ВЫБОР РЕДАКЦИИ

Краткий обзор работ в области трехмерных нейронных структур

Ситуация на рынке микроэлектроники и американо-китайское противостояние

Новый проект ЕС в области корпусирования оптики, фотоники и электроники

Состояние рынков интегральных схем, оборудования и пластин

США: стимулирование развития микроэлектроники и эффективность санкций

Перспективы развития чиплетов

Некоторые аспекты освоения технологий 5G

Эксперты TSMC – о перспективах 2020 г.

Влияние пандемии COVID‑19 на индустрию схем памяти

Обзор рынка мощных GaN- и SiC‑приборов

Руководство электронных фирм – о перспективах 2020 г.: опрос журнала Semiconductor Engineering

Материалы Симпозиума SEMI по промышленной политике

КМОП формирователи сигналов изображения: в 2019 г. ожидается увеличение продаж на 10%

Современное состояние и перспективы развития рынка САПР

Переход от полноразмерных облачных хранилищ к клаудлетам

SEMI о состоянии полупроводниковой промышленности

SEMI о состоянии полупроводниковой промышленности

Общее состояние и ближайшие перспективы рынка микроэлектроники

Общее состояние и ближайшие перспективы рынка микроэлектроники

Выпуск 17(6691) от 29 августа 2019 г.
РУБРИКА: МИКРОЭЛЕКТРОНИКА

Недавно корпорация IC Insights опубликовала обновление своего исследования относительно перспектив развития микроэлектроники в 2019 г., где на основании итогов первого полугодия дала уточнения прогнозных данных начала года. В частности, речь идет о корреляции темпов роста мирового ВВП и рынка ИС, динамике капиталовложений, увеличении доли полупроводниковых приборов в стоимости конечных электронных систем, перспективах продаж отдельных типов ИС. Одновременно Альянс по проектированию электронных систем (ESD Alliance) представил данные по рынку инструментальных средств САПР за I кв. 2019 г.


Корреляция темпов роста мирового ВВП и рынка ИС

По данным обновленного исследования, опубликованного корпорацией IC Insights (Mid-Year Update to The McClean Report 2019), коэффициент корреляции темпов роста мировых ВВП и рынка ИС в 2018–2023 гг. достигнет значения 0,88 (0,94 без учета схем памяти) по сравнению с 0,87 в период 2010–2018 гг. Таким образом, корреляция этих двух показателей продолжает увеличиваться (рис. 1).



Источник: IC Insights

Рисунок 1. Фактические и прогнозируемые коэффициенты корреляции темпов роста мирового ВВП и рынка ИС за период 1980–2023 гг.

* 0,94 без учета схем памяти.


В 2010–2018 гг. коэффициент корреляции между ростом мирового ВВП и ростом рынка ИС составил 0,87 (0,92 без учета схем памяти). Это весьма высокий показатель, учитывая, что идеальная положительная корреляция равна 1,0. В течение предшествовавших трех десятилетий коэффициент корреляции колебался от относительно слабого (0,63) в начале 2000-х гг. до отрицательного (–0,1) в 1990-х гг.

Одним из основных изменений в базе поставок стало увеличение количества сделок слияния и поглощения, приведшее к сокращению числа крупных производителей и поставщиков ИС. Этот процесс иллюстрирует повышение зрелости отрасли и способствует более тесной корреляции между темпами роста мирового ВВП и роста рынка ИС.

Еще одна причина лучшей корреляции – ​продолжающееся изменение характера рынка ИС: он все более ориентируется на потребительскую электронику. Так, если 20 лет назад около 60% рынка ИС было ориентировано на бизнес-приложения и 40% – ​на потребительские приложения, то сегодня ситуация полностью изменились. В результате из-за более ориентированной на потребителя среды, стимулирующей продажи электронных систем и, как следствие, рост рынка ИС, состояние мировой экономики становится все более важным при оценке тенденций рынка ИС [1].


Динамика капиталовложений

За последние 34 года было шесть периодов, когда капитальные затраты полупроводниковой промышленности в течение года или двух лет снижались темпами, измеряемыми дву-значными величинами (1985–1986, 1992, 1997–1998, 2001–2002, 2008–2009, и 2012–2013). В каждом таком периоде между 1983 и 2010 гг. при сокращении капиталовложений через два года происходило их увеличение по крайней мере на 45%, при этом во второй год после спада капитальные затраты росли, как правило, сильнее, чем в первый. Это обусловливалось консервативным подходом большинства производителей полупроводниковых приборов – ​выходя из этапа замедления (или падения до отрицательных значений) темпов роста продаж, они на протяжении 4–6 кварталов ждали хороших операционных результатов, прежде чем снова значительно увеличивать свои капитальные расходы. Аналогичная ситуация предполагается и в 2020 г. – ​по всей видимости, большинство производителей полупроводниковых приборов по-прежнему будут очень консервативны по отношению к своим бюджетам капиталовложений на следующий год, учитывая плохую конъюнктуру рынка изделий микроэлектроники, ожидаемую в 2019 г. (рис. 2) [2].



Источник: IC Insights

Рисунок 2. Фактические и прогнозируемые капиталовложения полупроводниковой промышленности за период 1983–2020 гг. (2019–2020 гг. – прогноз)


Рост доли полупроводниковых приборов в стоимости конечных электронных систем

Специалисты исследовательской корпорации IC Insights прогнозируют, что мировой рынок конечных электронных систем в 2019 г. вырастет на 4% (до 1,68 трлн долл.), в то время как рынок полупроводниковых приборов сократится на 12% (до 443,8 млрд долл.) после превышения уровня в 500,0 млрд долл., впервые произошедшего в 2018 г. Если прогнозы на 2019 г. сбудутся, средняя доля полупроводниковых приборов в стоимости конечных электронных систем упадет до 26,4% из-за падения средних продажных цен (СПЦ) после достижения рекордного уровня в 31,1% в 2018 г. (рис. 3).



Источник: IC Insights, STMicroelectronics, Texas Instruments

Рисунок 3. Доля полупроводниковых приборов в стоимости конечных электронных систем (2019–2023 гг. – прогноз)


За всю историю полупроводниковой промышленности движущей силой более высоких среднегодовых темпов ее роста по сравнению с рынком электронных систем было увеличение доли полупроводниковых приборов в стоимости конечных систем. Темпы роста мировых отгрузок мобильных телефонов, автомобилей и ПК в натуральном выражении в последние 10 лет замедляются, и несоответствие между 3% среднегодовых темпов роста в сложных процентах (CAGR) за период 2008–2018 гг. на рынке электронных систем и 7% CAGR за тот же период на рынке полупроводниковых приборов напрямую связано с увеличением доли последних в стоимости конечных электронных систем. Эта тенденция наглядно проявлялась на протяжении последних 30 лет. Большой скачок среднего показателя в 2017 и 2018 гг. был в первую очередь связан с существенным ростом СПЦ ДОЗУ и флэш-памяти NAND-типа, а также умеренным ростом продаж электронных систем. Ожидается, что рост СПЦ схем памяти за последние два года (56% в 2017 г. и 29% в 2018 г.) в 2019 г. сменится их падением (–33%), что и приведет к сокращению доли полупроводниковых приборов в стоимости конечных электронных систем. Однако начиная с 2020 г. ожидается восстановление многолетней тенденции, благодаря чему доля полупроводниковых приборов в стоимости конечных электронных систем может достичь нового максимального значения в 31,8% в 2023 г.

Отмечается, что тенденция роста доли полупроводниковых приборов в конечных электронных системах имеет предел – ​она никогда не достигнет 100%. При этом, каким бы ни был конечный потолок, как только он будет достигнут, среднегодовые темпы роста полупроводниковой промышленности окажутся тесно связаны с темпами роста рынка электронных систем (т. е. около 4–5% в год) [3].


Динамика продаж некоторых типов ИС

Специалисты IC Insights оценили прирост продаж в стоимостном и натуральном выражении по 33 крупнейшим категориям ИС в 2019 г. Данные по пяти крупнейшим категориям показаны в табл. 1.


Таблица 1

Прогноз продаж и отгрузок по крупнейшим типам ИС в 2019 г.

Тип ИС

Продажи, млрд долл.

Прирост, %

ДОЗУ

62,000

–37,6

Микропроцессоры стандартных ПК и серверов

52,496

–2,5

Флэш-память NAND-типа

40,600

–31,7

Логические приборы специального назначения для компьютеров и периферии

25,383

–7,0

Прикладные микропроцессоры сотовых телефонов

22,212

–6,0

Тип ИС

Отгрузки, млрд шт.

Прирост, %

Аналоговые ИС управления режимом электропитания

63,969

–7,6

Прикладные специализированные ИС для промышленной электроники

25,985

9,3

Прикладные специализированные ИС для беспроводных средств связи

24,040

–7,9

Логика общего назначения

18,641

–8,3

Прикладные специализированные ИС для автомобильной электроники

17,230

9,0


Несмотря на ожидаемое снижение продаж ДОЗУ на 38%, этот сектор снова останется крупнейшим из всех категорий ИС – ​его доля в общих продажах составит 17% от общего объема продаж ИС (62,0 млрд долл. по сравнению с 99,4 млрд долл. в 2018 г.) по сравнению с 23,6% в 2018 г.

Продажи флэш-памяти NAND-типа опустятся со второй на третью позицию рейтинга, а общий объем продаж упадет на 32% – до 40,6 млрд долл. Категории ДОЗУ и флэш-памяти NAND-типа вместе взятые займут 29% общего рынка ИС размером в 357,7 млрд долл. в 2019 г. (в 2018 г. – 38%).

За последнее десятилетие на ДОЗУ обычно приходилось 14–16% продаж ИС и около 11–12% на флэш-память NAND-типа. Дефицитность производственных мощностей и, соответственно, предложения в 2017–2018 гг. вызвали рост СПЦ, что привело к росту продаж в стоимостном выражении в обоих сегментах. В 2018 г. впервые с 1990-х гг. доходы от продаж ДОЗУ превысили продажи микропроцессоров.

Ожидается, что микропроцессоры в 2019 г. заменят на втором месте флэш-память NAND-типа. К ним относятся приборы для традиционных ПК, серверов, больших компьютеров и широкого спектра встроенных приложений обработки данных. Продажи микропроцессоров в 2018 г. выросли на 11,0% до рекордных 53,8 млрд долл., поскольку поставки ПК выросли впервые за пять лет, а на серверы для центров обработки данных (ЦОД) облачных вычислений и интернет-компаний предъявляется устойчиво растущий спрос.

Сокращение спроса на микропроцессоры (–2,5%), ожидаемое в 2019 г., в основном вызвано снижением темпов роста мирового ВВП, неопределенностью конъюнктуры рынков в результате торговой войны между США и КНР, а также избытком товарно-материальных запасов для серверов ЦОД после резкого роста продаж в 2018 г.

Логические приборы специального назначения для компьютеров и периферии, а также прикладные микропроцессоры сотовых телефонов завершают пятерку крупнейших категорий ИС, сохраняя те же позиции, что и в 2018 г. Ни по одной из пяти крупнейших категорий ИС роста продаж в 2019 г. не прогнозируется.

Что касается отгрузок в натуральном выражении, то их сокращение ожидается по трем из пяти крупнейших категорий. Ожидается, что общие отгрузки аналоговых приборов составят 55% от общего объема в 301,7 млрд шт., при этом на долю аналоговых ИС управления режимом электропитания будет приходиться 21% общих отгрузок и они превысят общий объем отгрузок следующих двух категорий рейтинга. Поставки аналоговых устройств автомобильного и промышленного назначения, как предполагается, вырастут по меньшей мере на 9%, несмотря на то что общий объем отгрузок аналоговых приборов снизится на 5% [4].

Один из важных вопросов, стоящих перед микроэлектроникой во второй половине 2019 г., заключается в том, начнется ли, и если да, то когда, оздоровление сектора ДОЗУ. Любое восстановление рынка будет частично обусловлено наличием производственных мощностей. После огромных инвестиций в расширение линий по изготовлению ДОЗУ в 2017–2018 гг. существенное значение имеет то, какой объем новых мощностей войдет в строй и насколько упадут удельные цены ДОЗУ (в пересчете за бит) в результате этого.

Три основных поставщика ДОЗУ – ​Samsung, SK Hynix и Micron Technology – ​в целом согласны с тем, что суммарная емкость поставляемых ДОЗУ в течение следующих нескольких лет будет расти примерно на 20% в год. На рис. 4 показана оценка капитальных затрат, необходимых для увеличения объема поставок ДОЗУ на 20% в год в емкостном измерении, предложенная корпорацией Micron Technology, по сравнению с фактическими и прогнозными данными капиталовложений в мощности по производству ДОЗУ, приводимыми исследовательской корпорацией IC Insights.



Источник: IC Insights, Micron Technology

Рисунок 4. Капиталовложения, требуемые для достижения 20%-ного роста продаж ДОЗУ в емкостном выражении (в пересчете на биты) по сравнению с фактическими капиталовложениями

* Данные Micron Technology.

** Оценка IC Insights.


По мере появления новых и все более сложных технологий ДОЗУ, требующих гораздо большего количества оборудования заводов по обработке пластин и площадей для размещения этого оборудования, капитальные затраты отрасли, необходимые для увеличения объема отгрузок ДОЗУ на 20% в пересчете на их емкость, более чем удвоились: с 8 млрд долл. в 2015 г. до 18 млрд долл. в 2018 г. При этом фактические капиталовложения в мощности по производству ДОЗУ в 2016 г. были немного ниже необходимых и примерно равны им в 2017-м. Однако в 2018 г. фактические капиталовложения в секторе ДОЗУ достигли 23,7 млрд долл., что на 32% больше необходимого уровня. Стоит отметить, что в 2018 г. объем отгрузок ДОЗУ в емкостном выражении увеличился только на 13%, а в 2019-м прогнозируется увеличение этого показателя на 17%.

Слишком большие капитальные затраты обычно приводят к избыточности мощностей и последующему снижению СПЦ. Из-за того, что Samsung, SK Hynix и Micron Technology агрессивно расходовали средства на модернизацию и наращивание мощностей по производству ДОЗУ в прошлом году, а также благодаря экономической и торговой неопределенности мировых рынков, такая ситуация продлится до конца 2019 г. Фактические капиталовложения в секторе ДОЗУ в 2019 г., по прогнозам, будут меньше, чем требуется для поддержания роста объема отгрузок в емкостном выражении на 20%. Это поможет компенсировать избыточные капитальные затраты 2018 г. и начать возврат к балансу спроса и предложения на рынке ДОЗУ в 2020 г. [5].


Обстановка на рынке инструментальных средств САПР

Состояние рынка полупроводниковых приборов во многом определяется наличием современных и перспективных инструментальных средств САПР. Недавно Альянс проектирования электронных систем (Electronic System Design Alliance, ESD Alliance) опубликовал данные о доходах индустрии инструментальных средств САПР в I кв. 2019 г. – ​они составили 2,6 млрд долл., что на 16,3% больше, чем в I кв. 2018 г. Показатель четырехквартальной скользящей средней продаж САПР (сравнивающий данные за последние четыре текущих квартала с данными аналогичных четырех кварталов за предшествующий период) увеличился на 6,1%, выделяясь на фоне ухудшения конъюнктуры рынка полупровод-никовых приборов в результате американо-китайской торговой войны, затронувшей и микроэлектронику.

Фактически, за исключением услуг, все сектора индустрии инструментальных средств САПР продемонстрировали рост доходов более 10% (табл. 2). С географической точки зрения рост доходов зафиксирован во всех странах и регионах за исключением Северной Америки и Японии.


Таблица 2

Структура продаж инструментальных средств САПР за I кв. 2019 г. по странам и регионам и типам

Позиция

Доходы по странам и регионам, млн долл.

Общий объем, млн долл.

Прирост, %

Северная Америка

EMEA*

Япония

АТР*

I кв./19

I кв./18

САПР в целом

691,8

242,3

168,1

519,9

1622,2

1356,6

18,8

Средства автоматизированного проектирования

394,2

130,4

91,3

224,8

840,7

699,7

20,2

Средства проектирования печатных плат и многокристальных модулей

77,2

56,0

44,0

46,9

224,1

193,4

15,9

Проектирование ИС на физическом уровне и верификация

220,3

55,9

32,9

248,3

557,4

472,6

17,9

Доходы от разработки и реализации полупроводниковых СФ‑блоков, включая:

373,6

83,2

59,9

359,5

876,1

762,9

14,8

отчитывающиеся фирмы

159,9

43,1

23,1

117,8

344,0

279,4

23,1

неотчитывающиеся фирмы**

213,6

40,1

36,8

241,7

532,2

483,5

10,1

Доходы от оказания услуг, всего

47,5

20,4

16,7

23,4

108,0

112,5

–3,9

Доходы по САПР, СФ‑блокам и услугам, всего

1112,8

345,9

244,7

902,9

2606,4

2241,0

16,3


* EMEA – ​Европа, Ближний Восток и Африка; АТР – ​Азиатско-Тихоокеанский регион.

** Частные компании и закрытые акционерные общества, не обязанные публиковать финансовую отчетность, включая фирму ARM Holdings (без учета ARM PIPO), корпорации Ceva и Rambus.


Впервые крупнейшим сектором индустрии САПР стали доходы от разработки и реализации полупроводниковых СФ-блоков (интеллектуальная собственность виртуального и физического уровней) (рис. 5).



Источник: ESD Alliance

Рисунок 5. Структура доходов на рынке САПР в I кв. 2019 г.


Одно из наиболее логичных объяснений такого роста доходов индустрии САПР в свете проблем рынка полупроводников заключается в том, что руководители этой подотрасли уже несколько лет активно содействуют увеличению числа фирм-покупателей инструментальных средств САПР за счет подстраивания своей продукции под требования конкретных заказчиков. Результаты налицо: уже несколько крупных интеграторов систем и облачных корпораций приступили к разработке собственных ИС, все больше системных проектировщиков используют специализированные инструментальные средства САПР при проектировании систем различного уровня.

Ситуация роста доходов индустрии САПР на фоне падения продаж полупроводниковых приборов не редкость – ​рост продаж САПР (как и полупроводникового оборудования) обычно отстает от роста продаж ИС. В последние годы переход полупроводниковой промышленности (совместно со смежными отраслями) к признанию доходов по методу начисления привел, в частности, к уменьшению цикличности индустрии САПР. Правда, эта подотрасль и так никогда не была склонна к огромным амплитудам колебаний доходов, характерным для полупроводниковой промышленности в целом.

Ожидается, что в 2019 и в начале 2020 г. темпы роста доходов индустрии САПР будут достаточно сдержанными. Тем не менее в течение предстоящих пяти лет доходы, по прогнозам, будут только расти – ​и в хорошие, и в плохие времена микро- и радиоэлектроники инструментальные средства САПР все равно нужны [6].


Global GDP Impact on Worldwide IC Market Growth Expected to Rise. IC Insights, July 25, 2019: http://www.icinsights.com/news/bulletins/Global-GDP-Impact-On-Worldwide-IC–Market-Growth-Expected-To-Rise/

Semiconductor Industry Capex Forecast to Slump in 2019 and 2020. IC Insights, June 27, 2019: http://www.icinsights.com/news/bulletins/Semiconductor-Industry-Capex-Forecast-To-Slump-In

Semi Content in Electronic Systems Forecast to Drop to 26,4% in 2019. IC Insights, July 17, 2019: http://www.icinsights.com/news/bulletins/Semi-Content-In-Electronic-Systems-Forecast-To-Drop-To

Despite 38% Sales Decline, DRAM Expected to Remain Largest IC Market. IC Insights, July 31, 2019: http://www.icinsights.com/news/bulletins/Despite‑38-Sales-Decline-DRAM-Expected-To-Remain-Largest-IC–Market/

DRAM Capex to Plunge 28% in 2019 after Huge Outlays in 2017–18. IC Insights, July 11, 2019: http://www.icinsights.com/news/bulletins/DRAM–Capex-To-Plunge‑28-In‑2019-After-Huge-Outlays-In‑201718/

McGrath Dylan. EDA’s Surprise Revenue Bump. EE Times, July 31, 2019: https://www.eetimes.com/author.asp?section_id=36&doc_id=1334980


ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

Выпуск 24/25 (6748/6749) от 23 декабря 2021 г. г.
Выпуск 24/25 (6748/6749) от 23 декабря 2021 г. г.