半导体一周要闻
2024.10.1- 2024.10.7
1. SEMI中国半导体产业自主率逐年攀升，预计2027年达26.6%
全球半导体市场趋势：2024年全球半导体营收将实现16%的增长。
全球晶圆产能：全年增长6%，到2026年中国12英寸晶圆产能将占到26%。
全球半导体设备：上半年，出货总额为532亿美元，预计2025年出现16%的反弹。
下图表示全球半导体销售额从2000年达到2000亿美元，2014年达3000亿美元2014年达4000亿美元，2018年达5000亿美元及2021年实现6000亿美元，每1000亿美元的增值明显加快。
全球半导体制造产能预计将在2024年增长6%，并在2025年实现7%的增长，达到每月晶圆产能3370万片(wpm,wafers per month)的历史新高(以8英寸当量计算)。尤其值得关注的是，2024年5纳米及以下的产能预计增长13%，在先进节点的带动下，2027年的增长有望达到17%。
研发投入方面，2022 年美国半导体产品的研发支出总额达到588 亿美元，占销售额的18%，而中国的研发投入占销售额的占比为7.6%，与美国相比仍有一定差距。
中国的半导体产业自主率逐年攀升，从2012年的14%到2022年的18%，预计2027年达到26.6%，但仍存在1460亿美金的巨大缺口。
2. Open AI要花费7万亿美元和很多年时间来建设36座半导体工厂和数据中心
阿尔特曼最初的计划是让阿联酋出资建设多个芯片制造厂，每个工厂的造价可能高达430亿美元。该计划将降低台积电等公司的芯片制造成本。
两位知情人士称，这项研究呼吁在美国建设新的数据中心。每个数据中心的建设成本为1000亿美元，大约是当今最强大的数据中心成本的20倍——它们将容纳200万颗AI芯片，消耗5千兆瓦的电力。
一位知情人士透露说，在一次会议上，当OpenAI表示其寻求5千兆瓦的电力，一位日本官员笑了起来，这大约是普通数据中心所消耗电力的1000倍；后来，在与德国官员的会议上，OpenAI探讨了在北海建立一个数据中心，以便可以利用海上风力涡轮机产生的7千兆瓦电力。
3. 老美转变态度，高通恢复供货华为，ASML售光刻机到底安什么心？
近期，科技界掀起了一股不小的波澜。原本在科技封锁线上的美国，态度似乎出现了180度的大转弯。高通恢复了向华为供货，而荷兰的ASML公司也开始向中国销售先进的光刻机。这一系列动作，不仅打破了之前的科技冷战格局，更在国际上引发了广泛的关注和猜测。那么，这背后究竟隐藏着怎样的战略意图和经济考量呢？
4. 未来3年全球半导体设备销售将创纪录，中国是最大买家
国际半导体产业协会（SEMI）在其《300mm晶圆厂2027年展望报告(300mm Fab Outlook Report to 2027)》报告中预测，在数据中心和边缘设备中使用的人工智能(AI)芯片需求不断增长推动下，预计在2025至2027年的三年间，半导体制造业者对于半导体设备的资本支将达到创纪录的4000亿美元，其中以中国大陆、韩国、中国台湾地区支出最多。
SEMI表示，中国大陆在自给自足的国家政策推动下，未来3年中国半导体厂商对于半导体设备的资本支出额超过1000亿美元，将持续成为全球最大的半导体设备市场。但报告也补充道，中国半导体厂商的设备支出将从今年的创纪录的450亿美元下滑至2027年的310亿美元。
5. 长电科技正式进军存储
近日，晟碟半导体（上海）有限公司发生多项工商变更，新增长电科技管理有限公司为股东，投资人由SANDISK CHINA LIMITED认缴2.72亿美元更新为SANDISK CHINA LIMITED认缴5440万美元，长电科技管理有限公司认缴2.176亿美元（当前约合15.26亿元人民币），长电持股80%，SANDISK CHINA LIMITED持股20%。
同时，该公司法定代表人、董事等多位主要人员发生变更。董事姚海荣、舒银叶退出，新增BOCK KIM LEE、YEOH MEI ING、徐阳、刘芹董事。法定代表人由BOCK KIM LEE变更为郑力。
6. 台积电封装疯狂扩产
美系法人预估，台积电的CoWoS月产能到年底可能超过3.2万片，若加上协 力厂商有机会逼近4万片，到2025年底月产能约在7万片上下。
台积电营运、先进封装技术暨服务副总何军在半导体展时也透露，预期 CoWoS先进封装产能在2022至2026年，年复合成长率达到50％以上，到 2026年仍会持续扩产，以往3至5年盖一个厂，现在已缩短到2年内就要盖 好，以满足客户需求。
DIGITIMES研究中心在八月中发表的《AI芯片特别报告》中指出，先进封装成长力道更胜先进制程，在先进封装领域，AI芯片高度仰赖台积电CoWoS封装技术，因此台积电2023～2028年CoWoS产能扩充CAGR将超过50％，而2023～2028年晶圆代工产业5nm以下先进制程扩充年均复合成长率将达23％。
当前的 CoWoS 迭代支持中介层（硅基层）的尺寸高达光刻中使用的典型光掩模的 3.3 倍。但到 2026 年，台积电的“CoWoS_L”将使其尺寸增加到大约 5.5 倍的掩模尺寸，为更大的逻辑芯片和多达 12 个 HBM 内存堆栈留出空间。而仅仅一年后的 2027 年，CoWoS 将扩展到令人瞠目结舌的 8 倍掩模版尺寸甚至更大。
我们谈论的是集成封装，面积达 6,864 平方毫米，比一张信用卡大得多。这些 CoWoS 庞然大物可 以整合四个堆叠逻辑芯片以及十几个 HBM4 内存堆栈和额外的 I/O 芯片。
7. 国内首条中国光子芯片点亮
9月25日，我国在光子芯片上迎来关键性突破，上海交通大学无锡光子芯片研究院建设的国内首条光子芯片中试线，宣布正式启用。另外今年早些时候，清华团队发布AI光芯片“太极-Ⅱ”和“太极-I”，济南在全球率先研制成功12英寸铌酸锂晶体，我国中科院开发出可批量制造的新型“光学硅”芯片等等，都预示着光子芯片正式步入产业化快车道，将突破计算范式限制，为大规模智算带来新的想象空间，一个属于光子的辉煌时代即将开启。
AI训练所需算力每三个半月翻一倍，而摩尔定律下的晶体管数量每18个月才翻一倍，算力供需“剪刀差”持续拉大，量子计算成为共识解决方案。
目前量子计算主要有超导、离子阱及光量子三条技术路线，行业多方持续看好光量子路径。行业人士表示，主要是因为实现通用量子计算机有三个前提——百万量子比特的操纵能力、低环境要求、高集成度，光量子是目前能满足这三个条件的最佳路径。光量子芯片又分为光子芯片和量子芯片，其中量子芯片值得一提的就是今年1月发布的中国第三代自主超导量子芯片——“悟空芯”(夸父 KF C72-300)。
光子芯片也被称作“光电子芯片”或“光子集成电路（PIC）”，是指利用光子作为信息传输和处理载体的新型集成芯片，以光为信息载体，具有大带宽、高并行、低功耗的天然优势，被认为是未来大容量数据传输、人工智能加速计算的一大利器。
8. 1兆个晶体管的半导体新纪元
两周前SEMICON Taiwan在中国台北举行，这个年度盛会聚集全球各地重要的半导体厂商及菁英，共同探讨半导体未来的新技术及产业趋势，这其中最吸睛是对于未来两个「兆」（trillion）的预测。
第一个兆是大家比较耳熟能详的，半导体的市场规模，会由现在的6,000多亿美元，成长到2030年的破兆美元。中国台湾地区2023年的GDP是7,551亿美元。
第二个会破兆的是单一封装芯片的晶体管数目会超越1兆，目前的纪录是NVIDIA Blackwell架构GPU内涵1,040亿个晶体管，使用台积电4奈米的制程。所以要破兆，还需要10倍的成长。在1980年代，我们所探讨单一芯片晶体管的数目是百万级（million），而2000年初来到10亿级（billion），又过了20年现在是兆级（trillion）。
台积电在A16制程（1.6奈米）将开始使用此背面供电技术，但是该如何实现？
这需要晶圆键结技术（wafer to wafer bonding），包括bumpless技术。也就是将提供背面供电的电路制作在另一片晶圆上，然后与磨薄后主芯片的背面对准并键结，使两片晶圆结合为一体，这个程序需要在真空下加温及加机械力，而晶圆间的键结是依赖凡德瓦尔力（van der Waals force）来完成。这个技术在30多年前，我在美国当研究生时就已经发展，当时隔壁实验室正从事MEMS的研究，需要制作一个微小的空腔，因此手工组装一套半导体晶圆键结设备。没想到当初这套技术，如今成为实现兆级晶体管的利器。
既使有了更省电的CFET及晶圆背面供电技术，然而上兆个晶体管仍旧会产生相当的热，需要从有限的面积内带走。Imec研究人员制作液态冷却的微流道，将冷液体引入到晶圆表面的热点，而将热带走的热液体，由不同的流道引出，并在外部做热交换。此微流道相当的复杂，需要将冷热液体分流，这很难用传统的机械加工来完成，而3D打印技术克服这个困难。
9. 救救英特尔
英特尔面临的不仅仅是技术上的升级，更是如何改变企业文化、提升创新能力和市场敏捷度的问题。
英特尔的IDM（集成设备制造）模式曾经是其成功的核心。从设计到制造的全面控制，使英特尔在很长一段时间内能够保持高效率的生产和快速的技术迭代。然而，随着台积电（TSMC）和三星等晶圆代工厂的崛起，英特尔的IDM模式显得越来越笨重和滞后。
台积电的成功表明，专注于晶圆制造可以带来更大的灵活性和创新空间，而英特尔的IDM模式面临的问题在于：生产工艺的迭代速度赶不上竞争对手。例如，英特尔在7纳米和10纳米工艺上的延迟使其在与AMD、苹果等公司的竞争中处于不利地位。
IDM模式并非一无是处，但在今天，IDM必须要在灵活性和效率之间找到新的平衡。通过剥离或部分外包制造业务，英特尔可以减轻负担，聚焦其设计和创新能力。
英特尔的问题远不止是技术上的落后。公司文化的僵化、创新精神的缺乏、市场反应的迟缓等都是影响其竞争力的关键因素。尽管英特尔仍然掌握着强大的技术储备和知识产权，然而，这些优势并没有转化为市场的领先地位。
10）2024 to 2029年全球晶圆代工业营收CAGR估达11.5%
莫大康：浙江大学校友，求是缘半导体联盟顾问。亲历50年中国半导体产业发展历程的著名学者、行业评论家。
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