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据SIA(美国半导体产业协会)统计,2003年全球半导体业的销售额为1630亿美元,比2002年增长了15.8%,而2002年的增长率仅为1%。
尽管如此,2003年半导体业的复苏之路并不平坦,起起伏伏,充满了曲折的故事。本期,我们请业内专家就这一年全球半导体业整体态态势进行回望,并借此机会描述这一轨迹的未来延伸态势———
半导体业终于回升
人们已经对半导体工业周期性的起起伏伏习以为常。2000年的高峰创造了历史的奇迹,而紧随其后的是2001年半导体工业34%的跌幅。2002年,半导体业似乎出现了转机,止跌回升。许多咨询公司断言,半导体业已经触底,2003年即将复苏。然而,SARS及美伊战争的突然降临,让众多咨询公司再次调低了对2003年的预测,一致认为2003年是个“不确定年”。但进入2003年第三季度,半导体工业似乎打了一针强心剂,许多芯片生产线的产能利用率开始节节攀升。半导体巨头,如Intel、Samsung及Toshiba等又开始投资扩大产能。半导体业终于等到了复苏转折点。
从目前的数据看,2003年全球半导体业增长达10%以上已成定局,但大家对增长态势的描述差别较大。有人说这一年是“缓慢回升”,也有人说是“迅速崛起”。有人甚至认为,目前的态势似乎与2000年的高峰期“十分相似”。但正像一群人赛跑,总是有快有慢,无论如何,全球半导体业已经回到了正常的轨道上。
虽然权威机构SIA(美国半导体工业协会)预测,从2003年至2006年,半导体业的年平均复合增长率将达9.8%,但人们越来越理性了。 有些公司认为,2004年第一季度芯片生产线的产能利用率将达到90%,按以往的经验,芯片制造商应该开始投资,扩大产能,然而,现在有不少厂商仍看紧银包,不肯下注。这一切说明,大家还对此次循环吃不准。
浸入式光刻技术成为新宠
光刻技术是半导体工业的“领头羊”。据Dataquest统计,在2002年全球半导体设备市场高达190亿美元规模时,光刻设备占了其中50亿美元的份额。众所周知,全球光刻机制造领域非常垄断,最著名的供应商仅有三家,分别是欧洲的ASML,日本的Nikon和Canon。
根据光学的基本概念,提高光刻机分辨率无非是缩短波长、增大镜头的数值孔径以及减小系统参数K,其中,缩短波长为最直接和有效的方法。而光刻设备制造商目前执行的技术路线非常清晰,主要是缩短波长,从248纳米到193纳米再到157纳米,再往下走就只能是远紫外光光刻(EUV)或者采用其它新的技术,如电子束投影光刻、离子束投影光刻及X射线光刻等。
但2003年5月,Intel宣布放弃157纳米光刻机的开发,而将现有采用氟化氩激光器的193纳米光刻机的功能扩展至45纳米节点,这在全球半导体业引起强烈反响。Intel这样做的一个重要原因是,除了分辨率增强技术(RET)之外,浸入式技术已有较好的发展,而数值孔径为0.93的193纳米的镜头已经可以实现。当然,更主要的因素还是成本问题。
所谓浸入式光刻是指在投影镜头与硅片之间用一种液体充满,以获得更好的分辨率及增大镜头的数值孔径。今天,193纳米光刻机的数值孔径为0.85左右,而采用浸入式技术后,可提高至1.0及以上。
Intel决定放弃157纳米光刻机技术也影响着光刻机厂商。例如,ASML成功地改造了现有的TwinscanXT 1250机器,附带有浸入式技术,并决定于2004年第三季度提供给客户TSMC使用。日本光刻机制造商也不甘示弱,他们承诺将于2004年下半年提供具有浸入式技术的Alpha 机,让客户进行性能评价。
科技的进展往往难以预料,谁也没有想到,从发现至今,仅仅一年左右的时间,浸入式光刻技术就成为新宠。
半导体固定资产投资谨慎
2003年全球半导体固定资产投资历程表现得较为曲折,总的态势是与全球半导体工业触底反弹有所不同,表现得既谨慎又保守。
进入2003年下半年,随着美国经济的全面复苏,半导体工业也呈现反弹态势,主要表现为芯片生产线的产能利用率达到90%,IC库存下降,甚至有些品种缺货。按照以往规律,芯片制造商一般要扩大产能,迎接即将来临的高潮,否则将错过商机,后患无穷。可是2003年有点例外,除了Intel和Samsung要争得霸权而开展投资竞赛,一些日本公司如Sony及Toshiba调整策略后再次下注外,UMC、AMD、TI、Infineon、TSMC及Tower等6家公司却一反常态,连2003年上半年已经列入计划的投资都没有花完。
为什么许多公司不按规则出牌,宁肯冒着丢失市场的危险,而不愿继续投资呢?这是因为投资有可能导致利润下降及股市下跌,风险太大;更主要的是半导体厂商不清楚此次半导体业的周期循环能维持多久。
设备材料业苦涩之年
已过去的2003年对于半导体设备和材料业来讲,仍是苦涩之年。
根据VLSI公司的记录,2000年设备业增长了58%,达到历史的顶峰;2001年下降了30%,2002年再次下降24%,到2003年设备业开始止跌,但回升甚小。
2003年,全球最大的设备制造商———应用材料公司裁员达3750人,超过总员工数的20%。而著名的光刻机制造商ASML公司在2003年7月宣布将裁员11%,达550人。
半导体设备业在2003年仍没有明显起色的原因有二:
一是押宝未达预期。从2000年开始,全球最大的半导体设备制造商根据工业发展的规律,开始筹划下一个工业增长点:300mm硅片设备及铜互连工艺。可是半导体工业的进程明显不如预期。
全球300mm芯片生产线到2003年底已累计开工达24条,但真正能批量投产的不多,例如,TSMC的芯片生产线一再宣布延期,有些厂房刚建好外壳就停顿至今。另外,原本认为硅片由200mm过渡到300mm会很快实现,目前大家估计,周期将延长至8年,即到2005年左右。
在半导体工业中沿用了30年的铝,由于电路的频率及功耗问题,要采用铜来替代,尤其在130纳米以下的芯片设计中被认为是必然趋势。然而,市场是残酷的。目前的铜互连设备,一方面投入太大,另一方面与低K介电材料之间的匹配还不成熟,成品率低,导致铜互连工艺在130纳米工艺技术中采用的比例仅占30%左右,远远低于市场的预期。
二是“技术购买”未转化为“产能购买”。美国应用材料公司前CEO詹姆士·摩根认为2003年的设备工业还处在“技术购买”阶段,即客户买设备仅仅是为了研发,采购的数量大多为单台。只有工业界进入“产能购买”阶段,设备工业才能真正进入最佳时期。
回顾2003年的设备业,后道设备,特别是测试设备(ATE)还是有较好的表现的。因而,可以说,是后道设备在引领2003年半导体设备业的进步,并支撑其业绩。2003年测试设备销售额达24亿美元,比2002年增长了8.7%;而2004年前景更好,销售额将达35亿美元,增长 46.4%。业内人士认为,2004年半导体设备业将进入最佳时期,许多芯片制造商,无论是中国的还是日本的都将开始投资。据VLSI公司预测,全球半导体设备业在2003年仅增长了4.3%,而至2004年可能会有大的飞跃,增长达40.1%。
摩尔定律仍然有效
摩尔定律已为世人所熟知,它自1965年提出至今已有近40年的历史。尽管摩尔定律起初仅指半导体工业,可它已经扩大至计算机领域,充分显示了它的广泛适用性。随着时代的进步,摩尔定律也在不断地得到补充或修正,日趋完善。
早在1995年,人们就开始议论摩尔定律的终止,似乎这一天终将来临。无论从设计极限、半导体制造工艺的限止,还是硅材料的物理极限,摩尔定律有一天会失效都是无可非议的。世界上不可能存在永远呈指数级增长的事物。
2003年,人们更是理性地思考摩尔定律问题,最典型的例子是开始质疑ITRS,即半导体国际工艺路线图。人们在考虑,芯片的尺寸继续缩小下去所需支付的代价和市场需求相比是否值得的问题。
但无论如何,从历史发展看,摩尔定律实际上是给了人类一个信仰。正因为人类相信它,并把它作为共同奋斗的目标或者方向,不遣余力地去追逐它,才推动全球信息产业,包括半导体工业不断进步。正因为如此,全球关于摩尔定律的将来众说纷云,有人说可以到16纳米,甚至有人预测能延伸到9纳米。其实,究竟多少纳米已并不重要,事物的发展是永无止境的,总有更新的事物在等待着我们,将人类推向更高的文明程度。
Motorola剥离半导体部门
Motorola是全球半导体业的“大亨”。2001年,其在全球排名第七,产值为48.3亿美元;而2002年名列第八,产值为47.3亿美元。
2003年Motorola爆出了大新闻,要剥离其半导体事业部,并大刀阔斧地通过合并、关闭或转让等方法,将原有28个半导体厂缩减至9个,其中包括将2000年在天津新建的MOS17厂,以换取SMIC股权为交换条件,拱手转让给SMIC。
Motorola在2000年时销售额曾达70亿美元,但2001年和2002年都下降到近50亿美元,并裁员近1万人,2003年6月Motorola总裁FredShlapak宣布退休,这一切都与公司的销售业绩有关。2003年9月1日新的执行总裁克利斯托弗·卡文上任之后不久,就正式宣布要将半导体产品部从总部剥离出来,并明确未来的半导体产品将采用fab-lite(轻制造)的策略,即以外包合作的方式,来减少投资的风险,与此同时,公司将更多地采用IP license专利技术的贸易策略及着重于半导体技术的创新和开发。
存储器市场起起伏伏
存储器的地位,在半导体业中尤如晴雨表,存储器的市场及平均售价将会对全球的半导体业产生巨大的影响。
2003年第一季度德国的Infineon打破韩国在DRAM市场上的垄断地位,在全球DRAM的排名中超过Hynix成为第三。此外,Samsung将DRAM的产能用来生产NANDflash,而Hynix在110纳米和130纳米的芯片生产中成品率较低,这些都影响了全球DRAM的供货。
在第二季度中,全球DRAM的关键市场中国受SARS的影响,美国及欧洲开始向韩国的Hynix征收DRAM的反倾销税,这些使DRAM的价格下降了11.4%,但因出货量增加了17%,销售额比第一季度增加了3%。
第三季度刚开始时,DRAM的价格有些回调。然而这是因为许多买主看到DRAM的价格低,就多买进一些以防日后涨价,人为地推动了DRAM价格的上升。实际上,当合同交货价稳定时,8月份的现货市场价格就突然下降。第三季度DRAM的销售额增加了31.3%,因为大家都要为圣诞节备货,使DRAM的制造商再次充满了希望。
在第四季度中,11月及12月的市场由于需求减少,DRAM的价格压力越来越大。同时,由于LCD的价格上升,使PC货主进一步控制元器件的价格支出,由此PC的OEM开始降低DRAM的容量,造成DRAM进一步的降价。
分折2004年DRAM市场,预计第一季度DRAM的出货量仅增加9%,由于韩国的存储器制造商继续把DRAM的产能移向NANDflash,同时,我国台湾的DRAM制造商在采用110纳米工艺技术中尚有困难,这些都将影响DRAM的产量。但因第三和第四季度需求的增长,预计2004年DRAM 的销售额将达到220亿美元。其中,双信道256MB SDRAM的产量将减至最低,512MB DRAM的市场份额将从2003年的1.3%猛升至16.7%。
亚洲市场迅速崛起
SIA统计显示,如果按地区来看,在2003年全球半导体的销售中,亚洲地区的增长最快,其中日本是全球增长最快的区域。自20世纪70年代以来,在计算机业的推动下,美国半导体业首先兴起,并成为全球第一大半导体强国。20世纪80年代,由于日本加强质量控制(QC)并主攻存储器生产,一举成为全球半导体强国。
进入20世纪90年代,半导体产业链发生巨变,过去的全包模式(IDM)开始分裂,其中中国台湾省创立的代工模式更是迎合了市场的需求。在此期间,半导体产业链不断向亚洲转移,使该地区的中国台湾省、新加坡和韩国的半导体业都得到了长足的发展。进入新世纪,中国内地半导体工业的崛起再次引起全球的关注。
但应该清楚的是,每次产业链的转移都是由低端启动,而产业链的高端仍然掌握在美国人手中。
亚洲的迅速崛起,使一些发达国家开始恐慌,他们认为自己因此而丧失了许多就业机会。但也有西方有识之士表示,半导体业发达国家和地区应该继续在高端产品上寻求发展之路,亚洲并非是他们的敌人。亚洲的繁荣兴旺促进了全球半导体业的加速发展。
IBM、SMIC成为代工新锐
这么多年来,全球代工市场始终由三大厂商把持,即TSMC、UMC和Chartered,其中,仅TSMC和UMC两家就占全球代工市场的70%以上。
但是,从2003年开始,在全球代工阵营中又有两个企业异军突起,分别是IBM及SMIC。
IBM是全球老牌的芯片制造商,掌握着大量的专利技术。在2003年,IBM从原本主要的IDM业务突然转向代工业,开始与AnalogDevices、Broadcom、Intersil、Nvidia、Qualcomm、Xilinx等原本是TSMC和UMC的大客户开展代工业务。根据2003年全球代工业排名,TSMC为第一,销售额达45亿美元;UMC为第二,销售额为22亿美元;IBM为第三,销售额也达7亿美元。
而另一家代工厂SMIC则是一个新手,但近年来芯片产能扩大甚快,除了上海的Fab1、Fab2及Fab3外,2003年兼并了原Motorola天津MOS17厂,并在北京亦庄开发区新建了12英寸芯片生产线,预计到2005年SMIC的芯片生产能力将达每月12万片以上。
从全球代工业的竞争势态看,目前IBM及SMIC还不能构成对TSMC的威胁。但IBM在高端芯片加工制造中的实力,尤其是在专利技术方面的优势,以及SMIC在困难的环境下,勇往直前的气势及政府的支持,使我们很难预料这场角逐的最终赢家到底会是谁。
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