Оживление рынка ИС и производственной базы
На мировом рынке изделий микроэлектроники наблюдается оживление продаж ИС и полупроводниковых приборов. Наибольшие темпы роста демонстрируют перспективные изделия, такие как ИС на «плавниковых» полевых транзисторах (FinFET) и приборы на квантовых точках. На рынке корпусирования ИС также наблюдается опережающий рост услуг перспективных методов корпусирования. По мере улучшения конъюнктуры рынка ИС наблюдается и расширение современной производственной базы.
Продажи ИС и полупроводниковых приборов
В последнее время ряд аналитических форм опубликовал прогнозы и оценки состояния ИС и полупроводниковых приборов. Рассмотрим материалы корпораций Global Industry Analytics, ResearchAndMarkets, IC Insights и Yole Développement.
По данным исследовательской корпорации Global Industry Analytics (GIA) мировой рынок ИС, реализованных по FinFET технологии, увеличится с 9,5 млрд долл. в 2020 г. до 58,7 млрд долл. в 2026 г. Среднегодовые темпы прироста в сложных процентах (CAGR) за анализируемый период составят 35,1%.
При этом CAGR 22-нм FinFET ИС достигнет 29,6%, а продажи в 2026 г. дойдут до 17,2 млрд долл. Рынок FinFET ИС США в 2021 г. оценивается в 4 млрд долл. Рынок КНР в 2026 г. достигнет 10,2 млрд долл. при CAGR в 34,3%. CAGR за прогнозируемый период в Японии, Канаде и ФРГ составит, соответственно, 31,5%, 30,5% и 24,9%.
Сегмент 16-нм FinFET ИС вырастет с 1,4 млрд долл. в 2020 г. до 13,2 млрд долл. в 2026 г. при CAGR в 37,5%. Основными рынками этих ИС будут США, Канада, Япония, КНР и Европа. При этом КНР продемонстрирует наибольшие темпы роста [1].
Интернет-ресурс ResearchAndMarkets представил прогноз развития рынка приборов на квантовых точках: их мировой рынок в 2021 г. достигнет 4 млрд долл., а в 2026 г. - 8,6 млрд долл. CAGR за прогнозируемый период составят 16,2%. Развитие рынка сдерживается ограниченной доступностью редкоземельных материалов. Максимальные CAGR в 2021-2026 гг. будет демонстрировать сектор приборов на квантовых точках, не содержащих кадмий (в соответствии с RoHS-законодательством). Приборы на квантовых точках, не содержащие кадмия, подходят не только для дисплеев, но и для средств освещения, солнечных элементов и биомедицины.
Наибольшая доля рынка приборов на квантовых точках придется на изготовителей дисплеев. Они широко используют эти приборы при изготовлении дисплеев самого высокого качества. Такие дисплеи имеют узкий спектр, высокую стабильность и низкое энергопотребление. Новая перспективная технология - СИД с квантово-точечными люминофорами. При этом растет использование продуктов с приборами на квантовых точках в области твердотельного освещения и в дисплеях мобильных устройств, автомобильной и бытовой электроники, батареях и системах хранения энергии, солнечных батареях, медицинских устройствах – это ключевой фактор роста рынка этих приборов. Несколько продуктов с квантово-точечными приборами находятся на стадии предварительной коммерциализации [2].
Рисунок 1. Оценка и прогноз продаж оптоэлектроники, датчиков/актюаторов и дискретных полупроводниковых приборов до 2022 года.
По прогнозу IC Insights мировые продажи оптоэлектроники, датчиков/актюаторов и дискретных полупроводниковых приборов (O-S-D) вырастут в 2021 г. на 18 % до 104,3 млрд долл. (в 2020 г. - 88,3 млрд долл.). В 2022 г. продажи O-S-D увеличатся на 11 % до 115,5 млрд долл. На O-S-D сейчас приходится 18% продаж полупроводниковых приборов (82% - ИС) по сравнению с менее чем 13% 25 лет назад.
Рост продаж оптоэлектроники в 2021 г. составит 10% до 48,4 млрд долл. (в 2020 г. - в 44,0 млрд долл.). Сдерживающий фактор – темпы прироста продаж КМОП формирователей сигналов изображения всего на 7 % (из-за противоречий США и КНР и «ухудшения ассортимента продукции»). Рынок неоптических датчиков и актюаторов расширится на 27% до 20,9 млрд долл. (в 2019 г. - 16,5 млрд долл.). Наконец доходы от продаж дискретных полупроводниковых приборов увеличатся на 26% до 35,0 млрд долл. (в 2020 г. - 27,8 млрд долл.) [3].
Рынок корпусирования
По данным Yole Développement рынок услуг перспективных методов корпусирования в 2026 г. достигнет 47,5 млрд долл., что вдвое больше, чем в 2014 г, а CAGR за 2014-2026 гг. составят 7,4%. Доля перспективных методов корпусирования в общем объеме рынка услуг корпусирования постоянно растет и в 2026 г. достигнет почти 50%. Наибольшие CAGR доходов от услуг в период с 2020 г. по 2026 г. продемонстрируют такие перспективные методы корпусирования, как 3D этажирование (3D stacking), встраиваемые кристаллы (embedded die, ED) и корпусирование на уровне пластины с разветвлением (Fan-Out Wafer-Level Package, FO WLP) - 22%, 25% и 15% соответственно.
Перечисленные методы основаны на общем подходе - гетерогенной интеграции. Отраслевые специалисты указывают, что она повышает ценность полупроводниковых приборов, способствуя увеличению функциональности, поддержанию/повышению производительности при одновременном снижении стоимости.
Отмечается, что наибольшая часть доходов от аутсорсинговых услуг по сборке и тестированию полупроводниковых приборов (Outsourced Semiconductor Assembly and Test, OSAT) приходится на тайваньские фирмы (рис. 2) [4].
Рисунок 2. Географическая структура поставщиков OSAT услуг в 2020 году по 26 крупнейшим фирмам
Также специалисты Yole Developpement считают, что рынок услуг корпусирования схем памяти расширится в 2026 г. до 19,8 млрд долл., CAGR за период 2020-2026 гг. составят 7%. CAGR ДОЗУ и флэш-памяти NAND-типа за этот же период составят 15% и 9% соответственно, а продажи в 2026 г. - 155 млрд и 93 млрд долл. На услуги по корпусированию ДОЗУ в 2026 г. придется 70% всего рынка корпусирования ИС ЗУ.
Крупнейшим сектором рынка является корпусирование (дискретных и многокристальных приборов) при помощи проволочного монтажа (wirebond). Это наиболее распространенная технология корпусирования ДОЗУ для мобильных телефонов и NAND-флэш. На сектор корпусирования методом перевернутого кристалла (flip-chip) приходится 34% рынка, при этом данный метод используется в основном для ДОЗУ. Наибольшими темпами - CAGR=14% - развивается сектор корпусирования соразмерно кристаллу ИС на уровне пластины (WLCSP), но в стоимостном выражении на него в 2026 г. придется только ~1% рынка [5].
Развитие производственной базы
В плане развития производственной базы интерес представляют намерения корпораций Micron Technology, TSMC, Sony и GlobalFoundries.
Корпорация Micron Technology (Бойсе, штат Иллинойс), единственный американский производитель ИС ЗУ и один из крупнейших в мире производителей ИС заявила о намерении инвестировать более 150 млрд долл. в следующие 10 лет в создание новейших производственных мощностей (в США и за рубежом) и НИОКР. ИС ЗУ и накопители – растущий сектор рынка полупроводниковых приборов (~30%). Основные факторы развития сектора и роста продаж - 5G и искусственный интеллект, хранилища центров обработки данных, автомобильная и потребительская электроника.
Micron обладает производственной сетью и сетью НИОКР, охватывающую 13 стран. У корпорации за более чем 40-летнюю историю накопилось свыше 47,0 тыс. патентов. Затраты на производство ИС ЗУ в США на 35-45% выше, чем в азиатских странах (в первую очередь КНР), поэтому Micron поддерживает субсидии и инвестиционный налоговый кредит, предусмотренные законами CHIPS for America Act и FABS Act [6].
Крупнейший в мире кремниевый завод (контрактное производство ИС) TSMC и корпорация Sony Semiconductor Solutions договорились создать дочернюю корпорацию Japan Advanced Semiconductor Manufacturing (JASM) в г. Кумамото (Япония). Новая фирма начнет оказывать услуги кремниевого завода с конца 2024 г. Цель - удовлетворить высокий спрос на специализированные 28-нм и 22-нм технологии. Общий объем инвестиций оценивается в 7 млрд долл., месячная мощность обработки – 45,0 тыс. пластин диаметром 300 мм, численность занятых – 1,5 тыс. человек. Японское правительство предоставило субсидии на реализацию проекта, но их величина не разглашается. Инвестиции Sony оцениваются в 0,5 млрд долл. или менее 20% акционерного капитала JASM. Инвестиции TSMC уже поступили в Японию, они не включены в 100 млрд долл., которые TSMC планирует потратить на расширение своих мощностей в ближайшие три года [7].
Корпорация GlobalFoundries (GF, Малта, шт. Нью-Йорк), принадлежащая на 100% эмирату Абу-Даби (через Mubadala Investment Company, инвестподразделение правительства Абу-Даби), объявила о начале первоначального публичного предложения 55,0 млн своих обыкновенных акций. Корпорация преобразуется в открытое акционерное общество. Сама GF предлагает 33,0 млн акций, а Mubadala – 22,0 млн акций. По оценкам, начальная цена IPO составит от 42,0 до 47,0 долл. за акцию. Mubadala рассчитывает предоставить гарантам размещения акций 30-дневный опцион на покупку до 8,25 млн дополнительных обыкновенных акций по цене IPO за вычетом скидок и комиссий за гарантирование размещения (андеррайтинг).
Подготовка к IPO уже проводилась несколько лет назад при расширении производственных мощностей в штате Нью-Йорк, доставшихся от AMD. Но тогда GF сумела обойтись собственными средствами. Подготовка к текущему IPO началась год назад и его проведение связывалось с достижением определенных финансовых результатов [8].
Государственное регулирование
Правительство Великобритании объявило о проведении второго этапа расследования по факту поглощения американской корпорацией Nvidia фирмы Arm, одного из ведущих разработчиков процессорных ядер. По результатам первого этапа расследования Управление по конкуренции и рынкам заявило о «серьезных опасениях по поводу конкуренции» в связи с предполагаемой сделкой. Отмечается, что помимо проблем конкуренции необходимо решить вопросы национальной безопасности.
Власти ЕС также объявили о продолжении расследования сделки (по соображениям конкуренции), аналогичную позицию занял регулирующий орган КНР.
Как известно, в сентябре 2020 г. Nvidia объявила о покупке Arm у японской корпорации Softbank за 40 млрд долл. Softbank купила английскую Arm в 2016 г. и в то время правительство Терезы Мэй не проводило никаких расследований по поводу продажи [9].
1. New Study from StrategyR Highlights a $58.7 Billion Global Market for FinFET Technology by 2026. Semiconductor Digest, October 08, 2021
2. The Worldwide Quantum Dot Industry is Expected to Reach $8.6 Billion by 2026. Semiconductor Digest, October 14, 2021
3. Surges Seen in Sensors and Discrete Semiconductors This Year. IC Insights, Research Bulletin, October 26, 2021
4. David Manners. Advanced packaging market to be worth $47.5bn in 2026, says Yole. Electronics Weekly, 5th October, 2021
https://www.electronicsweekly.com/news/business/780595-2021-10/
5. David Manners. Memory packaging market growing at 7% CAGR. Electronics Weekly, 10th November 2021
https://www.electronicsweekly.com/news/business/memory-packaging-market-growing-7-cagr-2021-11/
6. Micron Announces Over $150 Billion in Global Manufacturing and R&D Investments to Address 2030 Era Memory Demand. Semiconductor Digest, October 20, 2021
7. Alan Patterson. TSMC, Sony to Partner in $7B Fab in Japan. EE Times, 11.09.2021
https://www.eetimes.com/tsmc-sony-to-partner-in-7b-fab-in-japan/#
8. GlobalFoundries Announces Launch of Initial Public Offering. Semiconductor Digest, October 19, 2021
https://www.semiconductor-digest.com/globalfoundries-announces-launch-of-initial-public-offering/
9. David Manners. Government expected to announce new probe into Nvidia-Arm tomorrow. Electronics Weekly, 15th November 2021