受到新冠疫情的影響，遠程辦公、網(wǎng)絡(luò)購物迅速普及，PC、各類電子設(shè)備、游戲機等銷量暴增。最終導(dǎo)致全球半導(dǎo)體供給不足。

　　就半導(dǎo)體而言，既有供給充分的產(chǎn)品、也有真正供給不足的產(chǎn)品，情況不盡相同。筆者將在下文中論述“供給尤其不足的是28納米的半導(dǎo)體”。此外，在本文的最后，筆者將再次對2050年之前的半導(dǎo)體市場進行預(yù)測（筆者在一年前已經(jīng)做過預(yù)測）。

　　“甜蜜節(jié)點”是16納米？

　　2021年12月15日一一17日，在東京國際展覽中心（Big Sight）召開了為期三天的日本最大的半導(dǎo)體商務(wù)活動“SEMICON Japan”。筆者在Semi Technology Symposium（STS）的“尖端材料、制造、分析環(huán)節(jié)”與原英特爾的龜和田忠司先生合作發(fā)表了《日本的設(shè)備、材料的競爭力與其源泉》。

　　STS的演講者可以免費參加所有的環(huán)節(jié)。于是筆者幾乎參加了所有的環(huán)節(jié)，并聽取了演講。其中，在“SEMI 市場”這一環(huán)節(jié)中，筆者聽取了Mckinsey & Company（麥肯錫咨詢公司）土谷大先生的《半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈動力學(xué)（Supply Chain Dynamics）》后，相當(dāng)震驚！

　　筆者之所以震驚，是因為土谷大先生在“SEMI 市場”這一環(huán)節(jié)中，提到了“從（Foundry）的半導(dǎo)體生產(chǎn)成本來看，16納米技術(shù)節(jié)點很有可能成為“甜蜜節(jié)點（Sweet Spot，是指能體現(xiàn)出一件事情最好或最有效的地方，通常是最有生產(chǎn)力的地方，也是因為各種品質(zhì)的結(jié)合而努力的地方）”。由于當(dāng)時筆者是通過Zoom來參加的，因此在聊天環(huán)節(jié)，發(fā)出了以下消息：“我認為對Foundry而言，其“甜蜜節(jié)點”是不是16納米、而是28納米，您認為呢？”于是，SEMI辦公室回復(fù)說：“抱歉，無法回復(fù)提問”。于是，筆者又留言說：“這是有償參加的會議，因此希望貴處可以回復(fù)我的問題”。SEMI 辦公室回復(fù)說：“我們會把您的問題轉(zhuǎn)達給演講者”。但是，到1月16日，已經(jīng)一個多月過去了，筆者沒有收到來自麥肯錫的任何回復(fù)。

　　SEMI辦公室是否已經(jīng)將筆者的問題轉(zhuǎn)達給土谷大先生？還是已經(jīng)轉(zhuǎn)達，但被無視了？無論如何，筆者很不滿意。因此，筆者決定通過下文證實“對Foundry而言，甜蜜節(jié)點是28納米、不是16納米！”

　　誰從新冠疫情帶來的“新常態(tài)”中收受益？

　　2020年新冠疫情在全球范圍內(nèi)蔓延，2021年，人們的生活發(fā)生了巨大變化，即出現(xiàn)了“新常態(tài)（New Normal，新生活方式）”。從2021年6月舉辦的“TSMC Technology Symposium”來看，主要有以下具體事例。

　　網(wǎng)絡(luò)購物在八周內(nèi)，銷售了過去十年的量。

　　在三個月的時間里，遠程辦公的人數(shù)增長了20倍。

　　在兩個星期的時間里，在線學(xué)習(xí)的人數(shù)增長至2億5，000萬人。

　　在五個月的時間里，游戲下載數(shù)量達到了過去七年的量。

　　此外，由于“新常態(tài)”的普及，各類電子設(shè)備的銷售也出現(xiàn)了爆發(fā)式的增長。下圖1是2021年和2022年各類電子設(shè)備與上年比較的出貨數(shù)量增減比例（%）。

　　圖1：各類電子設(shè)備的出貨數(shù)量增長率（YoY %）。筆者根據(jù)Joanne Chiao（TrendFore）,“Wafer Shortages Drives the General Growth of Foundry Capacity in 2022”,Memory Trend Summit 2022“制作了此圖。（圖片出自：eetimes.jp）

　　從圖1可以看出，對于遠程辦公和在線學(xué)習(xí)而言，作為必需品的PC，與2020年相比，2021年的出貨數(shù)量增長了16.5%。但是，據(jù)預(yù)測，今年（2022年）的出貨數(shù)量預(yù)計較2021年下滑7.2%（雖然為負增長，由于受到奧密克戎蔓延的影響，以上預(yù)測可能會發(fā)生變化）。

　　從上圖1可以看出，在2021年，受到新冠疫情的影響，很多國家和地區(qū)不得不封城封國以及宣布進入緊急事態(tài)，導(dǎo)致人們不得不“宅在家中”，因此筆記本電腦（16.5%）、游戲機（35%）、可穿戴設(shè)備（11.1%）等都出現(xiàn)了暢銷現(xiàn)象。

　　因此，用于以上電子設(shè)備的半導(dǎo)體產(chǎn)品的需求急劇擴大。那么，需求增長最明顯的半導(dǎo)體主要集中在哪些方向呢？

　　在2021年一一2022年期間，F(xiàn)oundry擴大了那些技術(shù)節(jié)點的產(chǎn)能？

　　下圖2是在2021年至2022年期間，全球Foundry廠家擴產(chǎn)的各項技術(shù)節(jié)點。據(jù)預(yù)測，2021年5納米月產(chǎn)能擴大70k，2022年3納米月產(chǎn)能擴大90k，但以上僅為TSMC一家公司的擴大量，且其主要用途為美國蘋果“iPhone”的AP（應(yīng)用處理器，Application Processor)。

　　圖2：全球Foundry的各技術(shù)節(jié)點月產(chǎn)能的擴大量。筆者根據(jù)Joanne Chiao（TrendFore）,“Wafer Shortages Drives the General Growth of Foundry Capacity in 2022”,Memory Trend Summit 2022“的資料制作了此圖。（圖片出自：eetimes.jp）

　　用于大部分電子設(shè)備的半導(dǎo)體集中在28納米的理由

　　28納米半導(dǎo)體有以下典型特點：

　　1.28納米技術(shù)節(jié)點為采用平面型（Planer）晶體管的最后一代。

　　2.不使用Self-Aligned Double Patterning（SADP，自對準(zhǔn)雙模式，從FinFET開始運用SADP）。

　　3.原本采用IDM（Integrated Device Manufacturer）模式的瑞薩電子等企業(yè)從28納米代際開始交給Foundry代工。

　　從28／22納米到16／14納米，雖然性能得以提高，成本也上升了，存在著這一不可調(diào)和的矛盾。就蘋果的iPhone、High Performance Computing（高性能計算）方向而言，即使成本稍微上升，也會采用FinFET（采用了SADP），但是，汽車等其他大部分電子設(shè)備并不需要如此高的性能。28納米技術(shù)節(jié)點的性能已經(jīng)足夠，甚至很多廠家更希望采用在成本上具有優(yōu)勢的28納米。因此，就出現(xiàn)了下圖3的結(jié)果，大部分電子設(shè)備采用的半導(dǎo)體都集中在了28納米上。

　　圖3：半導(dǎo)體的技術(shù)節(jié)點和晶體管的結(jié)構(gòu)（用于大部分電子設(shè)備的半導(dǎo)體都集中在28納米節(jié)點）。筆者根據(jù)Joanne Chiao（ TrendFore）,“Wafer Shortages Drives the General Growth of Foundry Capacity in 2022”,Memory Trend Summit 2022“制作了此圖。（圖片出自：eetimes.jp）

　　用于筆記本電腦Wi-Fi系統(tǒng)的LSI（System on Chip、SoC）、TCON（Timing Controller，時序控制器）。

　　平板電腦的SoC和NAND控制器。

　　電視機的SoC、TCON、起連接作用的半導(dǎo)體（Connnectivity）。

　　用于路由器Wi-Fi的的SoC.

　　用于智能手機的SoC（入門級）、通信半導(dǎo)體（RF，Radio Frequency，射頻），顯示屏驅(qū)動IC（Display Drive IC，DDI），CMOS圖像傳感器（CMOS Image Sensor，CIS）的邏輯半導(dǎo)體、用于人臉識別等的圖像信號處理器（Image Signal Processor，ISP）、NAND控制器。

　　用于汽車的MCU（Micro Controller Unit，一般稱為微控制器單元）。

　　游戲機的SoC、MCU、NAND控制器。

　　可穿戴設(shè)備的MCU、用于無線耳機的True Wireless Stereo（TWS，真無線立體聲）、ASIC（用于特定方向的邏輯半導(dǎo)體）、FPGA（Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場可編程邏輯門陣列）、用于連接的半導(dǎo)體（Connectivity）。

　　28納米（包括改良品22納米）半導(dǎo)體的用途不勝枚舉。以上這些28納米半導(dǎo)體的需求因新冠疫情而迅速擴大。而且，以上這些28納米半導(dǎo)體幾乎都由Foundry代工生產(chǎn)。

　　各家Foundry的銷售額占比

　　下面我們來看看各家Foundry的2021年和2022年的銷售額預(yù)測占比（下圖4）。作為TOP 1的TSMC預(yù)計，在2022年市占率將會進一步提升，提升至57%。作為TOP 2的三星電子（17%）、作為TOP3的臺灣UMC（7%）的市占率幾乎沒有變化。TOP 4的GF（Global Foundries，格羅方德半導(dǎo)體）市占率下滑了1%，下滑至5%，作為TOP5的中國大陸的SMIC（5%）的占比也沒有變化。

　　圖4：對各家Foundry銷售額的預(yù)測（2021年和2022年）。筆者根據(jù)Joanne Chiao（TrendForce）,“Wafer Shortages Drives the General Growth of Foundry Capacity in 2022”,Memory Trend Summit 2022“的資料制作了此圖。（圖片出自：eetimes.jp）

　　那么，在以上Foundry廠家中，哪家可以生產(chǎn)28納米呢？TSMC于2011年開始量產(chǎn)28納米（下圖5）。次年（2012年），三星電子和UMC開始量產(chǎn)28納米。GF于2013年、SMIC于2015年，HH Grace（中國華虹宏力）于2018年分別開始量產(chǎn)28納米。

　　圖5：各家Foundry廠家的技術(shù)節(jié)點的進步。筆者根據(jù)Joanne Chiao（TrendForce）,“Wafer Shortages Drives the General Growth of Foundry Capacity in 2022”,Memory Trend Summit 2022“的資料制作了此圖。（圖片出自：eetimes.jp）

　　此處我們需要注意的是三星電子的Foundry主要為其自家的“Galaxy”智能手機生產(chǎn)處理器，因此，微縮化不斷進步，已經(jīng)終止生產(chǎn)傳統(tǒng)（Legacy）半導(dǎo)體。三星電子現(xiàn)在很有可能已經(jīng)無法生產(chǎn)28納米的半導(dǎo)體。

　　如此一來，能生產(chǎn)出當(dāng)下供給緊湊的28納米半導(dǎo)體的廠家僅有以下五家公司：TSMC、UMC、GF、SMIC、HH Grace。但是，如上圖4所示，TSMC的銷售額占比為一半以上，穩(wěn)居第一。因此，可以斷言，需求在全球范圍內(nèi)暴增的28納米半導(dǎo)體訂單正向TSMC蜂擁而至。

　　“甜蜜節(jié)點”為28納米

　　至此，我們了解到，由于新冠疫情的蔓延，“新的生活方式”得以普及，筆記本電腦、游戲機、可穿戴設(shè)備等各類電子設(shè)備爆發(fā)式增長。此外，以上這些電子設(shè)備中所使用的半導(dǎo)體的需求也急劇增長。因此，具有成本優(yōu)勢、性能出色、平面型晶體管的最后一代產(chǎn)品一一28納米開始在全球范圍內(nèi)出現(xiàn)供給不足。

　　總而言之，28納米半導(dǎo)體已經(jīng)成為“甜蜜節(jié)點”（麥肯錫提出的16納米，由于是采用了SADP的FinFET，因此不會成為“甜蜜節(jié)點”）。此外，以上大部分的28納米產(chǎn)品都由TSMC代工生產(chǎn)，TSMC的28納米產(chǎn)能很可能已經(jīng)遇到“瓶頸”。

　　下圖6是TSMC的各技術(shù)節(jié)點的季度銷售額。UMC、GF、SMIC等工廠雖然處于滿負荷運營，但TSMC 的28納米產(chǎn)能依舊是全球最大的。因此全球28納米的訂單向TSMC紛至沓來。為了進一步擴大28納米的產(chǎn)能，只能新建工廠。但是，我們會在下文說明緣何TSMC沒有余力去擴產(chǎn)。

　　圖6：TSMC的各技術(shù)節(jié)點的銷售額（一一2021年第三季度）。筆者根絕TSMC的Historical Operating Data制作了此圖。（圖片出自：eetimes.jp）

　　TSMC面臨的困境

　　2021年TSMC投資了約300億美元（約人民幣1,950億元），今年（2022年）1月13日，TSMC 宣布稱2022年將投資440 億美元（約人民幣2,860億元）（下圖7）。在2021年，TSMC曾披露稱要在三年內(nèi)投資1,000億美元（約人民幣6,500億元），目前還有260億美元（約人民幣1,690億元）。

　　圖7：TSMC的設(shè)備投資額推移表（2009年至2022年）。筆者根據(jù)TSMC的IR 數(shù)據(jù)制作了此圖。（圖片出自：eetimes.jp）

　　TSMC自2022年下半期開始必須要量產(chǎn)3納米，2024年又需要量產(chǎn)2納米。在2024年以后，毫無疑問會再計劃量產(chǎn)1.4納米、1納米。很明顯，2023年的投資額不會止步于260億美元（約人民幣1,690億元），那么TSMC的巨額投資到底會是多少呢？

　　從TSMC的員工數(shù)來看，2020年新招了8,000名員工，達到5萬6,000名左右，2021年預(yù)計新招9000名員工，究竟能否完成以上新招呢？要說TSMC緣何進行如此巨額的投資、新招如此多的員工，其原因在于尖端技術(shù)的微縮化發(fā)展和半導(dǎo)體的量產(chǎn)。

　　由上文可以看出，TSMC幾乎把所有的資源都集中在了最尖端的半導(dǎo)體的量產(chǎn)和研發(fā)方面，無論客戶訂單如何紛至沓來，TSMC都沒有余力去新建十年前的傳統(tǒng)型28納米工廠。

　　遠渡重洋、接受日本政府的邀請

　　由上分析可以看出，對TSMC而言，不僅尖端工藝的訂單源源不斷，傳統(tǒng)的28納米訂單也紛至沓來，可以說陷入了“困境”。

　　雖然TSMC需要專注于尖端技術(shù)節(jié)點的發(fā)展，但也不可忽視28納米工藝。理由如下：去年（2021年）1月25日，日本、美國、德國等各國政府經(jīng)由臺灣當(dāng)局向TSMC提出了增加供給車載半導(dǎo)體的要求，如果放棄28納米，來自當(dāng)局的壓力可想而知。

　　然而，日本政府和經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省向TSMC發(fā)出了建廠的邀請。從TSMC的各地區(qū)的銷售額占比來看，日本僅占4%一一5%，因此TSMC沒有理由為了日本企業(yè)而建工廠（下圖8）。

　　圖8：TSMC的各地區(qū)的銷售額占比（%）。筆者根據(jù)TSMC的歷史公開數(shù)據(jù)制作了此圖。（圖片出自：eetimes.jp）

　　據(jù)日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省透露，就28納米一一22納米的、月產(chǎn)能將達到4.5萬顆的新工廠而言，已經(jīng)在索尼熊本工廠旁邊準(zhǔn)備好了場地、也會準(zhǔn)備相應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)施、同時補助50%的建設(shè)費用和設(shè)備費用（4,000億一一5,000億日元，約人民幣220億元一275億元）。而且日本政府的支援會持續(xù)數(shù)年，此外，索尼和電裝都會進行支援。

　　此外，日本政府、日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省、其他分析師甚至對TSMC表示感謝：“為了復(fù)興日本半導(dǎo)體，擁有全球最先進技術(shù)的TSMC來日建廠”。對TSMC而言，這正是他們所切望的。對于TSMC的領(lǐng)導(dǎo)層而言，這真是求之不得的邀請！

　　請不要為了盈利企業(yè)，而隨意浪費納稅人的稅金！

　　TSMC既不是志愿者、也不是慈善單位。是名副其實的以盈利為目的的單位。其業(yè)務(wù)的所有目的都是為了盈利。TSMC在日本熊本縣建設(shè)月產(chǎn)能為4.5萬顆的工廠，然后大批量生產(chǎn)全球范圍內(nèi)供給不足的28納米一一22納米半導(dǎo)體，再銷往全球。最終其利潤都涌入TSMC“懷中”。

　　作為個體經(jīng)營者的筆者，今年依舊沒有少納稅，但是筆者不希望政府把稅金用給TSMC這樣的利益團體。如果TSMC 要在熊本縣建廠，可以自行投資；如果索尼、電裝愿意協(xié)助，也請自便！

　　對2050年之前的全球半導(dǎo)體市場進行預(yù)測~第三回~

　　如果本篇文章就此結(jié)束的話，似乎有點“后勁不足”。因此，筆者想再次對2050年之前的全球半導(dǎo)體市場做出預(yù)測（雖然2021年已經(jīng)做過預(yù)測）。

　　據(jù)WSTS（世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計組織）統(tǒng)計，2022年全球半導(dǎo)體市場規(guī)模將超6,000億美元（約人民幣39,000億元）。筆者看到6,000億美元這一整數(shù)數(shù)字，就馬上想對2050年之前的市場進行預(yù)測。

　　筆者已經(jīng)對2050年之前的全球半導(dǎo)體市場預(yù)測過兩次。第一次預(yù)測是在2011年，當(dāng)時全球半導(dǎo)體市場規(guī)模為3,000億美元（約人民幣19,500億元），當(dāng)時，筆者計算了在發(fā)達國家、發(fā)展中國家，每人平均一年消費多少半導(dǎo)體，并使用了2050年的全球預(yù)測人口數(shù)量（發(fā)達國家和發(fā)展中國家），最后預(yù)測出2050年全球半導(dǎo)體市場規(guī)模將會達到7,500億美元（約人民幣48,750億元）。

　　筆者把以上預(yù)測值發(fā)給了半導(dǎo)體行業(yè)雜志一一《電子Journal》（已于2015年停刊），但被指責(zé)為“全球市場絕對不會發(fā)展到那么大”！幾乎沒有人認可筆者的觀點。但是，從2022年的6,000億美元的預(yù)測值來看，無論是筆者的預(yù)測值，還是那些批判筆者的人，似乎都低估了全球半導(dǎo)體市場。

　　筆者的第二次預(yù)測是在2021年1月份，當(dāng)時筆者基于以下因素：半導(dǎo)體出貨數(shù)量每年增長310億個、半導(dǎo)體出貨數(shù)量每十年增長1.3倍、半導(dǎo)體的平均價格為0.46美元（以上出自WSTS），預(yù)測到2050年全球半導(dǎo)體市場將會達到1兆123億美元（約人民幣65,800億元）。于是筆者將文章投稿給了EE Times Japan。但是，EE Times Japan認為“全球市場不會如此增長”！不過，如果2022年的全球規(guī)模超過6,000億美元的話，以上預(yù)測值絕對是保守的。

　　十年兩倍的定律

　　下面筆者做出第三次預(yù)測。接下來，我們看看1991年一一2022年期間的全球半導(dǎo)體市場推移表，1991年一一1993年的市場規(guī)模僅為600一一700億美元（約人民幣3,900億元一一4,550億元），1995年一一2002年增至兩倍，為1,500億美元（約人民幣9,750億元）。在十年后的2010年一一2013年，又增至兩倍，為3,000億美元（約19,500億元）。在十年后的2022年，應(yīng)該會增長至兩倍，為6,000億美元。（下圖9）

　　圖9：可以看出，全球半導(dǎo)體市場每十年增長兩倍。筆者根據(jù)WSTS的數(shù)據(jù)制作了此圖。（圖片出自：eetimes.jp）

　　可以說，全球半導(dǎo)體市場“每十年增長兩倍”。按照這種趨勢，可以很容易地預(yù)測出2050年全球半導(dǎo)體市場的規(guī)模。下圖10即為預(yù)測結(jié)果。全球半導(dǎo)體市場“每十年增長兩倍”，在2050年前后將會達到4兆8,000億美元（約人民幣312,000億元）。這是2022年（6,000億美元規(guī)模）的8倍。

　　圖9：2050年的全球半導(dǎo)體市場預(yù)測（修正版）。筆者根據(jù)WSTS的數(shù)據(jù)制作了此圖。（圖片出自：eetimes.jp）

　　諸位讀者如何看以上市場預(yù)測？如果筆者在去年（2021年）公布此預(yù)測結(jié)構(gòu)，可能沒有任何人會相信。但是，我們已經(jīng)步入TSMC一年投資440億美元的時代，因此以上預(yù)測很有可能會成為現(xiàn)實。

　　此外，即使到了2050年，完全不使用SADP的、僅用平面型晶體管形成集成電路的28納米制程依舊會是“甜蜜節(jié)點”。