[原创] SEMI深度解读半导体产业的现状与未来

2019-07-26
14:00:11
来源: 半导体行业观察

作为半导体生产设备、材料的业界组织——全球半导体生产设备协会(SEMI: Semiconductor Equipment and Materials International)的负责调查和统计的负责人、董事Clark Tseng先生在7月中旬于美国召开的半导体设备、材料相关展览会“SEMICON WEST”及SEMI 市场研讨会(Market Symposium)上做了题目为《展望市场~关于Fab设备投资、生产设备、材料的预测》的演讲。

半导体业界的现状

据Tseng先生表示,SEMI以自身统计的数据和半导体业界市场调查公司统计的数据为基础,得出了以下关于全球半导体元件(Device)、半导体生产设备、材料的现状(主要是今年1月-5月的状况)内容,如下所示:

全球半导体市场的销售额实绩(2019年1月-5月的累计值)去年同比减少13.7%,从国家、地区来看,美国同比减少27%,日本同比减少12%,中国同比减少10%,欧洲同比减少7%,各地区都呈现减少趋势。

关于2019年的全球半导体市场,市场调查公司在2018年末~2019年初时间点预计2019年将会出现2.4%的正增长(包括WSTS的各家调查公司的平均值),在2019年6月前后预测值下调至负增长10.6%(平均值)。在此次演讲之后,Gartner也公布了其最新的预测值,也是同比减少9.6%,几乎每家调查公司的预测值都是负增长。

关于2020年的全球半导体市场,包括WSTS在内的所有的市场调查公司都预测为正增长,其平均值约为7.8%。

DRAM市场的销售额实绩(2019年1月-5月的累计值)去年同比减少33.4%。

关于台湾半导体行业2019年第一季度的实绩,Fundry同比减少12%,OSAT同比减少26%,Fabless同比增加14%。

2019年第一季度硅晶圆(Silicon Wafer)的出货实绩上期同比减少6%,去年同比减少1%(虽然是“速报值”,SEMI在7月23日公布的2019年第二季度的出货实绩比上期减少2.2%,去年同比减少3.6%。)

硅晶圆的2019年1月-5月的累计出货实绩去年同比减少3%。

2019年1月-5月的半导体生产设备的销售额实绩(累计)去年同比减少22%。从国家、地区来看,韩国同比下滑55%,欧洲同比下滑45%,日本同比下滑34%,台湾同比增加62%,北美同比增加44%,由此可“分胜负”!

2017年、2018年“存储半导体泡沫(Memory Bubble)”的时候,关于半导体、半导体生产设备的市场预测,各家基本都没有看透存储半导体价格的趋势、且不断高估其价格;步入2019年,形势巨变,存储半导体价格不断下滑、且看不透不断持续的中美贸易摩擦,各家又低估存储半导体的价格。其结果就是存储半导体的市场状况即使在2020年也看不到任何回复的“苗头”。

在半导体行业,库存过剩、需求低迷、中美贸易摩擦、尤其是以Huawei为首的多家中国企业被制裁等令人担忧的情况、再加上日韩半导体材料出口的限制等状况的出现,对于市场情况的预测越来越难,对于未来的预测更是难上加难。

半导体前段工序Fab的设备投资动向

SEMI调查的半导体前段工序Fab的设备投资动向如图1 所示(历年推移和2019年、2020年的预测)。关于2019年的设备投资,SEMI在2018年的SEMICON WEST中提到“去年同比正增长”,后来,又慢慢下调其预测值,在2019年第一季度预测去年同比减少14%,然而这次又预测下滑20%!SEMI列举了短时间内半导体业界的需求低迷、供应链整体的过剩的库存等理由。但是,其对2020年的预测却是2位数的增长!关于这个2位数的增长,据SEMI透露,是由于存储半导体领域的设备投资再次兴起、中国大陆计划中的半导体Fab稼动带来的设备投资。也就是说,在2019年第一季度,SEMI预测2020年的设备投资将会比2019年增加27%,而最新的SEMI的预测又在27%的基础上稍微下调了一些。

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图1: 全球半导体前段工序Fab的设备投资额推移(2010年-2018年的实绩、2019年和2020年的预测值。)(图片出自:SEMI)

存储半导体领域的设备投资

关于存储半导体领域的设备投资的推移如图2所示(历年的实绩和2019年、2020年的预测,NAND和DRAM分开统计)。存储半导体厂家在“存储半导体泡沫”膨胀的2017年、2018年以3D NAND为中心进行了大型投资之后,受到泡沫的影响,2019年的投资额将会推迟到2020年,预计2019年的DRAM和NAND的投资额都比去年同比减少40%以上。为此,在2020年,DRAM、NAND的投资额都会出现增长,很有可能在尖端工艺(Process)DRAM生产方面采用EUV Lithography技术,为此SEMI预测可能出现巨额投资。

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图2: 存储半导体领域的设备投资额推移、每年增减对比(历年的实绩和2019年、2020年的预测。 )(图片出自: SEMI)

Fundry和Logic方面的设备投资

Fundry和Logic Device方面的设备投资的推移图如图3所示(历年的实绩和2019年、2020年的预测,尖端Device和Legacy Device分开统计)。此处所言的“Legacy Device”,指的是:2014年-2016年期间,采用了比32nm还旧的工艺生产的元件;2017年-2020年期间,采用了比22nm还旧的工艺生产的元件。

关于用于尖端元件的2019年的设备投资,将会出现大幅度增长,可谓是与存储半导体形成鲜明对比!由于7/10nm工艺的增产而进行的投资、为采用EUV而增加的投资都将会持续下去,所以说尖端元件方面的投资起到了“带头”作用。

另一方面,用于成熟工艺方面的投资呈现稳定趋势,在中国的投资集中在20nm的生产、200mm产线。据SEMI预测,由于虚拟货币挖矿设备的市场情况还没有恢复,所以现时间点难以预测其设备投资的趋势。

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图3: Fundry和Logic Device方面的设备投资的推移、每年增减对比(历年的实绩和2019年、2020年的预测。 )(图片出自: SEMI)

各种产品的生产能力

2019年的各种半导体产品的Fab生产能力如图4所示,据预测,Fundry为32%,存储半导体为29%,离散元件(Discrete Semiconductor)为14%,光电子(Opto electronics)为8%。

图4的右侧是2020年第四季度与2018年的第四季度的生产能力的比较(今后2年内生产能力将会增加多少?)的排名。据预测,增长最明显的是NAND为20%,其次是光电子(包括Logic、Opto复合元件、CMOS图像传感器、传感器)为19%,离散元件、功率半导体(Power Device)为14%,Fundry为115,MEMS为10%。也就是说,2019年全球半导体的生产能力约为2,300万个/月(以200mm晶元换算)。

据SEMI预测,300mm Fab的数量会持续增加到2023年,全球半导体工厂的生产能力也会以年均7%的增长率增长,所以期待今后还会有持续性的设备投资。

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图4: 2019年各种半导体产品的Fab生产能力预测(左)、未来2年内各种半导体产品的生产能力的增长率预测值(右)(图片出自: SEMI)

2019年的半导体生产设备、材料市场将会如何呢?

迄今为止的半导体生产设备、材料市场的动向

从过去30年的半导体生产设备、材料市场的销售额的推移表来看,关于生产设备,在20世纪90年中期200mm产线呈增长趋势、2010年前后的300mm产线的增长带动了销售额增加,而这期间的2000年,受到了所谓的“IT 泡沫”的“恩惠”,可以说半导体生产设备呈现了“异常增长”!但是,时间再后推16年,其销售额从未超过过2000年的销售额,可以说半导体生产设备领域呈现了“狂涨暴跌”情况。期间,半导体的生产能力虽然有提升,设备的销售额之所以没有提高,这是由于设备的“吐出量(Through Up)”、生产半导体元件的良率有了极大的提高。但是,由于受到2017年-2018年的“存储半导体泡沫”的影响,市场情况急剧变化,半导体设备市场急剧扩大,又刷新了历史新高值!

另一方面,材料市场的增长没有赶上“IT 泡沫”时的半导体设备的增长;材料市场的下跌也没有赶上“雷曼事件(Lehman Shock)”时半导体设备的下跌!1987年以后的25年,基本上是保持稳定的增长,虽然有一段时间曾经规模扩大、超过了半导体设备市场,但是受到降价压力等影响,2010年以后销售额基本呈低迷趋势。在材料市场中,规模最大的硅晶圆的平均销售价格在2007年/2008年达到顶峰后持续走低,整个行业的销售额都呈现下滑趋势。但是,受到2017年、2018年“存储半导体泡沫”的“恩惠”,晶元(Wafer)不足、平均销售价格上涨、同时出货数量增加,所以整个业界的销售额在2017年同比增加21%,2018年同比增加31%。

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图5: 过去30年半导体生产设备市场、半导体材料市场的推移。 (图片出自: SEMI)

2019年和2020年的半导体生产设备市场

关于2019年的生产设备市场,SEMI在2018年末的Semicon Japan上提到,将会比2018年减少4.0%,下滑至595亿8,000万美元(约人民币4,051.44亿元),而在SEMICON WEST上又提出2019年将会比2018年减少18.4%,减少至526亿8,000万美金(约人民币3,582.24亿元)。关于2020年的预测值,据SEMI预测,将会比2019年同比增加11.6%,增至587亿8,000万美元(约人民币3,997.04亿元)。

图6是在2019年6月份前后对各种半导体生产设备的进行的市场预测。晶元工艺(Wafer Process)处理设备同比下滑19.1%,下滑至422亿美元(约人民币2,869.6亿元),其他的前段工序设备(Fab Facility、结晶·晶元生产设备、Mask·Reticle生产设备等)同比减少4.2%,减少至26亿美元(约人民币176.8亿元),组装、封装设备同比减少22.6%,减少至31亿美元(约人民币210.8亿元),测试设备同比减少16.4%,减少至47亿美元(约人民币319.6亿元)。

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图6: 各种半导体生产设备的市场推移和2019年、2020年预测。 (图片出自: SEMI)

也就是说,2017年、2018年的半导体设备的销售额总额、各个类别的销售额都刷新了历史新高值(测试设备除外)。测试设备在2000年刷新了历史新高值为92亿美元(约人民币625.6亿元),至今都没有超过92亿美元。

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图7: 各国家、地区的半导体生产设备的市场推移和2019年、2020年的预测值。 (图片出自: SEMI)

2019年和2020年的半导体材料市场

关于半导体材料市场,据SEMI预测,2018年比2017年同比增加11%,增至520亿美元(约人民币3,536亿元),2019年的增长率基本为0%,2020年同比增加3%。

其中,关于半导体前段工序Fab材料的市场规模,2018年虽然比2017年增加了16%,2019年基本没有变化,为326.5亿美元(约人民币2,220.2亿元),2020年同比增加4%。 据SEMI预测,在前段工序的Fab材料市场上,增长最明显的就是硅晶圆(Silicon Wafer),2018年同比增加31%,增至121亿美元(约人民币822.8亿元),2019年同比减少1.5%,2020年同比增加3.7%。 此外,关于封装(Packing)材料市场,2018年同比增加3%,增至197亿美元(约人民币1,339.6亿元),2019年基本与2018年持平,2020年同比增加2%。

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表1: 半导体前段工序的Fab材料市场销售额预测。 (图片出自;SEMI)

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表2: 半导体封装材料的市场销售额预测。 (图片出自: SEMI)

总结

SEMI虽然大幅度下调了2019年的半导体元件的市场预测值,其主要原因是2019年下半年的贸易摩擦、地区政治原因等不确定因素和不透明的市场情况。短期范围内(Range),需求的疲软、库存数量虽然“手持市场动向的钥匙”;但从长期来看,由技术革新带来的新技术层出不穷,未来的预测应该是乐观的。

此外,关于2019年Fab设备投资、生产设备市场,据SEMI预测,存储半导体行业的设备投资应该会暂时“冻结”或延迟;关于Fundry、Logic方面的投资总额,会由于7nm的量产、5nm的量产准备而有所增加。2020年存储半导体的投资会“再度花开”、中国大陆的新设备投资也会增加,所以投资额将会有两成左右的增长。

此外,关于2019年半导体材料市场的预测,与2018年(同比增加11%)相反,虽然短期内会由于客户降价的要求,而不会出现明显增长,但2020年会出现一定增长。

虽说材料的使用量要看稼动率,但据预测Logic和Fundry都将会出现稳定的投资、较高的稼动率,因此,可以说存储半导体市场恢复之时也是其掌握市场关键要素之时。

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表3: 2018年半导体元件市场的销售额、半导体生产设备市场的销售额、半导体材料市场(Wafer Fab材料、Packing材料)的销售额实绩&2019年、2020年的预测值,以及每年的增减比例。 (图片出自: WSTS、SEAJ、SEMI)

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