(2024.10.8)半導體一周要聞－莫大康

1. SEMI中國半導體產業自主率逐年攀升，預計2027年達26.6%

全球半導體市場趨勢：2024年全球半導體營收將實現16%的增長。

全球晶圓產能：全年增長6%，到2026年中國12英寸晶圓產能將占到26%。

全球半導體設備：上半年，出貨總額為532億美元，預計2025年出現16%的反彈。

下圖表示全球半導體銷售額從2000年達到2000億美元，2014年達3000億美元2014年達4000億美元，2018年達5000億美元及2021年實現6000億美元，每1000億美元的增值明顯加快。

全球半導體制造產能預計將在2024年增長6%，并在2025年實現7%的增長，達到每月晶圓產能3370萬片(wpm,wafers per month)的歷史新高(以8英寸當量計算)。尤其值得關注的是，2024年5納米及以下的產能預計增長13%，在先進節點的帶動下，2027年的增長有望達到17%。

研發投入方面，2022 年美國半導體產品的研發支出總額達到588 億美元，占銷售額的18%，而中國的研發投入占銷售額的占比為7.6%，與美國相比仍有一定差距。

中國的半導體產業自主率逐年攀升，從2012年的14%到2022年的18%，預計2027年達到26.6%，但仍存在1460億美金的巨大缺口。

2. Open AI要花費7萬億美元和很多年時間來建設36座半導體工廠和數據中心

阿爾特曼最初的計劃是讓阿聯酋出資建設多個芯片制造廠，每個工廠的造價可能高達430億美元。該計劃將降低臺積電等公司的芯片制造成本。

兩位知情人士稱，這項研究呼吁在美國建設新的數據中心。每個數據中心的建設成本為1000億美元，大約是當今最強大的數據中心成本的20倍——它們將容納200萬顆AI芯片，消耗5千兆瓦的電力。

一位知情人士透露說，在一次會議上，當OpenAI表示其尋求5千兆瓦的電力，一位日本官員笑了起來，這大約是普通數據中心所消耗電力的1000倍；后來，在與德國官員的會議上，OpenAI探討了在北海建立一個數據中心，以便可以利用海上風力渦輪機產生的7千兆瓦電力。

3. 老美轉變態度，高通恢復供貨華為，ASML售光刻機到底安什么心？

近期，科技界掀起了一股不小的波瀾。原本在科技封鎖線上的美國，態度似乎出現了180度的大轉彎。高通恢復了向華為供貨，而荷蘭的ASML公司也開始向中國銷售先進的光刻機。這一系列動作，不僅打破了之前的科技冷戰格局，更在國際上引發了廣泛的關注和猜測。那么，這背后究竟隱藏著怎樣的戰略意圖和經濟考量呢？

4. 未來3年全球半導體設備銷售將創紀錄，中國是最大買家

國際半導體產業協會（SEMI）在其《300mm晶圓廠2027年展望報告(300mm Fab Outlook Report to 2027)》報告中預測，在數據中心和邊緣設備中使用的人工智能(AI)芯片需求不斷增長推動下，預計在2025至2027年的三年間，半導體制造業者對于半導體設備的資本支將達到創紀錄的4000億美元，其中以中國大陸、韓國、中國臺灣地區支出最多。

SEMI表示，中國大陸在自給自足的國家政策推動下，未來3年中國半導體廠商對于半導體設備的資本支出額超過1000億美元，將持續成為全球最大的半導體設備市場。但報告也補充道，中國半導體廠商的設備支出將從今年的創紀錄的450億美元下滑至2027年的310億美元。

5. 長電科技正式進軍存儲

近日，晟碟半導體（上海）有限公司發生多項工商變更，新增長電科技管理有限公司為股東，投資人由SANDISK CHINA LIMITED認繳2.72億美元更新為SANDISK CHINA LIMITED認繳5440萬美元，長電科技管理有限公司認繳2.176億美元（當前約合15.26億元人民幣），長電持股80%，SANDISK CHINA LIMITED持股20%。

同時，該公司法定代表人、董事等多位主要人員發生變更。董事姚海榮、舒銀葉退出，新增BOCK KIM LEE、YEOH MEI ING、徐陽、劉芹董事。法定代表人由BOCK KIM LEE變更為鄭力。

6. 臺積電封裝瘋狂擴產

美系法人預估，臺積電的CoWoS月產能到年底可能超過3.2萬片，若加上協 力廠商有機會逼近4萬片，到2025年底月產能約在7萬片上下。

臺積電營運、先進封裝技術暨服務副總何軍在半導體展時也透露，預期 CoWoS先進封裝產能在2022至2026年，年復合成長率達到50％以上，到 2026年仍會持續擴產，以往3至5年蓋一個廠，現在已縮短到2年內就要蓋 好，以滿足客戶需求。

DIGITIMES研究中心在八月中發表的《AI芯片特別報告》中指出，先進封裝成長力道更勝先進制程，在先進封裝領域，AI芯片高度仰賴臺積電CoWoS封裝技術，因此臺積電2023～2028年CoWoS產能擴充CAGR將超過50％，而2023～2028年晶圓代工產業5nm以下先進制程擴充年均復合成長率將達23％。

當前的 CoWoS 迭代支持中介層（硅基層）的尺寸高達光刻中使用的典型光掩模的 3.3 倍。但到 2026 年，臺積電的“CoWoS_L”將使其尺寸增加到大約 5.5 倍的掩模尺寸，為更大的邏輯芯片和多達 12 個 HBM 內存堆棧留出空間。而僅僅一年后的 2027 年，CoWoS 將擴展到令人瞠目結舌的 8 倍掩模版尺寸甚至更大。

我們談論的是集成封裝，面積達 6,864 平方毫米，比一張信用卡大得多。這些 CoWoS 龐然大物可 以整合四個堆疊邏輯芯片以及十幾個 HBM4 內存堆棧和額外的 I/O 芯片。

7. 國內首條中國光子芯片點亮

9月25日，我國在光子芯片上迎來關鍵性突破，上海交通大學無錫光子芯片研究院建設的國內首條光子芯片中試線，宣布正式啟用。另外今年早些時候，清華團隊發布AI光芯片“太極-Ⅱ”和“太極-I”，濟南在全球率先研制成功12英寸鈮酸鋰晶體，我國中科院開發出可批量制造的新型“光學硅”芯片等等，都預示著光子芯片正式步入產業化快車道，將突破計算范式限制，為大規模智算帶來新的想象空間，一個屬于光子的輝煌時代即將開啟。

AI訓練所需算力每三個半月翻一倍，而摩爾定律下的晶體管數量每18個月才翻一倍，算力供需“剪刀差”持續拉大，量子計算成為共識解決方案。

目前量子計算主要有超導、離子阱及光量子三條技術路線，行業多方持續看好光量子路徑。行業人士表示，主要是因為實現通用量子計算機有三個前提——百萬量子比特的操縱能力、低環境要求、高集成度，光量子是目前能滿足這三個條件的最佳路徑。光量子芯片又分為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月發布的中國第三代自主超導量子芯片——“悟空芯”(夸父 KF C72-300)。

光子芯片也被稱作“光電子芯片”或“光子集成電路（PIC）”，是指利用光子作為信息傳輸和處理載體的新型集成芯片，以光為信息載體，具有大帶寬、高并行、低功耗的天然優勢，被認為是未來大容量數據傳輸、人工智能加速計算的一大利器。

8. 1兆個晶體管的半導體新紀元

兩周前SEMICON Taiwan在中國臺北舉行，這個年度盛會聚集全球各地重要的半導體廠商及菁英，共同探討半導體未來的新技術及產業趨勢，這其中最吸睛是對于未來兩個「兆」（trillion）的預測。

第一個兆是大家比較耳熟能詳的，半導體的市場規模，會由現在的6,000多億美元，成長到2030年的破兆美元。中國臺灣地區2023年的GDP是7,551億美元。

第二個會破兆的是單一封裝芯片的晶體管數目會超越1兆，目前的紀錄是NVIDIA Blackwell架構GPU內涵1,040億個晶體管，使用臺積電4奈米的制程。所以要破兆，還需要10倍的成長。在1980年代，我們所探討單一芯片晶體管的數目是百萬級（million），而2000年初來到10億級（billion），又過了20年現在是兆級（trillion）。

臺積電在A16制程（1.6奈米）將開始使用此背面供電技術，但是該如何實現？

這需要晶圓鍵結技術（wafer to wafer bonding），包括bumpless技術。也就是將提供背面供電的電路制作在另一片晶圓上，然后與磨薄后主芯片的背面對準并鍵結，使兩片晶圓結合為一體，這個程序需要在真空下加溫及加機械力，而晶圓間的鍵結是依賴凡德瓦爾力（van der Waals force）來完成。這個技術在30多年前，我在美國當研究生時就已經發展，當時隔壁實驗室正從事MEMS的研究，需要制作一個微小的空腔，因此手工組裝一套半導體晶圓鍵結設備。沒想到當初這套技術，如今成為實現兆級晶體管的利器。

既使有了更省電的CFET及晶圓背面供電技術，然而上兆個晶體管仍舊會產生相當的熱，需要從有限的面積內帶走。Imec研究人員制作液態冷卻的微流道，將冷液體引入到晶圓表面的熱點，而將熱帶走的熱液體，由不同的流道引出，并在外部做熱交換。此微流道相當的復雜，需要將冷熱液體分流，這很難用傳統的機械加工來完成，而3D打印技術克服這個困難。

9. 救救英特爾

英特爾面臨的不僅僅是技術上的升級，更是如何改變企業文化、提升創新能力和市場敏捷度的問題。

英特爾的IDM（集成設備制造）模式曾經是其成功的核心。從設計到制造的全面控制，使英特爾在很長一段時間內能夠保持高效率的生產和快速的技術迭代。然而，隨著臺積電（TSMC）和三星等晶圓代工廠的崛起，英特爾的IDM模式顯得越來越笨重和滯后。

臺積電的成功表明，專注于晶圓制造可以帶來更大的靈活性和創新空間，而英特爾的IDM模式面臨的問題在于：生產工藝的迭代速度趕不上競爭對手。例如，英特爾在7納米和10納米工藝上的延遲使其在與AMD、蘋果等公司的競爭中處于不利地位。

IDM模式并非一無是處，但在今天，IDM必須要在靈活性和效率之間找到新的平衡。通過剝離或部分外包制造業務，英特爾可以減輕負擔，聚焦其設計和創新能力。

英特爾的問題遠不止是技術上的落后。公司文化的僵化、創新精神的缺乏、市場反應的遲緩等都是影響其競爭力的關鍵因素。盡管英特爾仍然掌握著強大的技術儲備和知識產權，然而，這些優勢并沒有轉化為市場的領先地位。

10）2024 to 2029年全球晶圓代工業營收CAGR估達11.5%