半導(dǎo)體行業(yè)正在悄然發(fā)生劇變,。一直統(tǒng)治著這個(gè)行業(yè)的規(guī)則正在瓦解,，這打破了我們認(rèn)為理所當(dāng)然的假設(shè)，這些假設(shè)是在學(xué)校里灌輸給我們的,。例如無可指責(zé)的摩爾定律,，即隨著時(shí)間的推移，指數(shù)級(jí)的進(jìn)步將使芯片變得更便宜,、更好,、更快。但摩爾定律事實(shí)上已經(jīng)死了,。人們開始意識(shí)到制造芯片并不容易,。芯片短缺與臺(tái)積電和ASML受到地緣政治的影響，喚醒了大眾的想象力,，凸顯了芯片制造的科幻般的過程,。前面的道路有很多障礙，但并未得到廣泛認(rèn)可,。制造半導(dǎo)體將變得更加困難,、昂貴和技術(shù)含量更高。換句話說,，挑戰(zhàn)將加速,。要在未來運(yùn)營(yíng)，芯片制造商將需要更大的規(guī)模,、更多的人才和更多的資金,。這影響了整個(gè)芯片范圍——從最先進(jìn)的芯片到最基本的芯片。這種趨勢(shì)并不新鮮,，因?yàn)樗呀?jīng)在發(fā)生了,，但我相信現(xiàn)在它會(huì)開始加速。價(jià)格上漲可能會(huì)影響地球上的每個(gè)人,。這種通貨膨脹成本不是暫時(shí)的,。要了解我們是如何走到這里的，我想首先讓您了解摩爾定律的消亡,。我們過去幾年的發(fā)展已經(jīng)超過了晶體管性能縮放和頻率縮放的增長(zhǎng),，并且我們開始在晶體管密度增加方面達(dá)到了多核縮放的終點(diǎn)。但比這些趨勢(shì)的終結(jié)更重要的是,，成本縮放已經(jīng)結(jié)束,。雖然我們通過新技術(shù)不斷提高晶體管密度,，但每一層都會(huì)增加額外的成本。ASML 在其投資者日大膽聲明,，摩爾定律將繼續(xù)進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)擴(kuò)展,。這種說法的另一個(gè)名稱是高級(jí)封裝。但是,，這些成本與制造更小晶體管的成本已經(jīng)不斷上升是相加的,。 ASML 投資者日 - 技術(shù)評(píng)論 - 幻燈片 13雖然我相信先進(jìn)封裝將解決晶體管密度問題，但我不相信它會(huì)使芯片更便宜,。事實(shí)上,，自 2010 年代初以來，每美元的晶體管變得更加昂貴,。我不僅要關(guān)注技術(shù)逆風(fēng),，還要關(guān)注成本逆風(fēng)。摩爾定律的主要?dú)v史假設(shè)之一是,，不僅你的晶體管每?jī)赡攴环?，而且晶體管的成本會(huì)下降,。不再,。下圖來自 Marvell 的 2020 年投資者日。28nm 的標(biāo)準(zhǔn)大約是 2011-2012 年,。Marvell 2020 年投資者日 - 幻燈片 43有趣的是,，在 28nm 附近發(fā)生了質(zhì)的變化，因?yàn)樗亲詈蟮钠矫婀?jié)點(diǎn)之一,。Planar 通俗地說就是二維表面（平面）,，而 FinFET——取代平面的技術(shù)——在晶體管中引入了一個(gè)“鰭”向上突出，創(chuàng)造了一個(gè) 3D 結(jié)構(gòu)而不是 2D 結(jié)構(gòu),。我們現(xiàn)在正處于向另一個(gè)柵極（GAA）過渡的邊緣,，這是一種更加 3D 密集型的結(jié)構(gòu)。我們轉(zhuǎn)向 GAA 或柵極技術(shù)的下一次迭代,，我相信每 100m 柵極的成本增加將繼續(xù)增加,，就像它們?cè)谄矫嫔系?FinFET 一樣。這是由制造這些芯片的復(fù)雜性增加所驅(qū)動(dòng)的——即制造步驟的增加,。推高成本的不僅僅是這種轉(zhuǎn)變,。落后的芯片——舊芯片——也開始變得更加昂貴。這里的故事不是技術(shù)上的,，而是經(jīng)濟(jì)上的,，曾經(jīng)有充足的產(chǎn)能和類似商品的回報(bào)的東西開始變得搶手。除非隨后的價(jià)格上漲,，否則企業(yè)不愿意增加產(chǎn)能,。這是另一個(gè)關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素,，不僅在最先進(jìn)的芯片上，而且在較舊的芯片上也是如此,。最后,，不僅是舊芯片和新芯片，制造芯片的公司（半導(dǎo)體工廠）也變得更加整合和更具戰(zhàn)略性,。在制造最先進(jìn)芯片的前沿確實(shí)沒有太多空間,。這是半導(dǎo)體成本的第三個(gè)驅(qū)動(dòng)因素，即提供獨(dú)一無二的產(chǎn)品的晶圓廠將其不斷上漲的成本轉(zhuǎn)嫁給客戶,。臺(tái)積電不是價(jià)格接受者,，全世界都依賴它的產(chǎn)品。盡管成本增加,，但他們開始獲取更大的利潤(rùn),。無晶圓廠公司別無選擇，只能支付更多,。這些主題中的每一個(gè)都值得深入探討,。我將首先從我最喜歡的主題開始：Semicap – 或制造芯片所需的工具。行業(yè)共識(shí)：半導(dǎo)體成本強(qiáng)度將上升本財(cái)報(bào)季的普遍主題之一是制造半導(dǎo)體的工具成本較高,。真正的警告是東京電子在其投資者日展示的這張幻燈片,。 Tokyo Electron 2021 年 10 月投資者日 - Slide 101價(jià)格的大幅上漲是廣泛的，這涉及 DRAM,、NAND 和邏輯生產(chǎn),。鑒于今天 5nm 已投入生產(chǎn)，這不是預(yù)測(cè),，而是一種將繼續(xù)的趨勢(shì),。主要驅(qū)動(dòng)因素不僅是 EUV 等工具的成本上升，而且制造芯片的步驟數(shù)量也在增加,。下圖顯示了芯片生產(chǎn)step隨時(shí)間增加的情況,。不僅僅是東京電子公司單獨(dú)呼吁更高的強(qiáng)度。在最近的財(cái)報(bào)季,，臺(tái)積電,、Lam Research、KLAC 和其他 Semicap 公司都呼吁強(qiáng)度不斷上升,。我認(rèn)為在其他條件相同的情況下,，10 萬片晶圓的成本應(yīng)該開始上升，處于領(lǐng)先地位的每個(gè)芯片的中低個(gè)位數(shù),。另一種看待這個(gè)問題的方法是從自上而下的角度,。我比較了百萬平方英寸 (MSI) 的總出貨量，并將其與晶圓廠設(shè)備的增長(zhǎng)進(jìn)行了比較。將此視為總產(chǎn)量與制造更多晶圓的支出,。過去的情況是新晶圓廠設(shè)備上的支出跟不上 MSI 的擴(kuò)張速度,，因?yàn)橘?gòu)買的每個(gè)工具都會(huì)提供更多的產(chǎn)能。我想強(qiáng)調(diào)的是,，如果你瞇著眼睛,，你會(huì)發(fā)現(xiàn) WFE 和 MSI 的關(guān)系似乎在 2012 年左右發(fā)生了翻轉(zhuǎn)。這與 28nm 節(jié)點(diǎn)或成本開始增加的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)不謀而合,。展望未來,，我認(rèn)為我們應(yīng)該期望 WFE 的增長(zhǎng)速度快于歷史平均水平。2012年至2020年,，MSI以3.6%的復(fù)合年增長(zhǎng)率增長(zhǎng),，WFE以8.0%的復(fù)合年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)。這大約是產(chǎn)能增加的兩倍,。如果對(duì)半導(dǎo)體器件的需求繼續(xù)增加,，那么 MSI 應(yīng)該增長(zhǎng)得更快，因此 WFE 的乘數(shù)應(yīng)該更高,。我不確定 WFE 的關(guān)系是否保持 MSI 增長(zhǎng)的 2 倍,，但它應(yīng)該是一個(gè)更高的乘數(shù)——比如 1.5x-2x MSI。與其歷史速度相比,，這是加速,，而推動(dòng)半導(dǎo)體需求的則是我們面臨的技術(shù)逆風(fēng)。我現(xiàn)在想轉(zhuǎn)向另一個(gè)在上個(gè)財(cái)報(bào)季反復(fù)提及的趨勢(shì),，坦率地說,，這讓我感到驚訝,，但又出人意料地合乎邏輯：舊芯片更貴,。不僅僅是最新、最快,、最昂貴的芯片因?yàn)榧夹g(shù)問題而成本更高,。最近最有趣的趨勢(shì)是，舊芯片開始推動(dòng)價(jià)格上漲,。汽車半導(dǎo)體最近的變化正在推動(dòng)需求,，不是對(duì)最新和最偉大的技術(shù)，而是對(duì)更老和更成熟的技術(shù),。問題在于,，舊技術(shù)從來沒有增加過有意義的產(chǎn)能，而且大多數(shù)時(shí)候,，隨著前沿技術(shù)的推進(jìn),，晶圓廠只會(huì)成為“二手設(shè)備”，而晶圓廠設(shè)備將繼續(xù)使用和折舊。使用完全折舊的晶圓廠設(shè)備顯著降低了制造半導(dǎo)體的成本,，尤其是在 10 多年之后,。這是定價(jià)的一個(gè)重要方面。晶圓廠在沒有太多增量資金的情況下維持,，但仍在生產(chǎn)芯片,，這是隨著時(shí)間的推移大幅降低舊芯片價(jià)格的原因。通常甚至?xí)岣弋a(chǎn)量,，從而進(jìn)一步降低成本,。一種想法是，2000 年成本數(shù)百美元的領(lǐng)先芯片到 2021 年將花費(fèi)幾美分,，因?yàn)榫A廠將完全折舊,。但是這有一個(gè)問題。我們遇到了以前從未發(fā)生過的情況,。從歷史上看,，需求集中在前沿。今天,，我們也要求處于落后的邊緣,。事實(shí)上，對(duì)舊芯片的需求開始急劇上升,。這是由汽車和物聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)驅(qū)動(dòng)的,，因?yàn)檫@些應(yīng)用程序中的大多數(shù)是更老、更成熟的技術(shù),，它們具有更好的產(chǎn)量,、成本和重要的可靠性。即使需求激增,，也沒有增加容量,。添加到落后生產(chǎn)中的情況非常罕見。直到最近,，落后的技術(shù)仍有充足的產(chǎn)能需求,。在落后的產(chǎn)能增加產(chǎn)能更是聞所未聞的。如果晶圓廠以 80% 的速度運(yùn)行,，則它被視為“已滿”?，F(xiàn)在，落后技術(shù)的晶圓廠運(yùn)行率接近 100%,。有些事情必須改變,。 SIA 公眾意見 114這是汽車半導(dǎo)體短缺的驅(qū)動(dòng)因素之一：更高的需求和沒有供應(yīng)或沒有增加供應(yīng)的動(dòng)機(jī)。大多數(shù)半導(dǎo)體公司和晶圓廠都癡迷于領(lǐng)先優(yōu)勢(shì),，因?yàn)樗鼈兛梢垣@得更高的利潤(rùn)?，F(xiàn)在，公司正在覺醒以保持落后的優(yōu)勢(shì)?！芭f”芯片正變得與新芯片一樣重要,，為了增加產(chǎn)能，公司不得不再次開始大量增資,。在這種情況下存在明顯的定價(jià)問題,。對(duì)于新的晶圓廠，公司無法以之前完全折舊的晶圓廠規(guī)定的價(jià)格銷售落后芯片來獲利,。價(jià)格必須上漲,。Silicon Lab 的首席執(zhí)行官上個(gè)季度討論了這種動(dòng)態(tài)：??就成本增加和耐用性而言，我認(rèn)為我們正在進(jìn)入半導(dǎo)體行業(yè)的一個(gè)新階段,，我們已經(jīng)有了摩爾定律和先進(jìn)的節(jié)點(diǎn)變得越來越昂貴,，你已經(jīng)有了現(xiàn)在主流技術(shù)全面。過去,，數(shù)字技術(shù)人員會(huì)搬出,，而 N 減 1、N 減 2,、N 減 3 節(jié)點(diǎn)將是完全折舊的晶圓廠,，您將搬入。我們現(xiàn)在已經(jīng)到了這樣一個(gè)階段,，即先進(jìn)與主流之間的混合,、比例正在導(dǎo)致臺(tái)積電和其他晶圓廠建立新的主流技術(shù)，這意味著這些晶圓廠并沒有完全折舊,。因此,，行業(yè)目前看到的成本增加的很大一部分是因?yàn)楸仨毻度腩~外的資本支出來跨節(jié)點(diǎn)擴(kuò)建新產(chǎn)能，不僅僅是在高級(jí)節(jié)點(diǎn),，而且是跨,。
所以，如果你看看我們?cè)谄渌矫婵吹降某杀驹黾印谡麄€(gè)行業(yè)中,，有一個(gè)特定的元素,，隨著時(shí)間的推移是持久的,。因此,，就行業(yè)的成本結(jié)構(gòu)而言，這是一個(gè)階梯函數(shù),，以匹配我們所看到的需求以及整個(gè)經(jīng)濟(jì)中電子產(chǎn)品不斷增加的內(nèi)容以及我們?cè)诖罅餍兄锌吹降男枨蠹铀?。這推動(dòng)我們進(jìn)入供應(yīng)限制。我們會(huì)解決這個(gè)問題,，但是解決這個(gè)問題需要大量的資本支出,，而這必須得到補(bǔ)償。這必須從我們的供應(yīng)商上游流向我們，流向我們的客戶,，這就是您現(xiàn)在所看到的,。其實(shí)上，不僅一家公司說了這件事,。這種說法獲得了On Semi,，恩智浦半導(dǎo)體、Microchip 和其他“主流”或落后半導(dǎo)體公司肯定,，這種情況將繼續(xù)下去,，因?yàn)槁浜蠊に嚨男枨蟾哂诠?yīng)。這對(duì)行業(yè)來說是全新的領(lǐng)域,，不僅是對(duì)半導(dǎo)體戰(zhàn)略重要性的肯定,，也是對(duì)廣泛需求的肯定。實(shí)際上只有一種解決方案——增加產(chǎn)能——但晶圓廠不確定他們能否在不提高價(jià)格的情況下增加未開發(fā)的落后優(yōu)勢(shì)來獲利,。反過來,，他們擔(dān)心對(duì)這些“新”落后芯片的需求。這是一個(gè)僵局,。晶圓廠和半導(dǎo)體公司不確定這種情況會(huì)持續(xù)多久,，但汽車原始設(shè)備制造商等似乎有永不滿足的需求。對(duì)于晶圓廠來說,，很難在一年之內(nèi)改變自己的行為來對(duì)抗持續(xù)了幾十年的趨勢(shì),。更難的是經(jīng)歷這些艱難的變化并期望客戶接受更高的價(jià)格。聯(lián)電在其 2021 年第二季度的電話會(huì)議中說得很好：但是對(duì)于任何新建產(chǎn)能擴(kuò)展,，對(duì)于成熟節(jié)點(diǎn),，您都在與完全折舊的產(chǎn)能競(jìng)爭(zhēng)——最有可能的是，您將與完全折舊的產(chǎn)能競(jìng)爭(zhēng),。除非需求對(duì)客戶非常重要,，但經(jīng)濟(jì)性 - 如果經(jīng)濟(jì)性保持不變，則很難獲得合理的投資回報(bào)率,。但是,，如果客戶愿意與我們一起面對(duì)這些挑戰(zhàn)，我們一定會(huì)去探索這些機(jī)會(huì),。換句話說,，支付或繼續(xù)短缺?？紤]到交貨時(shí)間并沒有真正改善,，我認(rèn)為結(jié)果是略微支付。這里必須有某種妥協(xié),，現(xiàn)在它以不可取消,、不可退貨的訂單 (NCNR) 的形式出現(xiàn),。除非他們的客戶真正承諾無法取消或退回的訂單，否則晶圓廠不會(huì)擴(kuò)大產(chǎn)能,。因?yàn)樗麄儾淮_定發(fā)生了多少雙重訂購(gòu),，但 NCNR 是增加長(zhǎng)期需求的非常堅(jiān)定的承諾。?雖然隨著時(shí)間的推移,，產(chǎn)能的增加最終會(huì)平息價(jià)格上漲,，但這將需要數(shù)年時(shí)間，尤其是在汽車和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的需求持續(xù)增長(zhǎng)的情況下,。我不認(rèn)為價(jià)格會(huì)永遠(yuǎn)處于滯后狀態(tài),，但我認(rèn)為我們應(yīng)該預(yù)期歷史價(jià)格下跌的關(guān)系不會(huì)像過去那樣大。最后,，留給我的是 800 磅重的大猩猩——臺(tái)積電,。領(lǐng)先產(chǎn)品的工具價(jià)格正在上漲，這應(yīng)該會(huì)損害臺(tái)積電和其他領(lǐng)先晶圓廠的利潤(rùn)率,。雖然我們可以讓英特爾的毛利率收縮,，但這更多是為了趕上臺(tái)積電的公司特定投資。但在臺(tái)積電,，情況恰恰相反,。臺(tái)積電堅(jiān)信它可以通過更小的節(jié)點(diǎn)來提高利潤(rùn)率。該公司在電話會(huì)議上多次重申這一點(diǎn),，鑒于臺(tái)積電的獨(dú)一無二的產(chǎn)品,，更高的毛利率是非常合理的。現(xiàn)實(shí)情況是,，臺(tái)積電不是價(jià)格接受者,，而是價(jià)格制定者。主要原因：它對(duì)所有領(lǐng)先的制造業(yè)都有控制權(quán),。 2021 年 SIA 行業(yè)狀況報(bào)告 - 第 19 頁2019,，年全球100%的10納米以下邏輯產(chǎn)品是在臺(tái)積電制造的。三星很有可能已經(jīng)趕上了,，但就領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)而言,，只有臺(tái)積電處于領(lǐng)先地位。鑒于臺(tái)積電的制造能力集中,，客戶確實(shí)別無選擇,。如果一家無晶圓廠公司想以更高的利潤(rùn)出售其最新最好的芯片，他們必須去臺(tái)積電,。與此同時(shí),，臺(tái)積電的毛利率多年來一直在緩慢上升。盡管資本支出大幅增加并流向作為折舊出售的商品成本,，但它們的毛利率仍然很高,，公司相信它將保持這種狀態(tài)。臺(tái)積電在最近的電話會(huì)議上是這樣說的,，鑒于其絕對(duì)驚人的直接資本支出,，我認(rèn)為這是合理的：即使我們?yōu)樾袠I(yè)承擔(dān)了更大的投資負(fù)擔(dān)，通過采取這樣的行動(dòng),，我們相信我們可以獲得適當(dāng)?shù)幕貓?bào),，使我們能夠投資以支持客戶的增長(zhǎng)并實(shí)現(xiàn) 50% 或更高的長(zhǎng)期盈利增長(zhǎng)我們股東的毛利率。目前,，為了承擔(dān)更高的資本支出負(fù)擔(dān),，該公司正在有意義地傳遞價(jià)格。它最近將芯片價(jià)格提高了 20%,，如果制造先進(jìn)半導(dǎo)體的持續(xù)成本繼續(xù)增加下去,，它可以而且將會(huì)提高價(jià)格。在情況真正改變之前,，市場(chǎng)上沒有其他任何有意義的競(jìng)爭(zhēng),。如果三星和英特爾在代工領(lǐng)域聯(lián)合起來，也許他們會(huì)愿意接受更低的毛利率,，但在那之前,，這是我們生活的臺(tái)積電世界。它會(huì)在更高的資本成本的支持下提高價(jià)格,。半導(dǎo)體的價(jià)格正在上漲,，而且不是暫時(shí)的這些因素中的每一個(gè)本身都會(huì)成為價(jià)格上漲的順風(fēng)?？傊?，價(jià)格肯定會(huì)從這里上漲。在導(dǎo)致更高工具成本的更多步驟,、摩爾定律的經(jīng)濟(jì)效益下降以及落后產(chǎn)能問題之間,，我相信我們?cè)诎雽?dǎo)體中看到的歷史成本下降將開始放緩。在某些地方,，我相信價(jià)格上漲將持續(xù)下去,。在你對(duì)通貨膨脹投機(jī)感到瘋狂之前，我想重申一下,，半導(dǎo)體只是一個(gè)價(jià)值約 5300 億美元的產(chǎn)業(yè),，占全球 GDP 的 0.5%。這不會(huì)導(dǎo)致到處都是猖獗的通貨膨脹,。
等式的需求方面似乎沒有絲毫放緩,。更高的需求來自數(shù)量最多的垂直行業(yè)，個(gè)人電腦,、移動(dòng)設(shè)備,、數(shù)據(jù)中心,、汽車和物聯(lián)網(wǎng)都是一個(gè)可靠且不斷增長(zhǎng)的終端市場(chǎng)。某些應(yīng)用未來的計(jì)算密集度更高,，例如機(jī)器學(xué)習(xí),。隨著軟件吞噬了我們生活中的一切，芯片使這成為可能,。所有這一切都發(fā)生在摩爾定律戛然而止的時(shí)候,。簡(jiǎn)單來說：需求增加+供應(yīng)改善減少=價(jià)格上漲。來源：內(nèi)容由半導(dǎo)體行業(yè)觀察編譯自fabricatedknowledge
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