“動(dòng)蕩之年”這句話在年復(fù)一年劇變的時(shí)代聽起來(lái)有些陳詞濫調(diào)，但我覺得2022年半導(dǎo)體行業(yè)的環(huán)境確實(shí)“動(dòng)蕩”了。讓我們按領(lǐng)域回顧過(guò)去的2022年半導(dǎo)體。

市場(chǎng)狀況突轉(zhuǎn)為衰退

除了對(duì)數(shù)據(jù)中心的積極投資和電動(dòng)汽車市場(chǎng)的擴(kuò)張導(dǎo)致需求快速增長(zhǎng)外，半導(dǎo)體市場(chǎng)由于供應(yīng)鏈?zhǔn)艿叫鹿谝咔榈挠绊?，已顯示出全球長(zhǎng)期供應(yīng)短缺的跡象。供應(yīng)鏈從2022年初開始放緩，入夏后進(jìn)入衰退。這種情況被視為臨時(shí)庫(kù)存/生產(chǎn)調(diào)整。

預(yù)計(jì)明年下半年將出現(xiàn)好轉(zhuǎn)并恢復(fù)增長(zhǎng)，但現(xiàn)在確定何時(shí)還為時(shí)過(guò)早。數(shù)據(jù)中心的旺盛需求、人工智能在多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，以及電動(dòng)汽車/自動(dòng)駕駛等增長(zhǎng)領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新加速，都將充分支持未來(lái)市場(chǎng)的持續(xù)擴(kuò)張。盡管當(dāng)前業(yè)績(jī)不佳，半導(dǎo)體公司仍在對(duì)未來(lái)增長(zhǎng)所需的研發(fā)和設(shè)備進(jìn)行大規(guī)模投資。尤其是在已決定提供超過(guò)527億美元的政府補(bǔ)貼的美國(guó)，企業(yè)正在迅速提高其“美國(guó)制造”的芯片制造能力。

以英特爾和臺(tái)積電開始在美國(guó)亞利桑那州建設(shè)新工廠為開端，TI（德州儀器）和美光也紛紛宣布在美國(guó)進(jìn)行大膽的資本投資。硅基半導(dǎo)體方面，重點(diǎn)投資300mm晶圓微加工技術(shù)和制造能力，生產(chǎn)也如火如荼。

隨著蘋果、AMD、高通、NVIDIA等無(wú)晶圓廠公司與臺(tái)積電、三星等晶圓代工公司合作的興起，雖然直到去年美國(guó)半導(dǎo)體制造業(yè)似乎都還在被外國(guó)主導(dǎo)，但在拜登政府的領(lǐng)導(dǎo)下，美國(guó)半導(dǎo)體好似在強(qiáng)大的后盾下起死回生。對(duì)美國(guó)至關(guān)重要的半導(dǎo)體制造產(chǎn)能正在復(fù)蘇。

半導(dǎo)體制造商受到地緣政治影響

美國(guó)政府對(duì)半導(dǎo)體的興趣表明人們?cè)絹?lái)越認(rèn)識(shí)到半導(dǎo)體技術(shù)是國(guó)家安全的重要戰(zhàn)略技術(shù)。俄烏沖突暴露了一個(gè)事實(shí)，即最先進(jìn)的武器裝備將極大地影響戰(zhàn)爭(zhēng)的進(jìn)程。現(xiàn)實(shí)情況是，先進(jìn)半導(dǎo)體本身的存在與否可能構(gòu)成安全的核心。特別是軍民兩用趨勢(shì)下，先進(jìn)半導(dǎo)體在安全方面的重要性與支持?jǐn)?shù)字社會(huì)的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)技術(shù)半導(dǎo)體的重要性不相上下。

半導(dǎo)體是美國(guó)當(dāng)前關(guān)注的焦點(diǎn)，美國(guó)政府制定CHIPS立法的動(dòng)作似乎非常迅速，更快的是收到它的半導(dǎo)體公司的反應(yīng)。積極游說(shuō)政府的包括英特爾在內(nèi)的SIA（半導(dǎo)體協(xié)會(huì)）會(huì)員企業(yè)在補(bǔ)貼獲批后立即宣布愿意投資。

我相信這個(gè)行動(dòng)的速度是美國(guó)半導(dǎo)體的力量源泉，美國(guó)半導(dǎo)體制造商并不是唯一行動(dòng)迅速的公司。令人印象深刻的是，半導(dǎo)體界傳奇人物張忠謀親自宣布臺(tái)積電亞利桑那州新工廠從5nm升級(jí)到4nm，并建設(shè)移植3nm制程的最先進(jìn)工廠的消息，是本月初宣布的。

拜登政府對(duì)半導(dǎo)體制造設(shè)備實(shí)施的嚴(yán)格出口限制，對(duì)中國(guó)國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體業(yè)務(wù)的增長(zhǎng)造成了重大打擊。由于這項(xiàng)規(guī)定，有報(bào)道稱駐扎在中國(guó)工廠的美國(guó)支持工程師被迫返回美國(guó)。除了從去年開始實(shí)施的尖端設(shè)備出口限制外，這種限制上游供應(yīng)鏈的策略已經(jīng)產(chǎn)生了顯著的效果。據(jù)近日?qǐng)?bào)道，中國(guó)已向世界貿(mào)易組織（WTO）提起訴訟，聲稱對(duì)中國(guó)出口尖端半導(dǎo)體的限制不公平。目前的事態(tài)表明，先進(jìn)半導(dǎo)體器件的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)以及大規(guī)模制造能力的話題明年將繼續(xù)向前發(fā)展。

日本2nm突然火爆

日本全面生產(chǎn)半導(dǎo)體也是今年的一個(gè)大話題的概念。在日本政府同樣大規(guī)模補(bǔ)貼后，日本突然決定效仿美國(guó)，臺(tái)積電和索尼集團(tuán)開始在熊本建設(shè)12/16nm產(chǎn)品工廠；豐田、NTT、電裝等投資了一家名為“Rapidus”的新公司。

最近，Rapidus 將與 IBM 合作，授權(quán) IBM 在其美國(guó)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的超先進(jìn) 2nm 工藝技術(shù)。據(jù)稱，與位于比利時(shí)的歐盟研究機(jī)構(gòu)imec的合作也已經(jīng)開始。

目前日本并沒有需要大量使用尖端半導(dǎo)體的大客戶，并且只有40nm的代工廠，與先進(jìn)工藝的差距大約在15-20年。因此，個(gè)人對(duì)于日本生產(chǎn)2nm的趨勢(shì)有點(diǎn)懷疑。但最近積電高管接受采訪時(shí)表示：“考慮建設(shè)日本的第二個(gè)晶圓廠。”并且，以建立大規(guī)模晶圓代工業(yè)務(wù)為目標(biāo)的英特爾公司的基辛格先生也在12月來(lái)到了日本。無(wú)論如何，有很多跡象表明，圍繞地緣政治的以半導(dǎo)體為中心的全球運(yùn)動(dòng)將在明年大行其道。

英特爾、AMD、英偉達(dá)情況如何？

AMD、Intel、NVIDIA這都在半導(dǎo)體的下行周期中受到了重創(chuàng)，但是它們又是非常不同的。AMD和英特爾形成了鮮明的對(duì)比。從今年的財(cái)務(wù)業(yè)績(jī)來(lái)看，AMD 的快速進(jìn)步與英特爾的長(zhǎng)期低迷之間的反差非常強(qiáng)烈。

在宏觀經(jīng)濟(jì)的影響下，PC CPU業(yè)務(wù)對(duì)兩家公司來(lái)說(shuō)都明顯放緩，在服務(wù)器CPU市場(chǎng)，AMD迅速增加的份額劃分了這個(gè)市場(chǎng)。自締造英特爾CPU黃金設(shè)計(jì)時(shí)代的傳奇人物帕特·基辛格(Pat Gelsinger)重返英特爾擔(dān)任CEO，距今已有兩年時(shí)間，至今仍未有結(jié)果。

似乎是因?yàn)殚L(zhǎng)期低迷，“基辛格魔法”消失了?；粮褚簧先蜟EO就吐槽的晶圓代工公司的成立至今沒有太大進(jìn)展，據(jù)悉負(fù)責(zé)該事業(yè)部的高級(jí)副總裁最近也辭職了。英特爾和臺(tái)積電在獲得美國(guó)政府的巨額補(bǔ)貼后，正在亞利桑那州興建新廠。另一方面，AMD繼續(xù)按照新品路線圖推介產(chǎn)品，與臺(tái)積電合作貼上了標(biāo)簽。

GPU 市場(chǎng)冠軍 NVIDIA 曾試圖收購(gòu) Arm 以期進(jìn)入 CPU 市場(chǎng)，但今年早些時(shí)候宣布放棄收購(gòu)計(jì)劃?；贕PU技術(shù)，長(zhǎng)期以來(lái)一直尋求增強(qiáng)其軟件資產(chǎn)的NVIDIA，如今在AI領(lǐng)域有著不可撼動(dòng)的存在。不過(guò)，這本身似乎已經(jīng)讓市場(chǎng)對(duì)英偉達(dá)收購(gòu)Arm持謹(jǐn)慎態(tài)度。今年，NVIDIA已經(jīng)開始向市場(chǎng)推出基于Arm內(nèi)核的全尺寸服務(wù)器CPU“GRACE”，完全可以預(yù)見，半導(dǎo)體行業(yè)利潤(rùn)率最高的服務(wù)器CPU市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)將進(jìn)一步加劇。

AI在數(shù)據(jù)中心和機(jī)器領(lǐng)域全面開花

在上述三家公司繼續(xù)在CPU/GPU領(lǐng)域展開激烈競(jìng)爭(zhēng)的同時(shí)，今年另一個(gè)值得關(guān)注的亮點(diǎn)是自主設(shè)計(jì)硬件在數(shù)據(jù)中心AI和機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域的推進(jìn)。

谷歌設(shè)計(jì)的TPU（Tensor Processing Unit）已經(jīng)是第三代了，為提高整個(gè)數(shù)據(jù)中心的吞吐量而設(shè)計(jì)的IPU（Infrastructure Processing Unit）和DPU（Data Processing Unit）都是以高速CPU為核心。它已發(fā)展成為數(shù)據(jù)中心 AI 和機(jī)器學(xué)習(xí)工作負(fù)載的加速器。

Graphcore、SambaNova、Cerebras 和 Tenstorrent 等新興企業(yè)正帶著他們自己設(shè)計(jì)的半導(dǎo)體設(shè)備進(jìn)入該領(lǐng)域。隨著臺(tái)積電等代工企業(yè)的出現(xiàn)，這也成為可能。

隨著人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)的快速擴(kuò)張，基于大數(shù)據(jù)的工作負(fù)載數(shù)量增加，數(shù)據(jù)流計(jì)算機(jī)時(shí)代似乎又回來(lái)了。這讓我想起了計(jì)算機(jī)科學(xué)家 Alan Kay，他說(shuō)：“如果你想認(rèn)真對(duì)待軟件，那么你應(yīng)該構(gòu)建自己的硬件。”