成功的汽車行業半導體製造商早已採取以下策略: 降低潛在(可靠性)缺陷的最佳方法是降低晶圓廠的總體隨機缺陷水平. 這意味著要有一個世界一流的減低缺陷的策略, 包括: 基線良率提升, 減低異常發生率, 出現異常時能迅速發現並線上修複, 以及使用晶粒篩選剔除可疑的晶粒.
(本文作者為David W. Price博士和Jay Rathert是KLA-Tencor公司的資深總監. Douglas Sutherland是KLA-Tencor公司的首席科學家. 過去15年來, 他們直接與50多家半導體IC製造商合作, 他們針對各種特定市場優化整體工藝控制策略, 包括汽車可靠性, 傳統晶圓廠成本和風險優化, 以及針對先進設計規範的最佳上市方法. )新電子
