版主信息与通信 2024-06-28

论道人工智能如何变革半导体供应链，集微半导体分析师大会智引“芯”质未来

汇聚全球智慧，共话“芯”未来。2024年6月28日，第八届集微半导体大会在厦门国际会议中心酒店举办。第四届集微半导体分析师大会暨第二届全球半导体产业策略论坛作为大会核心论坛之一，通过集结全球顶尖分析师与行业专家，共论全球半导体发展变局、半导体供应链最新趋势以及人工智能如何革新半导体行业等焦点“芯”质议题，呈现出一场精彩纷呈、跨越边界的国际性交流盛会，并在高朋满座中获得与会嘉宾的一直认可与肯定。

禾漮国际顾问有限公司总经理王竹君（Grace Wang）应爱集微之邀，担任本次分析师大会的主持人。她在开场致辞中表示，“众所周知，我们正在进入人工智能时代，同时一直在寻找未来5到10年的下一个关键增长领域。根据集微咨询（JW insights）的最新预测数据，在人工智能和汽车应用推动下，到2028年，全球半导体市场营收将达到8000至1万亿美元。在这之前，成熟制程供应过剩的问题可能在2025年将更加严重，同时很多不确定性的事情将被改变。我们期待找出更多发展机遇，这也是大家现在汇聚一堂的原因。”

人工智能正革新半导体供应链和消费市场

随着AI技术迅速迭代及应用，半导体消费市场正发生显著变化。Counterpoint Research副总裁Neil Shah在名为“人工智能将如何彻底改变从云端到边缘的半导体消费市场”的主题演讲中表示，“随着人工智能技术持续演进以及芯片工艺越来越先进，半导体具有越来越多的能力驱动和训练越模型，同时人工智能的整体生态系统也在持续进化。目前，人工智能推动服务器占据半导体应用的主要来源，而未来智能手机、个人电脑和汽车将成为边缘设备应用价值最高的三大半导体消费来源。”

目前，整个大模型生态系统的生态系统的云部分已经取得较好发展，并且呈现向边缘转移的趋势，这使边缘设备计算将越发重要。Neil Shah认为，在巨大的算力需求下，今年服务器、智能手机和笔记本电脑三个关键类别的计算半导体达到了约4470亿美元，到2030年预计将消耗1万亿美元的计算半导体。随着在边缘计算方面的投入持续增多，这一数据还将快速增长。而先进的计算和内存等技术升级，是推动大多数应用和服务发展的关键因素。

同时，AI技术正在深刻影响半导体供应链发展。Silicon Valley Research Initiative(SVRI)常务董事Eric Bouche在名为“人工智能时代: 如何改进设备和材料的半导体关键需求”的主题演讲中表示，“工业4.0或第四次工业革命的特点是将数字技术集成到制造过程中。对于人工智能半导体，这意味着它们必须设计成与这些数字系统无缝集成，从而实现更智能、更高效的制造过程。利用机器学习和自动化的半导体制造设备可以提高效率并缩短交货时间，而半导体工业4.0的特点是几种相关尖端技术的融合，可以协同建立了一个无缝互联的制造生态系统。”

其中包括定制化和原型开发：人工智能应用通常需要定制芯片设计。缩短从设计到生产的时间至关重要。先进的制造技术：利用极紫外(EUV)光刻和3D集成等先进技术可以显著加快生产速度。灵活的开发过程：支持设计、制造和测试过程的灵活性，以快速适应市场需求。

到2028年，采用人工智能调度软件可能会将交货时间缩短8%，而实施准时库存管理等敏捷制造原则可能会进一步缩短交货时间5%。Eric Bouche表示，“未来世界经济科技发展需要更多更好的AISoC，同时半导体制造业现在需要更好、更便宜的工业4.0材料和设备。其中，通过人工智能的协同效应，中国材料装备行业可以获得可观的市场份额。”

此外，IAAN Corporation常务董事Kyn Min Cho在题为“如何通过人工智能数字孪生工厂革新半导体供应链”的演讲中，同样提及了通过3D仿真技术建立虚拟晶圆厂的概念，即通过建立结合2D/3D设计、AI、XR和ICT技术的工业数字孪生平台，在工业设施的整个生命周期中实现集成KPI，能够大幅提升效率和降低成本。他还指出，预计2025年数字孪生市场规模将达到358亿美元，复合年增长率为37.87%，而由此带来的经济价值将达近4-11万亿美元。

全球半导体产业短期内增长或大幅提速

历经2023年低潮，全球半导体产业如今正步入复苏态势。Future Horizons Ltd总裁 CEO Malcolm Penn在名为“展望2024及未来全球半导体的发展与变局”的主题演讲中表示，作为具有强周期性的产业，半导体在周期性的涨跌中会有“黄金交叉”和“希望交叉”，因而需要密切关注数据、涨跌趋势，并时刻保持警惕。而在长期趋势线中，过去40年来，每年半导体的增长率保持在8 % 左右。

Malcolm Penn指出，尽管现在半导体产业高于长期趋势线，但产能已经远超过了行业增长水平。即使市场需求回到应有水平，目前的产能也出现过多，并且在未来一段时间内都会成为一个大问题。“无论如何，平均售价的上升为半导体产业的复苏奠定了基础，我们预计今年全球半导体市场将增长5%左右，但第一季度的表现非常疲软，导致今年剩余时间内的增幅将达三倍。从长远来看，半导体行业具备良好增长前景，因为总有很多新创造新发明，这将使其他产品变得更智能、更有益、更有用，但推动及改变市场的因素包括技术、立法、结构性、多样化等等。”

目前，业界要全面把握半导体周期性波动难度极大，而现有的费城半导体指数等大多数指标只聚焦于二级投资市场。对此，爱集微咨询（厦门）有限公司咨询业务副总经理赵翼在《集微·国联安全球半导体景气度指数介绍》主题演讲中表示，“集微·国联安全球半导体景气度指数”致力于打造半导体ETF“投资之锚”和“专业陪伴”，通过搭建半导体行业景气度交流与服务平台，提供前沿洞察研究和景气度衡量工具填补行业空白，进而助力投资人更好地适应市场趋势与行业律动。

赵翼表示，集微·国联安全球半导体景气度指数是一只综合反映“全球+中国”“基本面+情绪面”等一系列半导体行业景气度指标的指数，并且具有显著的四大特点。

第一，全面。指数反映基本面、二级市场情绪同时，产业链覆盖完整，包括从设计、制造到封装测试，从终端销量到设备采购的全产业链。第二，科学。指数既反映短期月度环比变化，也体现周期同比变化，更充分展示半导体季节性波动；不仅有公开数据，更结合线下调研及分析师研判。第三，直观。指数以50作为荣枯线，更直观反映行业景气度变化。第四，丰富。除指数外，还包含详细的分析报告；不仅是月度常规报告，更有季度详细报告。

关注全球半导体市场演变，下游消费市场的发展态势举足轻重。GfK 供应链及产业市场研究分析师Elliot Lin在发表的“便携式通信设备的全球市场需求和不断变化的消费行为分析”主题演讲中表示，在经历了2023年的磕磕绊绊下滑6.2%后，全球便携式通信设备市场今年将平缓增长1.5%，但由于北美和西欧的不确定性导致不利因素仍然存在。

在行业趋势方面，据调查，超过70%的消费者使用智能手机的时间超过2年，更换周期的延长对全球智能手机需求构成了不利影响，但高端特色产品的发展趋势仍在持续。其中，中国消费者购买力的恢复将会持续，而高端市场的竞争继续加剧。在新兴地区，5G智能手机市场份额扩大，普及率将在2024年第四季度达到46%，同时配置升级和高端化趋势等将推动ASP上升。

Elliot Lin进一步称，“人工智能正在提振智能手机市场，但在智能手机中集成AI技术需要对智能手机硬件进行全面升级。2024年，人工智能智能手机将占据19%的市场份额，全球销量将达到2.171亿部。同时，全球平均DRAM将达到7.3GB。由于12GB/16GB在中高端机型的普及，预计今年增长率将进一步扩大。此外，2024年OLED渗透率将达到53%。过去几年，高端市场推动了OLED渗透率的增长，而中端市场将成为今年的主要推动力。”

中美印三国半导体产业各路“演进”

毫无疑问，AI与汽车正成为半导体市场增长的关键动能，而中国市场至关重要。Techlnsights中国市场研究总监Kevin Li在名为“2024 02中国市场最新预测: 汽车半导体需求、驾驶舱整合与生成式人工智能”的主题演讲中称，到2030年，纯电动汽车(BEV)的半导体含量将是传统汽油或柴油汽车的1.7倍左右。从2023年到2028年，纯电动汽车预计将成为汽车半导体需求增长最快的车型(CAGR为23%)，其次是插电式混合动力汽车(10%)和轻度混合动力汽车(8.4%)。

此外，生成式AI将车载人机交互从最初基于规则的机械交互时代，发展到基于AI的智能交互时代。整车厂纷纷采用大型车型，通过自主研发或外部合作，改善车内交互的用户体验同时，OEM的大型模型产品能力主要集中在会话对话、个性化推荐、内容生成、多模式交互等方面。Kevin Li指出，其中有待改进的方面，包括交互的流畅性、功能的实用性、个性化服务的准确性、生成内容的质量。

至于中国新能源汽车市场的机遇与挑战，Kevin Li表示,，“首先，在去全球化新能源汽车市场中，全球整车厂推出针对中国市场的新能源车型，如大众、通用、丰田等，而中国车型在美国和欧洲市场面临一些附加要求的挑战。其次，OEMs正在成为Tier 1S。其中，部分国内整车厂已成为其全球合作伙伴的一级供应商，提供整车平台、软硬件集成。例如小鹏和大众，零跑汽车和Stellantis，上汽和奥迪及通用汽车等。而在鸿蒙智能出行联盟(HIMA)框架下，一些中国汽车制造商正在为华为提供OEM服务。另外，至于未来增长空间，中国汽车市场则面临降低成本同时保持竞争力，燃油车与新能源汽车的平衡点和去全球化等挑战。“

在AI芯片领域，部分美国企业正在引领行业发展。D2D Advisory咨询公司CEO Jay Goldberg在名为“关于英伟达GB200、苹果以及AIGC未来发展预期”的主题演讲中表示，人工智能的迅速发展正在深刻改变科技行业，例如软件公司正在使用AI大模型以及各种不同的基于神经网络的系统来升级其软件，从而降低客户服务或总体成本，以及改进推荐引擎、搜索引擎和广告匹配引擎等。

在芯片企业层，英伟达近年来选择押注在人工智能上，取得了前所未有的成就，同时通过CUDA软件平台建立起了坚固的护城河。Jay Goldberg称，“英伟达每年都会发布一款新的GPU，保持这种速度很难，但他们做得很好，不仅实现在AI芯片占据80%以上的市场份额，而且以全新Blackwell架构打造的GB200与B系列AI芯片获得客户大量导入，呈现供不应求盛况。虽然面临谷歌等公司的挑战，但预计英伟达的主导地位短期仍将持续。”

至于苹果公司，尽管其在大举加码AI提供相关产品服务，但找不到向用户收取人工智能费用的方法，这对整个业界而言也是重要难题。Jay Goldberg称，实际上，产业界花了很长时间才找到使用人工智能的方法，并确认它是一种非常重要的工具，但还需要进行大量实验才能了解和验证其功能，以在未来打造出更多创新、有趣、好玩的产品。

作为新兴市场，印度半导体产业的快速发展正引起广泛关注。Arvind Consultancy CEO Sanjeev Keskar做题为“印度-从半导体芯片设计转问芯片制造”的演讲。Sanjeev Keskar介绍，预计到2026年，印度半导体市场规模将达到6400亿美元。预计到2028年，电子系统设计与制造业（ESDM）市场规模将达到4000亿美元，由此带动的相关市场机遇将达到5万亿美元。

Sanjeev Keskar表示，“印度保持较高GDP经济增长速度（7%），到2030年印度将成为全球领先的劳动力规模市场（10亿）。同时，印度政府在CMOS、显示、化合物半导体等领域推出了一系列推动建设半导体晶圆厂的激励补贴政策资金扶持政策，上述领域印度政府补贴50%、邦政府补贴20%资金。”

半导体供应链在复杂演变中重塑

在技术、资本、市场、库存和国际地缘等因素交织下，全球半导体供应链正在进行新的重塑。M2N TechnologyLLC创始人&CEO Doug Sparks在名为“2024年半导体供应链的最新现况”的主题演讲中表示，为了改善半导体基础设施，中国去年承诺拔款270 亿美元，美国芯片法案的520多亿美元开始分配资金，欧盟预计拨款470亿美元，印度近期宣布投资150亿美元，同时日本、韩国等都在加大投入，而这一切都与半导体供应链相关。

Doug Sparks表示，“尽管半导体投资力度加大，但全球供应链正在分裂成较小的区域或国家供应链，越来越多的贸易限制、禁令、法规和关税被用来迫使供应链企业做出新的采购计划。而至少在2022年，全球半导体供应链中约有92 %被美国及其政治盟友有效控制，例如美日本荷兰等国合作控制无论是IC设计、晶圆厂设备、材料、前端、制造，还是SAT或后端组装、制造等。”

目前，近岸外包和友岸外包、盟友外包的组合正被用于构建全球新的第二套半导体供应链，同时日本、美国、欧洲、新加坡大量采用中国台湾和韩国公司的高端晶圆厂制造能力，而中、美、欧、日、韩、印和中国台湾等国家和地区正在投资数十亿或成百上千亿美元，以增强其半导体基础设施。未来，这一趋势将会延续，并在供应链中寻求进一步的国有化和区域化。

进一步来看，在半导体材料领域，ESG Flagship/Linx-consulting总裁总经理Andy Tuan在名为“全球半导体材料供应链的最新趋势”的主题演讲中表示，全球半导体供应链库存指数在2023年持续出现下滑走势至Q4达到健康水平，而投片产能预计未来两三年内将持续上涨。为了应对日益增长的需求，打造高性能的系统芯片成为大势所趋，这也意味着芯片将使用更多新材料。

但与过去几年相比，晶圆制造商的平均利用率在全球范围内可能会降低，如果他们真的将所有宣布的产能投入生产，那么许多晶圆厂要么闲置，要么利用率不足。因此，从需求方面来看，全球材料市场将出现一些调整。Andy Tuan称，目前，半导体材料的产量仍然较低，同时正在发生更多行业整合，这要求供应链必须在新的投资方面平衡其技术能力基础设施，而领先的企业存在“赢家通吃”的机会。

Andy Tuan进一步表示，“全球半导体供应链的挑战在于效率越来越低，成本越来越高，因为世界各地都试图扩建产能自给自足，这会导致产能过剩，同时环境控制法规将变得更加严格以及当前的一些国际地缘风险，也给材料行业带来一定限制。但今年以来，半导体材料行业确实出现了一些复苏的机遇，高性能计算机、人工智能将正推动一些新的增长需求以及相关投资和技术迭代。未来，通过整个供应链的大力协作，有望延续这一增长态势。”

此外，TECHCET高级研究主管Mike Walden发表题为“支持技术增长的关键:半导体材料与市场”的演讲中称，2024年的经济走势将实现软着陆和缓慢复苏，全球半导体市场前景乐观，同时也将拉开半导体巨额投资的序幕，2023-2028年，全球资本支出总计将达到5320亿美元，其中，来自美国、中国和韩国的半导体投资将占据80%。

Mike Walden表示，“在半导体材料方面，将实现市场恢复后的可持续增长，芯片厂的扩建是推动材料市场向前发展的关键因素，2024年预计半导体材料市场规模将超过720亿美元，20208年将达到870亿美元，2023-2028年整体市场的复合增长率为5%，先进材料市场的复合增长率将超过10%。”

Chiplet将成引领行业增长关键技术

在当前全球半导体复苏中，存储芯片的发展尤为重要。Neumonda/APIS4-创始人&CEO Marco Mezger发表题为“存储器市场动态:DRAM测试的未来”的演讲。Marco Mezger表示，全球半导体市场规模在未来十年扩大一倍。

但作为半导体产业的重要组成部分，由于存储厂商的投资减少，导致相关设备投资降低。虽然生成式AI的出现一定程度上提升了对于存储的需求，但更多体现在HBM领域，除HBM外，2024年存储相关的设备收入预计同比降低17%。对于Dram测试设备，Marco Mezger认为，需要解决好重量、成本、易操作、功耗以及灵活性等方面的挑战。

显然，半导体设备是整个产业发展的必不可少的“利器”。D-SIMLAB Technologies联合创始人&首席业务发展官Marco Mezger做题为“半导体前端制造中的产能规划和物流优化关键”的演讲，从半导体制造和数字孪生、提高生产过程中的可预测性、AI赋能等方面分享了关于优化半导体制造流程提高效率的观点。

Marco Mezger指出，“由于受到成本、复杂性、周期等因素影响，如今的半导体晶圆制造日益充满挑战，因此，通过模拟仿真晶圆厂的运行过程，包括物料流转十分必要，基于数字孪生的虚拟晶圆厂也成为产业所需。而随着AI的发展与数字孪生的有效结合，晶圆制造环节中的大量数据将对于AI大模型的训练非常有价值，从而能够显著缩短制造周期（30%以上）降低成本，增加收入（10%）。”

与此同时，Chiplet将成为引领半导体未来增长的关键技术路径之一。TechSearch总裁Jan Vardaman在名为“小芯片在先进封装中的作用”的主题演讲中表示，对性能的需求意味着更多的晶体管，更大的芯片，更高的硅成本，但制造一个大模具的成本变得不经济。应对功耗、性能、面积和成本挑战，小芯片（Chiplet）是重要的解决方案。与SiP或传统MCM的不同之处在于，Chiplet是一种新的设计理念，即从“以硅为中心的思维”到“系统级规划”和“集成电路与封装协同设计”的转变。

Chiplet的特性包括，芯片设计开源；可定制的封装级集成芯片到芯片互连和协议连接，来自可互操作的多供应商生态系统；分层协议；支持不同的数据范围、宽度、凸距和通道范围，以确保尽可能广泛的互操作性；可以通过在专有接口和UCIe接口之间合并协议转换层以与UCIe的专有接口一起使用。目前，AMD、英特尔等公司均在大力推进Chiplet技术在先进封装的采用，例如AMD用于AI的Instinct MI300采用台积电SoIC工艺，在3D混合键合结构中集成了5nm GPU和CPU逻辑堆叠等。

Jan Vardaman表示，“小芯片时代已经到来，而且将对IC设计和封装的协同设计至关重要。其中，采用异构集成的高性能计算先进封装将包括Chiplet，层压（或积层）基板，硅中介层（2.5D），扇形输出RDL（含桥接选项），以及层压板中的嵌入式桥接。但没有单一的解决方案是答案，所有选项都需要构筑基底。此外，未来业内也将需要继续开展热、测试和计量方面的工作，以及采用第三方小芯片的标准。“