疯狂的半导体,要小心悬崖跳水

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本文来自微信民众号:半导体行业考察(ID:icbank),作者:汤之上隆,原文问题:《疯狂的半导体,它将第一个倒下?》,头图来自:视觉中国


TSMC设计自2021年起三年内投资1,000 亿美元(约人民币6,500亿元);三星电子设计在2030年之前投资约16.5兆日元(约人民币9,735亿元),且仅用于Foundry领域,此外刚刚获释的李在镕副会长还声称要投资约240兆韩元(约人民币13,570亿元,然则并未披露用于半导体偏向的投资额)。美国英特尔设计投资240 亿美元(约人民币1,560亿元),此外还设计未来十年内在欧洲投资约10兆日元(约人民币5,900亿元)


对于以上这些企业的投资而言,都获得了各国 *** 的支援,甚至资金津贴。中国这边不用说太多。美国为了强化本国的半导体生产实力,设计投资520亿美元(约人民币3,380亿元)。而欧洲设计在未来十年内投资约17兆日元(约人民币10,030亿元)。韩国提出了“K半导体战略”,即若是企业在十年内投资约50兆日元(约人民币29,500亿元),便可享受 *** 的税收优惠政策。


据2021年8月28日的日本经济新闻报道,今年(2021年)十家主要半导体厂家的合计装备投资额跨越了12兆日元(约人民币7,080亿元)。此外,半导体行业组织SEMI的考察显示,在2021年~2022年间,新开工运营的半导体厂房到达29处(仅包罗可以确认到的厂家,出自近期的日本经济新闻)


对于以上这些“异常”的装备投资征象和工厂的杂乱情形而言,笔者以为它们就像影戏《汉姆林衣色斑驳的吹笛手(英文名:The Pied Piper of Hamelin)》中随着笛声舞蹈的老鼠。此外,这些随着笛声舞蹈的老鼠的前方是悬崖绝壁,“跳崖”后的了局就是半导体价钱的大幅度下跌,接着就是半导体陷入大萧条。


半导体已经最先大幅度扩产


虽然主要的半导体厂家设计投资12兆日元(约人民币7,080亿元)、已经最先建设29处工厂,然则要实现量产最快要到2022年的下半年,正常情形下需要到2023年。


然则,这些都预示着半导体的扩产在全球局限内正如火如荼地举行。下图2是每个季度的全球半导体出货金额、出货数目的推移表。在2018年(即存储半导体泡沫破碎时)第三季度(Q3),半导体出货金额到达了2,658亿美元(约人民币17,277亿元),出货数目到达了1,249亿个。


图2:每季度全球半导体出货金额和出货数目(至2021年第二季度),笔者凭证WSTS的数据制作了此图。(图片出自:eetimes.jp)


厥后,半导体出货金额和出货数目因存储半导体危急而下滑,原本处于恢复中的行情,又因新冠疫情再次下滑,在2020年第二季度以后迅速恢复。此外,2021年第二季度的出货金额为2,894亿美元(约人民币18,811亿元),出货数目到达1,336亿个,划分刷新了季度最高值。照此下去,未来应该会继续保持增进势头。


下面我们看看种种半导体在每个季度的出货金额(下图3)。2021年第二季度,逻辑半导体出货金额到达363亿美元(约人民币2,359.5亿元),Mos Micro(包罗处置器和微控制器)为189亿美元(约人民币1,228.5亿元),模拟半导体为178亿美元(约人民币1,157亿元),种种半导体的出货金额都刷新了季度最高值。


图3 :种种半导体在每个季度的出货金额(至2021年第二季度),笔者凭证WSTS的数据制作了此图。(图片出自:eetimes.jp)


另一方面,仅有Mos Memory(包罗DRAM和NAND型闪存,以下简称为“NAND”)的出货金额没有跨越2018年第三季度的最岑岭值(441亿美元,约人民币2,866.5亿元)。然则,在2020年第二季度逐一2021年年第二季度时代,出货金额的“急剧增进”让人难免心生“恐惧”。之以是这样说,是由于此处的“急剧增进”绝不亚于2016年~2018年第三季度的存储半导体泡沫时的增进趋势。


话虽云云,存储半导体的出货金额应该不会无限度地一直增进下去。供应一定会在未来某个时刻跨越需求,迫使出货金额下滑。届时存储半导体价钱将会下幅度下滑,接下来到来的就是存储半导体的大萧条。


那么,动员存储半导体市场迅速增进的“主角”是DRAM,照样NAND,照样二者?笔者就此睁开叙述。


DRAM的出货金额和出货数目


下图4是DRAM在每个季度的出货金额和出货数目的推移。从图4可以显著地看出,图3的存储半导体市场的发作式增进是原由于DRAM的。也就是说,在2020年第四序度~2021年第二季度时代,DRAM的出货金额呈近乎直线式地增进。此处与上图3中存储半导体出货金额的趋势极其相似。


图4:DRAM在每个季度的出货金额和出货数目的推移表(至2021年第二季度),笔者凭证WSTS的数据制作了此图。(图片出自:eetimes.jp)


那么,为什么DRAM的出货金额急剧增进呢?从DRAM的出货数目来看,可以看出2010年~2018年时代的出货数目基本保持在40亿个左右,但在2019年第三季度前后泛起急剧增进,2021年第二季度到达历史最高值逐一55.3亿个。


笔者以为缘故原由如下:在2012年以后,真正意义上的DRAM厂家着实仅有三星电子(Samsung)、SK海力士(SK hynix)、镁光科技(Micron Technology)三家企业,三家企业在“在暗地里杀青一致意见,并调整生产”,致使出货数目保持为一定数目。然而,2019年下半年以后,DRAM的“主战场”从智能手机转为服务器,导致以上三家公司的放弃了之前杀青的一致意见,再次最先了竞争。效果,每家公司的出货数目都泛起了增进,这最终导致全球DRAM出货数目迅速增进。


此外,不仅有以上三家DRAM厂家的竞争,尚有新冠疫情的影响,笔者将在下面的文章中通太过析DRAM的价钱举行昭示。


NAND的出货金额和出货数目


下面我们来看看NAND在每个季度的出货金额和出货数目(下图5)。2000年以后,NAND的出货数目险些呈直线上升,然而在2016年以后,住手了增进,缘故原由在于NAND从2D转为3D。在2D的情形下,在使存储单元(Memory Cell)实现微缩化的同时,也缩小了芯片尺寸。效果,随着微缩化生长,从单片晶圆上获取的NAND数目也泛起了增进。


图5:NAND在每个季度的出货金额和出货数目的推移表(至2021年第二季度),笔者凭证WSTS的数据制作了此图。(图片出自:eetimes.jp)


然而,自2016年起,NAND就最先实现3D化。由于3D NAND的容量较大,因此最先纵向堆叠存储单元(Memory Cell)。因此,就3D NAND而言,基本上芯片尺寸没有转变。以是,在3D NAND生长的2016年,出货数目基本持平,没有什么转变。


NAND的出货数目在2018年(存储半导体泡沫之时)第三季度到达了30亿个,在2019年第一季度跌落为22亿个。厥后,在2019年的第四序度恢复至30亿个,然则又因新冠疫情在2020年的第二季度下滑至约26亿个。不外,厥后又出现出逐渐恢复的趋势,在2021年第二季度到达了历史最高值,即约33亿个。


话虽云云,与DRAM的出货数目的转变(新冠疫情之前约为40亿个,疫情之后约为55亿个,甚至更多)相比,NAND在新冠疫情之前的出货数目约为30亿个,疫情之后约为33亿个,NAND数目的转变水平不及DRAM显著。因此,可以断言,存储半导体市场发生直线增进的“罪根罪魁”不是NAND,而是DRAM。


DRAM的即期价钱(Spot Price)推移


剖析至此,我们领会到,在2020年第四序度逐一2021年第二季度时代,存储半导体市场急剧扩大的主要缘故原由在于DRAM出货数目的增进。那么,DRAM价钱对于存储半导体市场的造成了多大的影响?下面就DRAM的即期价钱(Spot Price)和大宗生意价钱(Contract Price)睁开叙述和剖析。


首先,下图6是2020年12月31日~2021年9月17日时代种种DRAM的即期价钱,此处的“DDR”为“Double Data Rate(双倍速率同步动态随机存储器)”的缩写,用以示意DRAM的规格,DDR3为DDR2的两倍,DDR4为DDR3的两倍。


图6:种种DRAM的即期价钱(2020年12月31日~2021年9月17日),笔者凭证DRAMeXchange的数据制作了此图。(图片出自:eetimes.jp)


从上图6可以看出,与DDR3相比,DDR4 DRAM的价钱较高,同样的DDR4情形下,价钱也根据16G、8G、4G的顺序从高到低依次推移。DDR3 也是同样,集成度高的产物价钱相对较高。


下面我们把2020年12月31日的DRAM价钱定为单元“1”,再看下种种DRAM的价钱推移(下图7)2021年3月~4月时代,两类DDR3_2Gb的DRAM价钱高达单元“1”的2.4~2.5倍。其次价钱较高的是两类DDR3_4G,价钱高达单元“1”的1.9~2倍以上,两类DDR4_4G的价钱高达单元“1”的1.8~1.9倍。


图7:把2020年12月31日的DRAM价钱定为单元“1”后,种种DRAM的即期价钱(至2021年9月17日),笔者凭证DRAMeXchange的数据制作了此图。(图片出自:eetimes.jp)


另一方面,集成度最高的16G产物在3月份到达了单元“1”的1.2倍左右,两类DDR4_8G的产物的价钱是单元“1”的1.4~1.5倍左右。总之,就DRAM的即期价钱而言,纵然是数据传输速率(bps)较低、集成度不高的传统(Legacy)DRAM的价钱也出现较高趋势。这种趋势在DRAM的大宗生意价钱推移中也可以见证。


DRAM的大宗生意价钱(Contract Price)推移


下图8是2020年9月~2021年8月时代种种DRAM的大宗生意价钱(Contract Price)推移表,与即期价钱一样,价钱根据DDR2、DDR3、DDR4的顺序依次增高,同样DDR的情形下,集成度高的产物价钱较高。


图8:种种DRAM的大宗生意价钱(2020年9月~2021年8月),笔者凭证DRAMeXchange的数据制作了此图。(图片出自:eetimes.jp)


接下来,我们把2020年12月的大宗生意价钱定为单元“1”,再来看看种种DRAM的价钱推移(下图9),从下图9 我们可以看出价钱从高到低的顺序为:DDR3_2G、DDR2_512M、DDR2_1G、DDR3_1G。然而,集成度最高的DRAM逐一两类DDR4_8G的价钱上涨的水平却是最低的。


图9:2020年12月的DRAM大宗生意价钱定为单元“1”后,种种DRAM的大宗生意价钱(至2021年8月),笔者凭证DRAMeXchange的数据制作了此图。(图片出自:eetimes.jp)


即,不管是即期价钱照样大宗生意价钱,传统DRAM的价钱都出现高涨趋势,且集成度高的DRAM价钱上涨水平并不显著。那么,为什么会发生以上情形呢?


新冠疫情与DRAM价钱的关系

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价钱上涨相对较显著的传统DRAM的主要用途为家用电器等产物。由于新冠疫情的影响,许多人不得不“宅在家中(Stay At Home)”。效果,人们为了恬静地渡过宅在家中的生涯,就网购了不少家用电器产物。而这些家用电器并不需要数据传输速率(bps)较高、集成度较高的DRAM。因此,不怎么在市场流动的传统DRAM的价钱反而泛起了上涨趋势。


下面的内容进一步证实以上推论。首先,再看下图7,价钱高涨的传统DRAM的即期价钱自7月份最先下滑,此时新冠疫苗最先在全球局限内推广,且许多都会解封。因此,“宅经济”带来的需求泛起了下滑。然则,传统DRAM的大宗生意价钱依旧出现高涨趋势,那么笔者的推论是否准确呢?还需要再次验证。


此外,下图10是根据集成度来分的各月DRAM出货数目。险些每3~4年,DRAM就会举行一次更新换代,现在主流的DRAM为4G以上的8G和16G。2G的即期价钱和大宗生意价钱在2013年到达最高,1G在2010年到达最高,512M在2008年到达最高,因此,泛起市场上的DRAM的绝对数目是很少的,数目自己就很少的DRAM却由于新冠疫情而成为必须品,因此价钱上涨了两倍甚至更多。


图10:根据集成度来分的各月DRAM出货数目(1991年1月~2021年6月),笔者凭证WSTS的数据制作了此图。(图片出自:eetimes.jp)


DRAM价钱高涨对DRAM出货金额的影响


下面我们再看下图4中的2020年第四序度~2021年第一季度时代DRAM出货金额大幅度上涨的情形,此处出货金额大幅度增进的主要缘故原由在于DRAM出货数目的增进。


那么,DRAM价钱的上涨到底带来了多大的影响呢?从上图10的各集成度的DRAM出货数目图来看,可以看出,现在生产的产物险些都为4G、8G、16G。从上图9可以看出,集成度较高的DRAM(如8G)的大宗生意价钱险些上升了1.44倍。


下面我们盘算一下,为什么在2020年第四序度~2021年第二季度时代,DRAM的出货金额泛起了急剧增进。(下图11)


图11:2020年第四序度~2021年第二季度时代,DRAM出货金额增进的主要缘故原由。(图片出自:eetimes.jp)


  • DRAM的出货金额从149.86亿美元(约人民币974.09亿元)增至235.30亿美元(约人民币1,529.45亿元)(1.57倍)


  • DRAM的出货数目从48.88亿个增至55.29亿个(1.13倍)


  • 主流的DDR4_8G的大宗生意价钱从1.85美元(约人民币12.02元)增至4.1美元(约人民币26.65元)(1.44倍)


  • (出货数目1.13)*(价钱上升1.44)=1.62。


如上所述,DRAM出货金额的增进比例(即1.57倍)险些与以上盘算值(1.62,出货数目的1.13*主流DRAM价钱的1.44)一致。因此,可以说,上图4中DRAM出货金额的增进,与出货数目的增添和价钱的上涨两个方面有关系。此外,原以为出货数目增进的产物的影响会相对较大,着实,价钱上涨的产物的影响反而更大。


NAND的即期价钱推移


下面我们也顺便剖析一下NAND的即期价钱和大宗生意价钱(笔者事先声明,很难剖析其缘故原由)。首先我们看一下下图12,即2020年12月31日~2021年9月17日时代的种种NAND的即期价钱推移。此处,SLC为“Single Level Cell(一个存储单元内可写入1bit)”的缩写,MLC为“Multi Level Cell(一个存储单元内可写入2bit)”的缩写,TLC为“Triple Level Cell(一个存储单元内可写入3 bit)”的缩写。此外,所谓的3D TLC指的是3D NAND,不带3D的NAND都是2D NAND。


图12:种种NAND的即期生意价钱(2020年12月31日~2021年9月17日),笔者凭证DRAMeXchange的数据制作了此图。(图片出自:eetimes.jp)


我们再看下上图12,3D TLC 1T(1 TB,Terabyte,太字节)的价钱最贵,SLC 1G和SLC 2G的价钱最低,其他产物不出现纪律性。


与DRAM一样,我们把2020年12月31日的价钱看做单元“1”后种种NAND的价钱推移如下图13所示。要注释下图13,是十分难题的。首先,从整体来看,与DRAM的即期生意价钱一样,NAND也没有价钱增进达两倍的征象。价钱上涨最显著的SLC_2G也不外仅上涨了1.2~1.27倍。


图13:把2020年12月31日的NAND价钱看做单元“1”后,种种NAND的即期生意价钱(至2021年9月17日),笔者凭证DRAMeXchange的数据制作了此图。(图片出自:eetimes.jp)


此外,从上图13 还可以看出,MLC_128G和MLC_256G的价钱险些呈直线上涨,此外,SLC_16G的价钱在八月下旬突然泛起高涨。另一方面,SLC_8G在4月中旬以来,低于单元“1”,为0.93,且一直延续低迷。


那么,为什么NAND会泛起以上趋势呢?无法很清晰地注释其理由,譬喻说,SLC_2G和SLC_1G的价钱出现上涨趋势。SLC类产物集成度较低,可用于车载偏向(虽然要求的可靠性较高,但集成度要求较低,笔者想不出其他偏向用途,不外,此处也并非是有力例证)


NAND大宗生意价钱的推移


下面我们看下2020年12月~2021年8月时代的种种NAND的大宗生意价钱推移(下图14)。其中,价钱最高的为SLC_32G,其次为SLC_16G,然后为MLC_128G。此处可以看出,NAND的价钱崎岖与集成度并不成正比。


图14:种种NAND的大宗生意价钱(2020年12月~2021年8月),笔者凭证DRAMeXchange的数据制作了此图。(图片出自:eetimes.jp)


集成度同样为32G,MLC的价钱为3美金左右(约人民币19.5元),SLC的价钱是MLC的四倍多,为12.55美元(约人民币81.56元),即,汽车、高性能盘算机等对可靠性要求较严酷的产物一样平常接纳的是SLC,而不是MLC。


NAND厂家也在研发TLC的下一代产物:Quad Level Cell(4 Bit Cell)和 Penta Level Cell(5 Bit Cell),然而,这些Multi-bit-cell产物似乎并不是适用于所有的终端产物。


我们把2020年12月的大宗生意价钱定为单元“1”后,再来看看种种NAND的价钱推移(下图15),在2021年3月~4月时代险些所有的NAND的价钱都上涨至1.06~1.11倍,6月至7月再次上涨至1.5~1.18倍。


图15:把2020年12月的大宗生意价钱定为单元“1”后,种种NAND的大宗生意价钱(至2021年8月),笔者凭证DRAMeXchange的数据制作了此图。(图片出自:eetimes.jp)


此外,在2021年8月,价钱上涨水平从高到低依次为:MLC_32G、MLC_128G、MLC_64G、SLC_1G(此时,笔者以为头脑一片杂乱)!简直,SLC_1G的即期价钱的上升水平较显著(参考上图13 ),停止到8月中旬,即期生意价钱上涨最显著的SLC_2G的大宗生意价钱险些没有上涨(请对比上图13和图15)


此处我们汇总一下,就NAND而言,无论是即期价钱照样大宗生意价钱的转变水平都不及DRAM。此外,存储单元(Memory Cell)的巨细、集成度与NAND的价钱之间似乎不存在正相关关系。另外,从下图16可以看出,当下主流生产的256G  NAND正在被512G以上高集成度产物取代。


图16:各集成度的NAND的每月出货数目(1991年1月~2021年6月),笔者凭证DRAMeXchange的数据制作了此图。(图片出自:eetimes.jp)


存储半导体市场的急剧增进会延续到何时?


从各个季度的种种半导体的出货金额(上图3)来看,2020年第四序度~2021年第二季度时代,存储半导体市场急剧增进,上文中笔者已经叙述了泛起急剧增进的主要缘故原由在DRAM,不在NAND。此外,DRAM的季度最凌驾货数目跨越了55亿个,且作为主力的8G的大宗生意价钱上涨了1.44倍,因此,DRAM的出货金额增进了1.57倍,增至235.3亿美元(约人民币1,529.45亿元)


此外,我们还领会到传统DRAM的即期价钱和大宗生意价钱都增进了两倍多。由于传统DRAM的绝对数目较少,因此当“宅经济”动员种种家电产物需求增进时,传统DRAM价钱泛起了高涨。


DRAM市场(或者说存储半导体市场)的急剧增进会延续到什么时刻呢?这要看MPU(微处置器,Micro Processor Unit)的情形(下图17),2016年英特尔的10纳米工艺启动失败。厥后,英特尔虽然又继续为14纳米“续命”,为了提高MPU的性能,增添核(Core)数,因此芯片面积增大,导致从单颗晶圆上获得的芯片数目削减。


图17:MPU、DRAM、NAND在每个季度的出货数目,笔者凭证WSTS的数据制作了此图。(图片出自:eetimes.jp)


从上图17可以看出,2016年第三季度全球MPU出货数目为1.36亿个,2019年第一季度下滑了4,800万个,下滑至8,800万个。由于全球MPU供应不足,以盘算机和服务器为终端用途而生产的DRAM和NAND“充斥”着整个市场,最终导致DRAM和NAND价钱暴跌,最终导致全球半导体的不景气。


2021年第二季度MPU出货数目为1.2亿个。虽然还不及2016年第三季度的峰值,但出货数目在逐步增进。也可能是英特尔的10纳米量产已经有了眉目。也有可能是为AMD代工的TSMC的MPU产量泛起了增进!


现在,MPU的出货数目在稳步增进,存储半导体的价钱应该不会泛起大幅度下滑。然则,当英特尔在美国亚利桑那州的新半导体工厂实现量产时(2024年),MPU有可能会泛起供应过剩。


此时,笔者至心希望各国、各半导体厂家都不要成为影戏《汉姆林衣色斑驳的吹笛手(英文名:The Pied Piper of Hamelin)》中随着笛声舞蹈的老鼠;希望各家半导体厂商都认真地举行市场营销,镇定且有设计地生产半导体,至心希望不要举行无意义的竞争。


本文来自微信民众号:半导体行业考察(ID:icbank),作者:汤之上隆

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     发布于 2021-10-06 00:02:50  回复
  • 除了开幕式,峰会还举行一系列各具特色的重点流动和子流动。其中包罗南湖畅想-前沿产业生长趋势论坛、长三角人才一体化生长都会同盟第四次联席集会、“红船杯”嘉兴全球创新创业大赛总决赛等系列人才流动。还是熟悉的感觉

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