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芯片产业开始逆袭了?

2020年01月17日 10:43 次阅读

三星在晶圆代工市场虽然差距巨大,但依然立起了反超台积电的野心;RISC-V也凭借其开源特性,想打破Arm这些年巩固下来的嵌入式江山;AMD也乘着英特尔受阻而在奋勇追击。其实以上只是整个市场的冰山一角。 在芯片产业,还有很多的逆袭正在上演。

晶圆代工,三星的逆袭愿望

众所周知,台积电是最大的晶圆代工企业,凭借占有全球一半的市场份额遥遥领先于其他企业。更是抢先推出了7nm等先进工艺,建立了庞大的“朋友圈”。近日,台积电也公开了其下一步计划——据经济日报消息显示,台南市经发局在12日表示,台积电南科5纳米厂目前已进入试产,预计明年量产,3纳米新厂可望于明年动工,总计5纳米与3纳米投资额达1.15兆元。此外,台积电也强调,不只南科18厂将是历年最大投资金额的旗舰厂,未来5纳米和3纳米也将成台积电营收逾五成的最先进制程,是台湾及全球半导体产业极具重要的生产据点。

据最新消息显示,台积电(TSMC)董事会现已批准约66.2亿美元的资本拨款,用于建设新的晶圆厂,安装和升级具有先进技术能力和先进封装能力的设备,还有2020年第一季度的研发投入和持续资本支出。台积电董事会还批准了用于2020年上半年资本化租赁资产的资本拨款约1.061亿美元。

本来在台积电市场份额遥遥领先,技术也没有落后的时候,大多数人以为没有太多机会的情况下,三星却来势汹汹。

作为追赶者的三星,自2017年将其晶圆代工独立出来,就一直在试图抢占台积电的市场份额。据日本经济新闻11月12日报道显示,三星计划建立以“极紫外光刻”(EUV)为核心的量产体制,预计该计划将持续10年,力争在代工业务上赶超台积电。对此,三星副会长李在镕表示,公司每年会在该领域的生产设备和研发上投入1万亿日元。作为比肩半导体存储器业务的收益支柱,三星计划把代工生产业务打造为世界第一。

在三星第三季度的电话会议中,三星方面也提及了他们在晶圆代工方面的进展——三星表示他们的7nm EUV工艺将在Q4量产。此外,据韩媒报道显示,三星今年下半年将开始量产 6 纳米产品,明年上半年开始量产 5 纳米产品。 据悉,其5nm EUV工艺已经完成了流片,并且获得了新的客户订单,但是三星没有公布具体信息。5nm之后,三星还有改进版的4nm工艺,三星提到他们正在建设4nm晶圆厂的基础设施。此外,在三星今年的代工论坛上,他们也宣布 2021年3纳米产品量产路线图,将导入 GAA(Gate-All-Around) 工艺,采用新一代的晶体管架构。据悉,三星目前已将3纳米 GAE(Gate-All-Around Early) 工艺设计Kit发送给了客户。

芯片产业开始逆袭了?

按照三星的路线图来看,他们正试图通过利用EUV技术来与台积电在晶圆代工上进行竞争。另外,也有业界人士分析,三星在3nm工艺上采用了新的晶体管架构,加上EUV技术的加持,3nm将成为三星反超台积电的关键节点。

同时,在第三季度的财报上李在镕也再次强调其在晶圆代工上的目标:“继存储器之后,在包括代工生产在内的系统半导体业务领域也必将成为世界第一”。今年早些时候,据今年4月三星电子发布的系统半导体发展规划“半导体愿景2030”显示,三星计划至2030年在韩国投资73兆韩币,生产设备投资达60兆韩币,共133兆韩币,计划招聘系统半导体研发及制造专业人才1.5万名,期待提升系统芯片业务竞争力。

但根据市调机构报道,台积电和三星电子在2019年第三季度晶圆代工的市占比例分别为50.5%和18.5%,较上一季度,差距进一步拉大3%。以此看来,三星要想在晶圆代工领域上实现逆袭,并不是一件容易的事。

叫板索尼,三星谋划CIS

作为韩国的产业担当,三星的半导体野心不止晶圆代工,CMOS图像传感器市场龙头也是他们想冲击的一个目标。众所周知,在这个领域,领头羊索尼同样凭借超50%的市场份额稳坐钓鱼台。但三星作为市场中的第二名,也尝试撼动索尼在该领域中的地位。

三星在CIS领域的突破点在于智能手机对于摄像头的需求。根据南韩媒体《KoreaBusiness》的报导显示,LG所推出的智能手机V50S SynQ 前置摄影镜头,采用的就是三星的3,200 万像素图像传感器。报导还指出,三星的系统业务部已经确定LG 将成为其长期稳定客户之一。另外,受益于小米,Vivo和OPPO等中国合作伙伴的需求量增长,让三星的图像传感器业务有了挑战索尼的基础。

在产品方面,2019年5月,三星正式发布了全球首款6400万像素手机摄像头CMOS——ISOCELL Bright GW1。此外,三星还推出了ISOCELL Bright GM2传感器,4800万像素。据雷科技的报道显示,两者都采用了0.8μm单位像素尺寸,并将在下半年投入量产。另外,在汽车图像传感器市场,三星也有所图,据相关报道显示,三星已于8月开始批量生产业界首个 1,800 万像素图像传感器,且 2018 年 9 月开发的业界首款 0.7 微米超紧致型行动图像传感器,并已在 2019 年实现了大量生产。

三星在上月底公布第三季财报时也强调了CIS的重要性,据三星电子在第三季度财报电话会议中显示,为了满足不断增长的CIS需求,三星审查了半导体产能的总体优化,并计划从2020年第一季度开始提高CIS的产能。由于这种优化工作,三星预计给定的存货将在2020年上半年恢复正常。同时,三星也表示将继续管理资本支出以灵活地应对不断变化的市场状况,同时仍致力于中长期投资。

但索尼也不会坐以待毙。

据《日经》报道,自2018年,SONY的图像传感器市占率已逾50%,公司也有12年没有自建新厂。但SONY表示,随着未来5G网络普及,在无人车与工厂自动化方面,对图像传感器的需求只会更高。为此公司宣布,将在下一个会计年度投入1,000亿日元(约合9.18亿美元)建厂扩产,并最快将于2021年4月开始的会计年度投入生产。

目前,SONY每个月的产能为10万,SONY希望能在2021年3月时,把产能提升至13万。这一方面固然与公司看到的市场需求有关;另一方面,相信与三星的追赶也有一定的关系。

AMD :万年老二的逆袭

AMD与Intel,这又是一个存在已久的故事。但时至今日,似乎现状又有了新的变化。

根据德国最大的PC零售商之一MindFactory公布的10月份CPU处理器的销售统计报告显示,当月AMD处理器在MindFactroy占据着多达78%的份额,3.5倍于Intel。另外,来自韩国渠道商的统计显示,今年第三季度,AMD处理器的销量历史上首次超过了英特尔,双方份额分别是51.3%和48.7%。

同时,在这份报告中还有数据显示,三代锐龙在AMD总收入中占74%。由此可见,三代锐龙是AMD超越Intel的制胜法宝。据网易科技消息显示,有分析师称,锐龙3000处理器首次在工艺及性能方面都赢过了Intel处理器,尤其是在单核性能,AMD公布的数据显示锐龙3000处理器单核性能比酷睿i9-9900K都要强,虽然只高了1%左右。

此外,在第三季度中,AMD还推出了第二代AMD EPYC(霄龙)处理器。据其官方资料显示,AMD是第一家推出基于7nm技术的x86架构服务器处理器的制造商。第二代AMD EPYC(霄龙)处理器带有加倍核心密度和 IPC 优化,2 倍的整数性能结果,以及AMD之前服务器产品系列的4倍浮点性能。1 基于混合多晶片架构,此第 2 代 AMD EPYC(霄龙) CPU 将处理器内核与输入/输出 (I/O) 晶片解耦,提供独立的制造时间线,并确保两者都能按照自己的步调发展而不会相互制约。据其财报显示,目前谷歌、Twitter、戴尔、HPE、联想均采用了第二代霄龙处理器。

由此两款重磅产品的推出,今年9月,AMD又更新了其CPU、数据中心CPU及GPU架构路线图。据其路线图显示,AMD今年发布了7nm Zen2架构,2020年AMD将发布采用7nm+的Zen3架构,据悉该设计已经完成。

芯片产业开始逆袭了?

数据中心CPU上,第一代32核的Naples处理器已经上市,目前是64核的罗马处理器,Zen2架构,Zen3架构的是米兰处理器,已经完成了设计,Zen4架构的热那亚处理器。

   

而在Intel方面,第三季度的财报显示,这个季度Intel的PC业务下滑了5%。但同时,我们也需要注意到,Intel正处于从PC端转到以数据为中心的战略转型中,其多样化的产品组合意味可会拥有巨大的市场潜力。消息显示,Intel在其三季度的财报电话会议中表示,到目前为止,基于其第10代Core (Ice Lake)处理器的18个高级生产系统已经正式推出,预计2019年还将推出12个。从下个季度开始,Intel预计10纳米芯片也将从其位于亚利桑那州的工厂发货,这将增加Ice Lake处理器的供应。这两者之间谁更胜一筹,还远远没有到落槌定音之时。

Intel除了要面对AMD的竞争外,在基础架构上,Intel也要面临着另外一位“A”字头企业的威胁。目前全球的CPU架构,以Intel的x86架构和Arm的Arm架构为两大要角。一直以来,Arm都是以设计低功耗处理器见长,从而受到了移动端的青睐。x86则是在服务器市场以接近90%的市占率,建立了无与伦比的优势。而近几年来,相继有企业投入到了Arm架构服务器的怀抱中,也让业界嗅到了一丝突破壁垒的气息。

Arm服务器芯片蚍蜉撼大树?

正如前文所说,Arm服务器芯片厂商对Intel近乎垄断的市场垂涎已久。而按照厂商的介绍,Arm架构已经具备了进入服务器芯片的能力,众多芯片研发企业开始尝试采用Arm架构来研发服务器芯片。之前的一些报道中有显示,亚马逊华为都相继发布了基于Arm的服务器芯片。

近期,基于Arm架构的服务器又传来了新的消息。据Marvell官方消息显示,Marvell与微软协力将基于Arm的Thunder X2服务器成功应用于微软的内部工作负荷。 据悉,Thunder X2是Marvell第二代基于Armv8的服务器处理器,支持双路配置,并经过优化以便在Arm服务器上提供最高的计算性能,同时对IO连接、内存带宽及容量进行了平衡。

而日媒11月13日消息显示,Arm正在推进支持服务器的下一代Arm架构——Arm正在逐渐扩展当前的 Armv8架构,最终扩展的顶点被视为是通往Armv9的桥梁:对于Armv9 来说,CPU行业人士曾说过安全扩展是最重要的关键。Arm在Armv8.3之后的阶段扩展中专注于安全性,并被视为迈向Armv9的一步。

除了在架构上进行了升级以外,Arm在去年的TechCon大会上发布了新的Neoverse品牌,还专门为IoT基础设施和服务器芯片制定了明确的未来发展线路图。据半导体行业观察此前的报道显示,Arm目前的Neoverse系列是基于A72和A75内核的Cosmos平台,采用16nm工艺,AWS Graviton处理器就是基于这一平台开发的。Arm承诺未来3年内,Neoverse系列处理器每年将有30%的性能提升。今年的主打平台代号为Ares(古希腊神话中的战争之神), 2020年是Zeus(宙斯,众神之王), 2021年则是Poseidon(海王,宙斯之兄)。Neoverse处理器设计最高可以容纳256个内核,具有更快的存储器接口、芯片间互联带宽、安全特性,以及虚拟机等高性能计算所需要的技术。

在今年4月,也有报道显示,Arm投资了服务器芯片公司 Ampere,这进一步体现了他们对这个市场的关注。Ampere是英特尔前总裁蕾妮·詹姆斯在凯雷集团支持下建立并运营的一家公司,致力于Arm服务器芯片领域。Ampere在基于Arm64的基础上构建自己的内核和Ampere自己的设计,其产品可用于存储和服务器的超大规模云处理器。据悉,新公司已经推出了首款Arm服务器芯片。而最近苹果芯片高管创立的NUVIA,相信也是想用Arm服务器芯片从英特尔虎口抢食。

虽然Arm架构一直在不断更新,并不断有服务器厂商采用这种架构。但这依然是一条很漫长的路。据IDC统计数据显示,2019年全球范围内x86服务器达到185亿美元收入,而非x86服务器同比下降13.7%至13亿美元。可见当前x86服务器占据服务器市场主导地位依旧强势。

RISC-V的崛起,Arm如履薄冰?

在Arm试图从移动端走向服务器端的时候,Arm的后院似乎已经起火了。开源架构RISC-V正在以迅雷不及掩耳之势在全球掀起了一股旋风。

作为一款以开源为卖点的芯片,RISC-V拥有很大的优势,这不但吸引了国内的平头哥、芯来科技等一众厂商的高度关注。兆易创新也在早前发布了基于RISC - V架构的MCU。同时,台积电、三星也开展了RISC - V架构相关的代工业务。中国工程院院士、中国开放指令生态(RISC-V)联盟(CRVA)理事长倪光南也表示,中国5G兴起,物联网、大数据、边缘计算、区块链也都在蓬勃发展,对于开源芯片来说,这些都是非常好的应用场景。在新的领域,几种架构都是新进入的,RISC-V会有很大的优势。

在RISC-V这种凌厉攻势下,Arm也在求变。

他们不但正在修改其授权模式。在今年十月的Arm TechCon 2019上,Arm宣布将在部分CPU内核引入自定义指令功能,即客户能够编写自己的定制指令来加速其特定用例、嵌入式和物联网应用程序。在自定义指令功能中,Arm允许客户可以创建自己的加速算法,然后直接在CPU上运行。目前,Arm已经与许多合作伙伴达成合作以支持自定义指令,包括IAR Systems、恩智浦、芯科科技、ST意法半导体等。

结语

过去的几十年里,科技之所以能够获得翻天覆地的改变,与这些芯片厂商在上游的努力有很大的关系。但从1958年集成电路发明以来,我们也看到了整个产业发生了多次的变迁。无论是市场转变,还是技术创新,或者是对手的并购壮大,甚至是低价竞争。这个产业的从业者无时无刻不在面临着各种各样的挑战。尤其是在这个瞬息万变的时代,如果没能时刻高度关注市场,保持警惕,也许等到你看到变化的时候,这就不再是你所熟悉的那个“世界”。

但对这些厂商来说,在知道自己的挑战者在哪里之余,如何应对,也是保证企业能持续发展的根本。

责任编辑:ct

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AMD 600系列芯片组将搭配第四代桌面锐龙40...

一加型号IN2011新机获BIS认证,采用全线挖...

今年的一加8系列似乎会更早一些到来,并且看起来确有三款机型与我们见面。
发表于 2020-01-15 14:58 342次阅读
一加型号IN2011新机获BIS认证,采用全线挖...

从“量子”到“区块链”,中国商家盯上时髦科技词汇

但是,这并未阻止卖家投身使用这一科技时髦用语的潮流。这种趋势在去年10月显现出来,当时人们发现北京一....
发表于 2020-01-15 14:53 253次阅读
从“量子”到“区块链”,中国商家盯上时髦科技词汇

不知道温度传感器型号,只知道该传感器对应温度的函数,可以写程序吗?

发表于 2020-01-11 17:13 199次阅读
不知道温度传感器型号,只知道该传感器对应温度的函数,可以写程序吗?

4-20ma输出的芯片选型

最近想做一个4-20ma输出的设备,再网上看了部分资料,XTR116这类的芯片做 4-20mA 输出的特别多,于是做了一个,但...
发表于 2020-01-09 17:00 206次阅读
4-20ma输出的芯片选型

常用的位移传感器有哪些?

提到位移传感器,大家就会想到很多种,比如非接触的有激光位移传感器和超声波位移传感器还有接近开关。接触式的位移传...
发表于 2020-01-09 11:29 201次阅读
常用的位移传感器有哪些?

1T 8051指令流水线结构8位单片机,MCU

IC:     MS8003                MS8...
发表于 2020-01-08 09:40 352次阅读
1T 8051指令流水线结构8位单片机,MCU

模拟输出拉绳式拉线位移传感器/电子尺的选型方式

济南星峰自动化设备有限公司生产的拉线位移传感器有两种信号输出的,有数字量的拉线笔编码器和模拟量的拉绳电阻尺。而...
发表于 2019-12-31 10:13 302次阅读
模拟输出拉绳式拉线位移传感器/电子尺的选型方式

请问谁使用过MC2-CO-14一氧化碳传感器,求教个问题

求教谁使用过MC2-CO-14,资料资料的测试电路如下图: 这是个运算放大电路吗?放大了多少倍?!!?SIOUT是不...
发表于 2019-12-28 18:24 328次阅读
请问谁使用过MC2-CO-14一氧化碳传感器,求教个问题

内置MOS同步升压芯片

耐压30V,内置MOS同步升压芯片,封装是QFN20 ...
发表于 2019-12-25 17:49 481次阅读
内置MOS同步升压芯片