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全球半導體發展預測
蔡玉琬 .2018/12/18
摘要 Gartner認為半導體產業將面臨新電子設備之需求缺乏顯著成長,以及市場飽和導致成長趨緩的挑戰,且透過併購以提高市占率之策略將變得更為困難,尋求相關領域的成長機會變得更為關鍵。晶片設計與製造成本持續增加,以其他替代方式提供更好的效能將變得更具經濟性。另一方面,中國對半導體產業的影響力持續增加,將影響半導體供應商與OEM廠商的製造與設計決策。下列將摘錄報告預測半導體產業發展預測,以及影響半導體發展的重要趨勢。

一、 半導體產業發展概觀
過去3年,半導體經歷了許多變遷,包含:市場成長從個人電腦轉移至智慧型手機、半導體供應商整合、中國半導體影響力持續成長,以及產業面臨更多加速市場創新的壓力。OEM廠商在供應面風險將提高,包含擴充晶片儲存、新且更低成本的技術障礙提高,以及錯失投資與技術採用機會,這些挑戰也顯現,為OEM尋找解決方案的半導體供應商將有重大發展機會,以及未能及時採取行動將導致市占率大幅下滑的風險。
2017年全球半導體收益達4,200億美元,預計2017-2022年的年均成長率為5.2%, 半導體市場已成熟且成長率持續趨緩,關鍵終端市場應用(如個人電腦與智慧型手機)的需求已趨緩,市場正等待下一個殺手級應用的出現,以驅動下一波成長,不過持續強化既有最終產品的成長(如內建人工智慧),也將是驅動成長的主要關鍵。

二、 影響半導體發展的主要趨勢
(一) 市場整合趨緩:2013年全球前25大供應商的市場占比為70%,至2017年已成長至78%。半導體產業的併購與收購腳步加快,顯見供應商致力於發展規模經濟與建立新機會的企圖心,因為在目前商業環境中,依靠自行成長是過於緩慢的。近期博通(Broadcom)與高通(Qualcomm),以及高通與恩智浦(NXP)的併購失敗,意味著未來在併購方面的規範將更趨嚴格。
(二) 個人電腦與智慧型手機市場成熟:個人裝置對未來成長將不再有顯著的貢獻,但其相關技術,如固態硬碟(solid-state drives, SSDs )、3D感測(3D sensing) 技術、雙鏡頭與5G將陸續被用於驅動創新應用,並驅動半導體產業的成長。
(三) 記憶體的景氣循環:2017年記憶體的平均售價(average selling price, ASP)提高而促使半導體穩健成長,記憶體已超越標準應用導向產品(application-specific standard products, ASSPs) 成為半導體最重要的類別,市占率達31%,預計2018年將仍為最主要的類別。從應用方面來看,未來5年伺服器將取代智慧型手機,成為動態隨機存取記憶體(DRAM )最主要的產品,主因是市場對超大規模(hyperscale) 的需求將大幅提升。基本上,記憶體的景氣循環仍會持續發生,而當製造商投資新晶圓廠與中國試圖打入市場,將使獲利情況大幅擺盪。
(四) 資料中心、個人設備與物聯網(IoT)終端設備採用AI:伺服器出貨量增加將導致微處理機、圖形處理器(graphics processing unit, GPU)、高階現場可程式邏輯閘陣列(field-programmable gate arrays (FPGAs ) 與商用記憶體加速AI訓練與推論(inference) ,預計未來5年,部署在資料中心的新伺服器將有超過10%會被整合至以AI為目標的加速器中。半導體在物聯網終端的發展機會則相對有限,雖然有相當高的成長率,但在許多應用方面的價值則相對較低。
(五) 汽車與工業應用的成長:在汽車與工業應用展現具高度吸引力的發展機會,但是其設計循環則相當耗時,不過這些領域的電子設備需求將持續成長,且更多的電氣化(electrification)、自動化及物聯網趨勢將驅動市場成長並使解決方案更為複雜。Gartner建議半導體業者應考慮儘早參與以了解這些市場的安全與可靠度需求。
(六) OEM晶圓代工的商業模式:差異化的需求已驅動OEM廠商設計與訂製積體電路(integrated circuits, IC),以滿足特定需求與現有ASSP無法提供的功能。現在更多OEM廠商採取代工商業模式,由Apple與Google等大型OEM廠商設計晶片並與代工廠合作生產晶片。OEM代工模式使OEM內部半導體單位成為ASSP供應商在設計與製造能力的重要競爭對手,預計在2022年,其將占應用導向(application-specific)半導體總收益的20%。
(七) 中國對半導體產業的影響提高:2010年中國半導體公司占全球市場的1%,至2017年已達3.5%,年均成長率達26%,在中國政府的推動下,中國境內對半導體的投資持續提高,已培育出半導體的生態系統。Gartner估計:
 至2023年,在中國消費的PC微處理器(MPU)與伺服器將有10%是完全在地生產。
 至2020年,中國公司的DRAM供應量將占全球3%。
 至2023年,中國公司的儲存型快閃記憶體(NAND flash)供應量將占全球10%。
(八) 適應性(Adaptive)半導體製造與採購策略:功能整合的趨勢將持續延燒,但成本持續增加的尖端晶片製造與設計-遵循摩爾定律(Moore's Law)-對所有設計而言,功能整合並不是一種經濟的方式。半導體廠商已著手評估其他方式,包含最佳化既有的生產能力與設計資產,以及利用可替代傳統半導體製造流程的其他方式,如異質整合(heterogeneous integration)、神經形態運算(neuromorphic computing) 與新一代電晶體。此外,半導體廠商可採取目標採購策略,以因應供需失衡所帶來的挑戰。
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資料來源 Gartner