縱觀全球半導(dǎo)體發(fā)展格局及行業(yè)動(dòng)態(tài)！

什么是半導(dǎo)體，它是怎么分類的呢？下面一張圖描述的比較清楚：

我們常接觸的就是IC這部分，包括存儲(chǔ)芯片、CPU、GPU等，這部分占到半導(dǎo)體應(yīng)用的80%，其余就包括光電元器件，比如相機(jī)上的CCD、激光雷達(dá)里的激光芯片等。非光學(xué)芯片有壓力傳感器，還有分立器件二極管等。大家常談到半導(dǎo)體，基本也集中IC這部分。

芯片的生產(chǎn)過程可分為設(shè)計(jì)、制造和封裝測試三個(gè)階段。

如果從細(xì)分來看，集成電路的制造卻是一件極為復(fù)雜的事情，包括非常復(fù)雜的物理、化學(xué)工序。

主要分為5個(gè)階段：晶圓（wafer）的制備、芯片的制造、芯片的檢測、芯片的封裝和驗(yàn)收測試，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈涉及非常廣泛。

下圖是一款手機(jī)芯片所對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)和相關(guān)生產(chǎn)廠家：

從全球半導(dǎo)體公司的營收來看，排名第一的是中國臺(tái)灣地區(qū)的臺(tái)積電，其次是美國英特爾和韓國三星，唯一擠進(jìn)前25名的大陸公司，只有中芯國際。

正是中國半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展相對(duì)落后，對(duì)外依賴很強(qiáng)，這幾年，我們可以直觀的感受到美國對(duì)我國半導(dǎo)體行業(yè)的圍追堵截越來越嚴(yán)重。這也是我們?cè)谛侣劺锍？吹疥P(guān)于半導(dǎo)體芯片或設(shè)備禁運(yùn)的消息。

在各方面的堵截下，這也導(dǎo)致了我國集成電路的發(fā)展受到限制，畢竟集成電路的發(fā)展是從設(shè)計(jì)軟件-原材料-加工設(shè)備等各方面的高度集成，技術(shù)門檻高，哪一塊形成短板，都會(huì)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)造成影響。目前先進(jìn)制程的14nm或16nm邏輯芯片在國內(nèi)還無法完全量產(chǎn)。

而全球的半導(dǎo)體技術(shù)現(xiàn)在發(fā)展到了哪個(gè)階段了呢？

一、全球代工廠技術(shù)格局

3nm制程：

三星在2022年6月宣布量產(chǎn)采用環(huán)繞閘極(GAA)場效晶體管技術(shù)的3nm制程；

臺(tái)積電采用鰭式場效應(yīng)晶體管(FinFET)的3nm制程，在2022年的12月開始量產(chǎn)；

英特爾的Intel 3節(jié)點(diǎn)于2023年底推出。

2nm/1nm制程：

三星2奈米2025年量產(chǎn)；

臺(tái)積電2奈米將于2025年量產(chǎn)，與3nm相比，可在相同功耗下提高10-15%執(zhí)行效能，在相同效能下則可降低25-30%功耗。另IEDM大會(huì)宣布2030年完成1奈米芯片量產(chǎn)。

英特爾不同團(tuán)隊(duì)會(huì)分別設(shè)計(jì)Intel 20A和Intel 18A節(jié)點(diǎn)。Intel全力發(fā)展先進(jìn)制程技術(shù)，將于4年(2021~2024)量產(chǎn)5個(gè)節(jié)點(diǎn)(Intel 7~Intel 18A)，并致力在2025年重新取得制程領(lǐng)先地位。

Rapidus由8家企業(yè)共同投資，拚2nm彎道超車！規(guī)劃2025年試產(chǎn)及2027年量產(chǎn)，仍努力克服技術(shù)、客戶和資金等各方面難題。

二、全球NAND Flash技術(shù)格局

2022年~2023年NAND Flash大廠主流3D制程普遍將邁入200層以上世代。

在這個(gè)領(lǐng)域，基本是三星、海力士、美光三足鼎立，值得欣慰的是國內(nèi)的長江存儲(chǔ)在NAND Flash也有了一席之地。

三星：2024年2月展示第9代V-NAND技術(shù)，具280層的1Tb（128GB）3D QLC NAND Flash。推測V10和V11上看430層 和570層。

SK海力士：2023年8月宣布，新321層堆棧4D NAND Flash 閃存樣品，預(yù)期2025年量產(chǎn)供貨。其321層堆棧1Tb TLC 4D NAND Flash較上一代238層512Gb提高約六成效能。美光：2022年5月宣布推出業(yè)界首款232層3D TLC NAND Flash 閃存，2022年底生產(chǎn)。初始容量為1Tb（128GB）。

鎧俠（Kioxia）與威騰電子（Western Digital）：2023年3月宣布推出最新NAND Flash內(nèi)存產(chǎn)品，為218層3D結(jié)構(gòu)。

群聯(lián)：推出「aiDAPTIV+」服務(wù)方案，透過其獨(dú)特的SSD整合AI運(yùn)算架構(gòu)，將大型AI模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)性拆分，并與SSD協(xié)同 運(yùn)行。可大幅降低AI基礎(chǔ)建設(shè)的硬件成本，使得在有限的GPU與DRAM資源下(不用HBM)也能夠訓(xùn)練大型的AI模型。

三、全球HBM技術(shù)格局

在HBM技術(shù)上，三星、海力士、美光都進(jìn)入到了第五代，每一家在技術(shù)細(xì)節(jié)上有些差異。

備注：第一代(HBM)、第二代(HBM2)、第三代(HBM2E)、第四代(HBM3)、第五代(HBM3E)、第六代(HBM 4)。

SK海力士：2024年3月宣布HBM3E 8H（8層堆棧）量產(chǎn)，提供1.18TB/s帶寬，24GB容量，采用Advanced MR-MUF( Mass Reflow- Molded Underfill)技術(shù)讓芯片散熱性能提高10%。也向客戶提供HBM3E 12H（12層）樣品。

三星：2024年2月發(fā)表HBM3E 12H（12層堆棧），提供1.28TB/s帶寬，36GB容量。目前已送樣，預(yù)計(jì)2024上半年量產(chǎn)。采用熱壓非導(dǎo)電薄膜（TC NCF），讓12層與之前8層一樣高度，符合現(xiàn)有HBM封裝需求，三星不斷降低NCF材料 厚度，實(shí)現(xiàn)7μm芯片間隙。

美光：2024年2月宣布HBM3E 8H（8層堆棧）量產(chǎn)，提供1.2TB/s帶寬，24GB容量。將應(yīng)用于輝達(dá)H200 Tensor Core GPU，預(yù)計(jì)2024 年第二季出貨。透過1β技術(shù)、先進(jìn)直通硅晶穿孔(TSV)等創(chuàng)新，美光得以實(shí)現(xiàn)HBM3E。美光 2024年3月推出HBM3E 12H（12層堆棧）樣品，36GB容量。有望在2024年從HBM獲得數(shù)億美元的收入。

預(yù)計(jì)全球HBM3E在2024年Q1有小量，2024年Q4成為HBM主流(占HBM總出貨量超過50%)，HBM價(jià)格是一般DRAM的5倍左右，2023年全球HBM市場規(guī)模約40億美元，占DRAM 484億美元的8%左右，預(yù)估 2024年占比10%~15%

四、全球DRAM技術(shù)格局

在DRAM領(lǐng)域，有了中國大陸廠家的身影。

三星和海力士在高端EUV光刻機(jī)的協(xié)助下，進(jìn)入到第六代1c階段。

備注：第一代1x(18~19nm)、第二代1y(17~18nm)、第三代1z(16~17nm)、第四代1α或1a(14~15nm)、第五代1β或 1b(12~13nm)、第六代1γ或1c(11~12nm)、第七代1δ或1d(10~11nm)。

1a制程美光領(lǐng)先：三星在1y制程世代以前，在技術(shù)上領(lǐng)先美光、SK海力士，并在1znm導(dǎo)入EUV機(jī)臺(tái)企圖領(lǐng)先競爭對(duì)手，但美光、SK海力 士延續(xù)采用DUV機(jī)臺(tái)，反而搶先三星量產(chǎn)1a(14nm制程)。

1b制程美光領(lǐng)先：美光于2022年Q4量產(chǎn)1bnm制程，并提供LPDDR5X跟DDR5的樣品，先在日本量產(chǎn)，接著臺(tái)灣也導(dǎo)入量產(chǎn)。SK海力士 在2023年量產(chǎn)1b DRAM。三星2023年也導(dǎo)入1b EUV制程，量產(chǎn)32Gb DDR5產(chǎn)品。

1c制程競爭激烈：美光臺(tái)中后里A3廠導(dǎo)入EUV設(shè)備成為1γ生產(chǎn)基地，預(yù)計(jì)2025年量產(chǎn)。三星計(jì)劃2024年底前將量產(chǎn)1c產(chǎn)品。SK海力士 2024年第3季將量產(chǎn)1c產(chǎn)品， DRAM三雄競爭相當(dāng)激烈。

1d制程：三星說明2026年左右將量產(chǎn)1d產(chǎn)品、2027年之后將量產(chǎn)10奈米以下DRAM產(chǎn)品。

3D DRAM：三星2025年推出垂直通道晶體管(VCT)的3D DRAM初期版本，2030年推出將cell堆棧起來的堆棧式DRAM。SK海力士和美 光也都有在研究這項(xiàng)技術(shù)，但尚未公布任何3D DRAM roadmap。

從這些先進(jìn)半導(dǎo)體公司的技術(shù)布局來看，國內(nèi)的半導(dǎo)體制造能力還相對(duì)落后，即使在這樣落后的情況下，美國依然對(duì)我國的芯片行業(yè)進(jìn)行各方面圍堵。

為什么美國要這樣打擊我國的半導(dǎo)體行業(yè)呢？

半導(dǎo)體行業(yè)就是贏者通吃的局面，這就要從美國在芯片行業(yè)的產(chǎn)業(yè)布局來看。

從2023年全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)來看，美國占比39%，中國臺(tái)灣地區(qū)占比17%，中國大陸地區(qū)占比8%。

有人覺得我們國家這幾年發(fā)展半導(dǎo)體行業(yè)，全球市場應(yīng)該有較大的提升了，其實(shí)市場份額并沒有想象中的那么高。

而且美國國內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)分布相對(duì)平均，并沒有出現(xiàn)明顯的短板。特別是在半導(dǎo)體制造的前端IC設(shè)計(jì)上，有明顯優(yōu)勢。

即使在這樣不利的局面下，我國半導(dǎo)體行業(yè)也取得了明顯的進(jìn)步。在半導(dǎo)體的細(xì)分領(lǐng)域，雖然目前以美、日、韓占主導(dǎo)地位，國內(nèi)半導(dǎo)體企業(yè)一點(diǎn)一點(diǎn)的發(fā)育，也取得了一席之地。

在過去艱難的一年，伴隨著國家對(duì)半導(dǎo)體行業(yè)的支持，我國在半導(dǎo)體產(chǎn)能提升方面位列全球第一。

中國大陸產(chǎn)能第一(占比27%)：主要以8吋以下的成熟制程為主，先進(jìn)制程主要是靠內(nèi)存外商， 如三星和SK海力士等。2024年 也是產(chǎn)能成長最快速的地區(qū)，成長13%也是第一名。

中國臺(tái)灣第二(占比18%) ：其先進(jìn)制程主要是晶圓代工，2024年產(chǎn)能擴(kuò)張速度6% 。

韓國第三(占比16%) ：其先進(jìn)制程主要是內(nèi)存，如DRAM和NAND Flash。再來是晶圓代工。2024年產(chǎn)能擴(kuò)張4% 。

日本第四(占比15%)：成熟制程和OSD比重高，2024年產(chǎn)能擴(kuò)張速度緩和（2%）。

美洲第五(占比10%) ：成熟制程比重高，2024年產(chǎn)能擴(kuò)張速度6%。

歐洲第六(占比9%) ：成熟制程和OSD比重高，2024年產(chǎn)能擴(kuò)張速度緩和（4%）。

從這些數(shù)據(jù)來看，我國的半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展任重道遠(yuǎn)，半導(dǎo)體從業(yè)者也要兢兢業(yè)業(yè)，為行業(yè)的發(fā)展盡一份力！

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