芯片产业的逆袭好戏正在上演

近几年来,终端产品的发展促使半导体行业发生了翻天覆地的变化。在半导体技术的更新迭代当中,一些企业走上了逆袭之路,打破了半导体行业多年来的“平静”。

如三星在晶圆代工市场虽然差距巨大,但依然立起了反超台积电的野心;RISC-V也凭借其开源特性,想打破Arm这些年巩固下来的嵌入式江山;AMD也乘着英特尔受阻而在奋勇追击。其实以上只是整个市场的冰山一角。

在芯片产业,还有很多的逆袭正在上演。

晶圆代工,三星的逆袭愿望

众所周知,台积电是最大的晶圆代工企业,凭借占有全球一半的市场份额遥遥领先于其他企业。更是抢先推出了7nm等先进工艺,建立了庞大的“朋友圈”。近日,台积电也公开了其下一步计划——据经济日报消息显示,台南市经发局在12日表示,台积电南科5纳米厂目前已进入试产,预计明年量产,3纳米新厂可望于明年动工,总计5纳米与3纳米投资额达1.15兆元。此外,台积电也强调,不只南科18厂将是历年最大投资金额的旗舰厂,未来5纳米和3纳米也将成台积电营收逾五成的最先进制程,是台湾及全球半导体产业极具重要的生产据点。

据最新消息显示,台积电(TSMC)董事会现已批准约66.2亿美元的资本拨款,用于建设新的晶圆厂,安装和升级具有先进技术能力和先进封装能力的设备,还有2020年第一季度的研发投入和持续资本支出。台积电董事会还批准了用于2020年上半年资本化租赁资产的资本拨款约1.061亿美元。

本来在台积电市场份额遥遥领先,技术也没有落后的时候,大多数人以为没有太多机会的情况下,三星却来势汹汹。

作为追赶者的三星,自2017年将其晶圆代工独立出来,就一直在试图抢占台积电的市场份额。据日本经济新闻11月12日报道显示,三星计划建立以“极紫外光刻”(EUV)为核心的量产体制,预计该计划将持续10年,力争在代工业务上赶超台积电。对此,三星副会长李在镕表示,公司每年会在该领域的生产设备和研发上投入1万亿日元。作为比肩半导体存储器业务的收益支柱,三星计划把代工生产业务打造为世界第一。

在三星第三季度的电话会议中,三星方面也提及了他们在晶圆代工方面的进展——三星表示他们的7nm EUV工艺将在Q4量产。此外,据韩媒报道显示,三星今年下半年将开始量产 6 纳米产品,明年上半年开始量产 5 纳米产品。 据悉,其5nm EUV工艺已经完成了流片,并且获得了新的客户订单,但是三星没有公布具体信息。5nm之后,三星还有改进版的4nm工艺,三星提到他们正在建设4nm晶圆厂的基础设施。此外,在三星今年的代工论坛上,他们也宣布 2021年3纳米产品量产路线图,将导入 GAA(Gate-All-Around) 工艺,采用新一代的晶体管架构。据悉,三星目前已将3纳米 GAE(Gate-All-Around Early) 工艺设计Kit发送给了客户。

按照三星的路线图来看,他们正试图通过利用EUV技术来与台积电在晶圆代工上进行竞争。另外,也有业界人士分析,三星在3nm工艺上采用了新的晶体管架构,加上EUV技术的加持,3nm将成为三星反超台积电的关键节点。

同时,在第三季度的财报上李在镕也再次强调其在晶圆代工上的目标:“继存储器之后,在包括代工生产在内的系统半导体业务领域也必将成为世界第一”。今年早些时候,据今年4月三星电子发布的系统半导体发展规划“半导体愿景2030”显示,三星计划至2030年在韩国投资73兆韩币,生产设备投资达60兆韩币,共133兆韩币,计划招聘系统半导体研发及制造专业人才1.5万名,期待提升系统芯片业务竞争力。

但根据市调机构报道,台积电和三星电子在2019年第三季度晶圆代工的市占比例分别为50.5%和18.5%,较上一季度,差距进一步拉大3%。以此看来,三星要想在晶圆代工领域上实现逆袭,并不是一件容易的事。

叫板索尼,三星谋划CIS

作为韩国的产业担当,三星的半导体野心不止晶圆代工,CMOS图像传感器市场龙头也是他们想冲击的一个目标。众所周知,在这个领域,领头羊索尼同样凭借超50%的市场份额稳坐钓鱼台。但三星作为市场中的第二名,也尝试撼动索尼在该领域中的地位。

三星在CIS领域的突破点在于智能手机对于摄像头的需求。根据南韩媒体《KoreaBusiness》的报导显示,LG所推出的智能手机V50S SynQ 前置摄影镜头,采用的就是三星的3,200 万像素图像传感器。报导还指出,三星的系统业务部已经确定LG 将成为其长期稳定客户之一。另外,受益于小米,Vivo和OPPO等中国合作伙伴的需求量增长,让三星的图像传感器业务有了挑战索尼的基础。

在产品方面,2019年5月,三星正式发布了全球首款6400万像素手机摄像头CMOS——ISOCELL Bright GW1。此外,三星还推出了ISOCELL Bright GM2传感器,4800万像素。据雷科技的报道显示,两者都采用了0.8μm单位像素尺寸,并将在下半年投入量产。另外,在汽车图像传感器市场,三星也有所图,据相关报道显示,三星已于8月开始批量生产业界首个 1,800 万像素图像传感器,且 2018 年 9 月开发的业界首款 0.7 微米超紧致型行动图像传感器,并已在 2019 年实现了大量生产。

三星在上月底公布第三季财报时也强调了CIS的重要性,据三星电子在第三季度财报电话会议中显示,为了满足不断增长的CIS需求,三星审查了半导体产能的总体优化,并计划从2020年第一季度开始提高CIS的产能。由于这种优化工作,三星预计给定的存货将在2020年上半年恢复正常。同时,三星也表示将继续管理资本支出以灵活地应对不断变化的市场状况,同时仍致力于中长期投资。

但索尼也不会坐以待毙。

据《日经》报道,自2018年,SONY的图像传感器市占率已逾50%,公司也有12年没有自建新厂。但SONY表示,随着未来5G网络普及,在无人车与工厂自动化方面,对图像传感器的需求只会更高。为此公司宣布,将在下一个会计年度投入1,000亿日元(约合9.18亿美元)建厂扩产,并最快将于2021年4月开始的会计年度投入生产。

目前,SONY每个月的产能为10万,SONY希望能在2021年3月时,把产能提升至13万。这一方面固然与公司看到的市场需求有关;另一方面,相信与三星的追赶也有一定的关系。

AMD :万年老二的逆袭

AMD与Intel,这又是一个存在已久的故事。但时至今日,似乎现状又有了新的变化。

根据德国最大的PC零售商之一MindFactory公布的10月份CPU处理器的销售统计报告显示,当月AMD处理器在MindFactroy占据着多达78%的份额,3.5倍于Intel。另外,来自韩国渠道商的统计显示,今年第三季度,AMD处理器的销量历史上首次超过了英特尔,双方份额分别是51.3%和48.7%。

同时,在这份报告中还有数据显示,三代锐龙在AMD总收入中占74%。由此可见,三代锐龙是AMD超越Intel的制胜法宝。据网易科技消息显示,有分析师称,锐龙3000处理器首次在工艺及性能方面都赢过了Intel处理器,尤其是在单核性能,AMD公布的数据显示锐龙3000处理器单核性能比酷睿i9-9900K都要强,虽然只高了1%左右。

此外,在第三季度中,AMD还推出了第二代AMD EPYC(霄龙)处理器。据其官方资料显示,AMD是第一家推出基于7nm技术的x86架构服务器处理器的制造商。第二代AMD EPYC(霄龙)处理器带有加倍核心密度和 IPC 优化,2 倍的整数性能结果,以及AMD之前服务器产品系列的4倍浮点性能。1 基于混合多晶片架构,此第 2 代 AMD EPYC(霄龙) CPU 将处理器内核与输入/输出 (I/O) 晶片解耦,提供独立的制造时间线,并确保两者都能按照自己的步调发展而不会相互制约。据其财报显示,目前谷歌、Twitter、戴尔、HPE、联想均采用了第二代霄龙处理器。

由此两款重磅产品的推出,今年9月,AMD又更新了其CPU、数据中心CPU及GPU架构路线图。据其路线图显示,AMD今年发布了7nm Zen2架构,2020年AMD将发布采用7nm+的Zen3架构,据悉该设计已经完成。

数据中心CPU上,第一代32核的Naples处理器已经上市,目前是64核的罗马处理器,Zen2架构,Zen3架构的是米兰处理器,已经完成了设计,Zen4架构的热那亚处理器。

而在Intel方面,第三季度的财报显示,这个季度Intel的PC业务下滑了5%。但同时,我们也需要注意到,Intel正处于从PC端转到以数据为中心的战略转型中,其多样化的产品组合意味可会拥有巨大的市场潜力。消息显示,Intel在其三季度的财报电话会议中表示,到目前为止,基于其第10代Core (Ice Lake)处理器的18个高级生产系统已经正式推出,预计2019年还将推出12个。从下个季度开始,Intel预计10纳米芯片也将从其位于亚利桑那州的工厂发货,这将增加Ice Lake处理器的供应。这两者之间谁更胜一筹,还远远没有到落槌定音之时。

Intel除了要面对AMD的竞争外,在基础架构上,Intel也要面临着另外一位“A”字头企业的威胁。目前全球的CPU架构,以Intel的x86架构和Arm的Arm架构为两大要角。一直以来,Arm都是以设计低功耗处理器见长,从而受到了移动端的青睐。x86则是在服务器市场以接近90%的市占率,建立了无与伦比的优势。而近几年来,相继有企业投入到了Arm架构服务器的怀抱中,也让业界嗅到了一丝突破壁垒的气息。

Arm服务器芯片蚍蜉撼大树?

正如前文所说,Arm服务器芯片厂商对Intel近乎垄断的市场垂涎已久。而按照厂商的介绍,Arm架构已经具备了进入服务器芯片的能力,众多芯片研发企业开始尝试采用Arm架构来研发服务器芯片。之前的一些报道中有显示,亚马逊、华为都相继发布了基于Arm的服务器芯片。

近期,基于Arm架构的服务器又传来了新的消息。据Marvell官方消息显示,Marvell与微软协力将基于Arm的Thunder X2服务器成功应用于微软的内部工作负荷。 据悉,Thunder X2是Marvell第二代基于Armv8的服务器处理器,支持双路配置,并经过优化以便在Arm服务器上提供最高的计算性能,同时对IO连接、内存带宽及容量进行了平衡。

而日媒11月13日消息显示,Arm正在推进支持服务器的下一代Arm架构——Arm正在逐渐扩展当前的 Armv8架构,最终扩展的顶点被视为是通往Armv9的桥梁:对于Armv9 来说,CPU行业人士曾说过安全扩展是最重要的关键。Arm在Armv8.3之后的阶段扩展中专注于安全性,并被视为迈向Armv9的一步。

除了在架构上进行了升级以外,Arm在去年的TechCon大会上发布了新的Neoverse品牌,还专门为IoT基础设施和服务器芯片制定了明确的未来发展线路图。据半导体行业观察此前的报道显示,Arm目前的Neoverse系列是基于A72和A75内核的Cosmos平台,采用16nm工艺,AWS Graviton处理器就是基于这一平台开发的。Arm承诺未来3年内,Neoverse系列处理器每年将有30%的性能提升。今年的主打平台代号为Ares(古希腊神话中的战争之神), 2020年是Zeus(宙斯,众神之王), 2021年则是Poseidon(海王,宙斯之兄)。Neoverse处理器设计最高可以容纳256个内核,具有更快的存储器接口、芯片间互联带宽、安全特性,以及虚拟机等高性能计算所需要的技术。

在今年4月,也有报道显示,Arm投资了服务器芯片公司 Ampere,这进一步体现了他们对这个市场的关注。Ampere是英特尔前总裁蕾妮·詹姆斯在凯雷集团支持下建立并运营的一家公司,致力于Arm服务器芯片领域。Ampere在基于Arm64的基础上构建自己的内核和Ampere自己的设计,其产品可用于存储和服务器的超大规模云处理器。据悉,新公司已经推出了首款Arm服务器芯片。而最近苹果芯片高管创立的NUVIA,相信也是想用Arm服务器芯片从英特尔虎口抢食。

虽然Arm架构一直在不断更新,并不断有服务器厂商采用这种架构。但这依然是一条很漫长的路。据IDC统计数据显示,2019年全球范围内x86服务器达到185亿美元收入,而非x86服务器同比下降13.7%至13亿美元。可见当前x86服务器占据服务器市场主导地位依旧强势。

RISC-V的崛起,Arm如履薄冰?

在Arm试图从移动端走向服务器端的时候,Arm的后院似乎已经起火了。开源架构RISC-V正在以迅雷不及掩耳之势在全球掀起了一股旋风。

作为一款以开源为卖点的芯片,RISC-V拥有很大的优势,这不但吸引了国内的平头哥、芯来科技等一众厂商的高度关注。兆易创新也在早前发布了基于RISC-V架构的MCU。同时,台积电、三星也开展了RISC-V架构相关的代工业务。中国工程院院士、中国开放指令生态(RISC-V)联盟(CRVA)理事长倪光南也表示,中国5G兴起,物联网、大数据、边缘计算、区块链也都在蓬勃发展,对于开源芯片来说,这些都是非常好的应用场景。在新的领域,几种架构都是新进入的,RISC-V会有很大的优势。

在RISC-V这种凌厉攻势下,Arm也在求变。

他们不但正在修改其授权模式。在今年十月的Arm TechCon 2019上,Arm宣布将在部分CPU内核引入自定义指令功能,即客户能够编写自己的定制指令来加速其特定用例、嵌入式和物联网应用程序。在自定义指令功能中,Arm允许客户可以创建自己的加速算法,然后直接在CPU上运行。目前,Arm已经与许多合作伙伴达成合作以支持自定义指令,包括IAR Systems、恩智浦、芯科科技、ST意法半导体等。

结语

过去的几十年里,科技之所以能够获得翻天覆地的改变,与这些芯片厂商在上游的努力有很大的关系。但从1958年集成电路发明以来,我们也看到了整个产业发生了多次的变迁。无论是市场转变,还是技术创新,或者是对手的并购壮大,甚至是低价竞争。这个产业的从业者无时无刻不在面临着各种各样的挑战。尤其是在这个瞬息万变的时代,如果没能时刻高度关注市场,保持警惕,也许等到你看到变化的时候,这就不再是你所熟悉的那个“世界”。

但对这些厂商来说,在知道自己的挑战者在哪里之余,如何应对,也是保证企业能持续发展的根本。

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今天是《半导体行业观察》为您分享的第2134期内容,欢迎关注。

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全部评论

一生一股11-20 16:35

那还不如523,

导航人生11-20 16:28

一年后

一生一股11-20 16:27

多久能翻?

导航人生11-20 16:26

翻倍大牛股

一生一股11-20 16:12

今天江峰顺势跌哦