Обзор рынка изделий микроэлектроники и смежных рынков

Обзор рынка изделий микроэлектроники и смежных рынков

Выпуск 17(6741) от 02 сентября 2021 г.
РУБРИКА: МИКРОЭЛЕКТРОНИКА

На большинстве рынков полупроводниковых приборов наблюдается оживление и рост спроса. Это ведет и к росту спроса на полупроводниковые материалы и оборудование, инструментальные средства САПР. Рост спроса на некоторые ИС может привести к дефициту ряда материалов. Сами рынки ИС остаются объектами пристального внимания национальных правительств.


Рынок ИС

По данным IC Insights мировые отгрузки ИС в натуральном выражении вырастут в 2021 г. на 21 % и достигнут 391,2 млрд шт., что в 11 раз больше, чем 31 год назад, в 1990 г. (34,1 млрд шт.). Ранее, в 2019 г., наблюдалось 6 % снижение отгрузок и увеличение на 8 % в 2020 г. Предполагается, что среднегодовые темпы роста отгрузок ИС в сложных процентах (CAGR) в 2020–2025 гг. составят 11 %, что на 5 % больше CAGR 2015–2020 гг.

Игнорируя CAGR 5‑летних периодов с аномально высокими или низкими значениями специалисты IC Insights считают, что долгосрочный прогноз CAGR отгрузок ИС в перспективе дает 7–8 %, что чуть ниже его 30‑летнего показателя в прошлом – 9 %. Отмечается, что падение отгрузок ИС в натуральном выражении является редким явлением – 2019 г. стал лишь пятым случаем в истории микроэлектроники (предыдущие четыре года – 1985, 2001, 2009 и 2012 годы) (рис. 1). Кроме того, никогда не было двух лет снижения отгрузок ИС подряд [1].



Источник: IC Insights

Рисунок 1. Тенденции отгрузок ИС по кварталам за период 2005–2021 гг.


В контексте ситуации на рынке изделий микроэлектроники более подробно можно рассмотреть продажи автомобильных микроконтроллеров, вентильных матриц, программируемых пользователем (FPGA) и планы КНР по освоению массового производства 14‑нм ИС.

По данным корпорации IC Insights продажи автомобильных микроконтроллеров в 2021 г. вырастут на 23 % до 7,6 млрд долл., в 2022 г. – на 14 %, а в 2023 г. – на 16 %. Более ¾ (76,7 % или 5,83 млрд долл.) придется на 32‑разрядные приборы, на 16‑разрядные – 17,6 % (1,3 млрд долл.) и на 8‑разрядные – 5,7 % (441 млн долл.). Повышению продаж 32‑разрядных микроконтроллеров способствует рост их средних продажных цен (частично из-за дефицита).

По конечному применению 10 % продаж автомобильных микроконтроллеров или ~780 млн долл. придется на информационно-развлекательные системы. Это на 59 % больше показателей 2020 г., когда они достигли 495 млн долл. На микроконтроллеры, используемые для управления двигателем, в трансмиссиях, тормозных системах, рулевом управлении, электростеклоподъемниках, управлении аккумуляторными батареями и т. д. придутся 90 % продаж или 6,8 млрд долл. Показатель прошлого года – 5,7 млрд долл. – будет превзойден на 20 % [2].

По данным ресурса MarketsandMarkets объем продаж FPGA достигнет в 2026 г. 9,1 млрд долл. по сравнению с 6,2 млрд долл. в 2021 г. CAGR за этот период составят 7,8 %. Основные факторы роста – развертывание центров обработки данных (ЦОД) и высокопроизводительных вычислений, внедрение искусственного интеллекта (ИИ) и интернета вещей (IoT).

Наибольшую долю рынка FPGA будут занимать младшие модели – благодаря способности обеспечивать безопасность проектирования и защиту от подделки, обратного проектирования («передёра») и клонирования. Кроме того, они обладают низким энергопотреблением, предлагают больше функциональных возможностей при минимальных затратах и могут широко использоваться в автомобилестроении, бытовой электронике, дисплеях, промышленных и военных системах, системах обработки видео и изображений, а также в беспроводных приложениях [3].

По данным Total Telecom КНР неуклонно движется к достижению своей цели – освоения массового производства 14‑нм ИС собственной разработки в 2022 г. Разработка 14‑нм ИС позволила преодолеть многие технические проблем, охватить всю систему промышленных цепочек поставок ИС. По сути произошло изменение всей национальной экосистемы, что потребовало внедрения полного набора технологических процессов обработки пластин, формирования кристаллов ИС, их сборки, корпусирования и тестирования.

Быстрое развитие производства 14‑нм ИС в КНР означает успех стратегии использования уже созданных технологических подразделений, что позволяет сосредоточиться на оптимизации проектирования и корпусирования.

Возможность производить 14‑нм ИС является для КНР прорывом, т. к. этот и близкие ему технологические уровни позволяют удовлетворить до 70 % потребностей в современных процессах изготовления ИС искусственного интеллекта, высокопроизводительных процессоров и автомобильных ИС [4].


Продажи полупроводникового оборудования

По данным SEMI, мировые продажи оборудования для производства полупроводниковых приборов в 2022 г. превысят 100 млрд долл., что станет новым максимумом, после скачка на 34 % (до 95,3 млрд долл. в 2021 г. по сравнению с 71,1 млрд долл. в 2020 г.) (рис. 2). Продолжающиеся инвестиции производителей ИС способствуют расширению сегментов как начальных, так и завершающих этапов обработки пластин.



Источник: SEMI

Рисунок 2. Динамика продаж полупроводникового оборудования в 2019–2022 гг.


Сегмент оборудования заводов по обработке пластин (системы обработки пластин, прочее производственное оборудование, оборудование формирования шаблонов/промежуточных шаблонов) в 2021 г. увеличится на 34 % до 81,7 млрд долл., а в 2022 г. – на 6 %, до более чем 86 млрд долл. Сегменты оборудования для кремниевых заводов (контрактное производство ИС) и производителей логики, на долю которых приходится более 1/2 продаж оборудования для обработки пластин, вырастут в 2021 г. на 39 % (до 45,7 млрд долл.), а в 2022 г. еще на 8 %.

При этом продажи оборудования для производства ДОЗУ в 2021 г. увеличатся на 46 % (превысив 14 млрд долл.). Рынок оборудования для производства флэш-памяти NAND-типа увеличится в 2021 г. на 13 % (до 17,4 млрд долл.) и на 9 % в 2022 г. (до 18,9 млрд долл.). Сегмент оборудования сборки/корпусирования ИС в 2021 г. вырастет на 56 % (до 6 млрд долл.), а в 2022 г. – на 6 % (за счет систем для перспективных методов корпусирования – 2,5/3D). Рынок оборудования тестирования полупроводниковых приборов увеличится в 2021 г. на 26 % (до 7,6 млрд долл.), а в 2022 г. – еще на 6 % (в связи со спросом на 5G системы и средства высокопроизводительных вычислений.

Крупнейшими географическими рынками полупроводникового оборудования в целом останутся Ю. Корея, Тайвань и КНР – благодаря улучшению конъюнктуры в области памяти, логики и кремниевых заводов [5].


Материалы

Растущая популярность 3D флэш-памяти NAND-типа приводит к дефициту технологических газов, корпорация STMicroelectronics выпустила первые собственные 200‑мм SiC пластины, на восстановленные кремниевые ластины растет спрос.

По данным ресурса TECHCET расширение применения 3D флэш-памяти NAND-типа способствует увеличению использования WF6, NF3 и тяжелых благородных (инертных) газов, таких как Kr и Xe. Это может привести к их дефициту. Считается, что CAGR спроса на WF6 за период до 2024/2025 гг. составят 14,2 %, что превысит CAGR предложения. WF6 потребляется при осаждении вольфрама в формируемых вертикальных 3D NAND структурах. CAGR спроса на NF3 за прогнозируемый период составит 15,8 %, что также превысит CAGR предложения. Этот газ широко используется в процессах очистки технологических камер и травления как в полупроводниковой промышленности, так и в СВЧ-индустрии.

Ожидается значительный рост мощностей по производству этих газов в Азии и США, чему способствует расширение производства ИС на Тайване, в Ю. Корее, КНР и США. В ЕС инвестиции в эту инфраструктуру ограничены, поэтому европейским заводам все больше придется полагаться на импортируемые газы [6].

Корпорация STMicroelectronics (ST, Женева, Швейцария) изготовила первые собственные 200‑мм монолитные SiC пластины на заводе в Норчёпинге (Швеция). Переход на 200‑мм SiC пластины позволит снизить удельные издержки производства мощных полупроводниковых приборов и почти вдвое увеличить их выпуск (по сравнению со 150‑мм пластинами). Высокое качество с минимальными дислокационными дефектами кристаллов обеспечивается технологией выращивания слитков SiC фирмы STMicroelectronics Silicon Carbide (ранее Norstel, приобретена в 2019 г.). Корпорация также разрабатывает с партнерами другое производственное оборудование и процессы для производства 200‑мм SiC пластин, обеспечивая повышение выхода годных.

Сейчас ST производит 150‑мм SiC пластины на двух линиях – в Катании (Италия) и Анг Мо Кио (Сингапур). STMicroelectronics планирует построить еще один новый завод по производству SiC-подложек, что позволит к 2024 г. удовлетворить потребности корпорации в SiC пластинах более чем на 40 % [7].

По данным корпорации Global Industry Analytics (GIA), мировой рынок кремниевых восстановленных пластин к 2026 г. достигнет 840,4 млн долл. по сравнению с 529,7 млн долл. в 2020 г. CAGR за прогнозируемый период составят 7,6 %. При этом CAGR в секторе 300‑мм пластин прогнозируются на уровне 8,2 %, а в секторе 200‑мм пластин – 5,9 %. Это отражает тенденцию отрасли по переходу на обработку 300‑мм пластин с целью снижения удельных затрат (на кристалл ИС), обеспечения дальнейшего масштабирования, повышения плотности расположения элементов, облегчения создания «систем-на-кристалле» (SoC).

Кремниевые восстановленные пластины – это переработанные использованные тестовые и исходные пластины (с дефектами), очищаемые и полируемые для повторного использования. Рынок США оценивается в 2021 г. в 120,7 млн долл. КНР продемонстрирует самый высокий CAGR – 9,8 %, продажи в 2026 г. достигнут 42 млн долл. CAGR в Японии и Европе 5,9 % и 6,5 % соответственно [8].


Состояние индустрии проектирования электронных систем

Доходы индустрии проектирования электронных систем (ESD) увеличились в I кв. 2021 г. на 17 % – до 3,157 млрд долл. по сравнению с 2,698 млрд долл. в I кв. 2020 г.

Доходы в секторе средств автоматизированного проектирования (CAE) увеличились на 14 % – до 974,1 млн долл. Продажи средств проектирования ИС на физическом уровне и верификации (IC Physical Design & Verification) выросли на 34,4 % – до 682,5 млн долл. Средства проектирования печатных плат и многокристальных модулей (PCB& MCM) принесли своим поставщикам 289,2 млн долл., что на 15,3 % выше показателей I кв. 2020 г. Доходы от разработки/реализации полупроводниковых СФ-блоков выросли на 12,9 % до 1,113 млрд долл. Наконец выручка от предоставления различных услуг увеличилась на 0,1 % до 98,9 млн долл.

Cложнофункциональными (СФ) блоками в РФ именуется совокупность наработок фирмы в области создания библиотек стандартных/заказных элементов и инфраструктуры их поддержки (полупроводниковая интеллектуальная собственность – semiconductor IP).

Крупнейшим региональным рынком осталась Америка (оба континента) – 1,285 млрд долл., что на 15 % больше по сравнению с I кв. 2020 г. На втором месте по-прежнему страны Азиатско-Тихоокеанского региона (АТР), где доходы от продаж ESD выросли на 26,9 % (до 1,166 млрд долл.).

Доходы индустрии ESD в регионе EMEA (Европа, Ближний Восток и Африка) увеличилась на 14 % до 447,3 млн долл. Выручка поставщиков средств ESD в Японии снизилась на 3,7 % до 258,8 млн долл.

В целом, по данным отраслевых специалистов, в индустрии ESD по всему миру по состоянию на I кв. 2021 г. было занято 49,0 тыс. человек, что на 6,7 % больше, чем в I кв. 2020 г. (45,9 тыс. человек) и на 1,1 % больше по сравнению с IV кв. 2020 г. [9].


Госрегулирование

В Англии проверяют поглощение китайцами фирмы Newport Wafer Fab, а в КНР расследуется деятельность дистрибьюторов автомобильных ИС.

Премьер-министр Великобритании поручил рассмотреть вопрос о поглощении китайской компанией Nexperia фирмы Newport Wafer Fab, расположенной в Уэльсе. Необходимо выяснить, представляют ли материалы, которые производит английская фирма, реальную ценность с точки зрения интеллектуальной собственности и какой интерес они представляют для Китая, есть ли реальные последствия от этой сделки для национальной безопасности Соединённого Королевства. Утверждается, что это сделано по просьбе правительства Уэльса.

При заключении сделки правительство Уэльса указало, что вопросы владения Китаем собственностью на острове являются вопросом правительства Великобритании. Комментируя заявление Джонсона правительство Уэльса заявило, что «не обращалось с просьбой к правительству Великобритании пересмотреть вопрос о поглощении Newport Wafer Fab» [10].

Государственное управление по регулированию рынка (State Administration For Market Regulation, SAMR) КНР, в сферу деятельности которого входят рыночная конкуренция, монополии, интеллектуальная собственность и безопасность лекарственных средств, начинает расследование по факту завышения цен дистрибьюторами автомобильных ИС.

Представители Государственного управления в интервью Синьхуа, государственному информационному агентству Китая, отметили, что расследование начато ввиду таких серьезных проблем, как спекуляция и высокие цены на рынке автомобильных ИС. На данный момент основными объектами расследования являются дистрибьюторы автомобильных ИС. Они подозреваются не только в завышении цен, но и в таких незаконных действиях, как чрезмерное накопление товарных запасов и картельный сговор [11].


1. IC Insights Forecasts a 21 % Surge in IC Unit Shipments This Year. IC Insights. Research Bulletin, July 28, 2021 https://www.icinsights.com/news/bulletins/IC–Insights--Forecasts--A

2. Automotive MCU Sales to Surge 23 % in 2021 Despite Shortages. IC Insights, Research Bulletin, August 11, 2021 https://www.icinsights.com/news/bulletins/Automotive--MCU-Sales--To--Surge

3. FPGA Market Worth $9.1 Billion by 2026. Semiconductor Digest, August 03, 2021 https://www.semiconductor--digest.com/fpga-market--worth

4. Mass Production of 14nm Chips in China Will Spur Future Growth of Its Chip Industry. Semiconductor Digest, July 13, 2021 https://www.semiconductor--digest.com/mass-production-of

5. Semiconductor Equipment Forecast to Post Industry High of $100 Billion in 2022, SEMI Reports. Semiconductor Digest, July 14, 2021 https://www.semiconductor--digest.com/semiconductor--equipment-forecast-to-post-industry-high-of

6. WF6 and NF3 Demand Expected To Outstrip Supply By 2025 Driven By 3D NAND Memory Evolution. Semiconductor Digest, August 10, 2021 https://www.semiconductor--digest.com/wf6

7. Steve Bush. ST’s first 200mm in-house SIC wafers. Electronics Weekly, 27th July 2021 https://www.electronicsweekly.com/news/business/manufacturing/sts-first

8. Global Silicon Reclaim Wafers Market to Reach $840.4 Million by 2026. Semiconductor Digest, August 6, 2021 https://www.semiconductor--digest.com/global--silicon-reclaim--wafers-market-to-reach

9. Electronic System Design Industry Logs Record First--Quarter Revenue Growth, ESD Alliance Reports. Semiconductor Digest, June 15, 2021 https://www.semiconductor--digest.com/electronic--system-design--industry-logs-record--first-quarter

10. David Manners. Boris asks National Security Adviser to review Chinese takeover of Newport Wafer Fab. Electronics Weekly, 8th July, 2021 https://www.electronicsweekly.com/news/business/boris-asks-national--security-adviser--review-chines

11. David Manners. China to investigate auto chip price gouging. Electronics Weekly, 3rd August 2021 https://www.electronicsweekly.com/news/business/china--investigate-auto-chip-price--gouging


ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

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