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新技术世代即将来临，存储器依然炙手可热

2018-12-24 14:28:00 2623 存储器半导体

0 过去存储器与晶圆代工业大致上可以说是「楚河汉界，井水不犯河水」。但在即将来临的时代，存储器业者觊觎占了全球65%的非存储器市场，而存储器技术从过去的DRAM、3D NAND，正逐渐走向磁阻式存储器(MRAM)等完全不同模式的新技术。MRAM虽然还没有真正量产，但技术上读写速度已达20ns，甚至略优于DRAM，前景看好。这些新技术的推进，打破原先的产业格局，每家厂商都想抢得先机，鸭子划水般的投资暗暗给全球半导体业带来重大的改变。不仅原本的存储器大厂虎视眈眈，*的晶圆代工大厂不会缺席，甚至中国也想弯道超车。 2018年前十大半导体业者营收预估至于谁会领先达阵？当DRAM因为技术极限而可能成为消费商品时，倚赖投资的中国半导体大厂是否会后来居上，而在美国智财权的紧箍咒下，中国如何成为多元应变的孙猴子呢？这些都是2019年观察产业的重点。存储器与晶圆代工产业跨界经营由于DRAM最新制程转换不易，服务器等需求依然畅旺，Mobile DRAM的装载量持续扩大，都给2018年DRAM的商机带来足够的支撑。3D NAND的多层化，既是进入障碍也是商机的来源，但非存储器的商机仍然占了半导体市场的65.5%。如果瞄准未来的市场，CMOS影像传感器(CIS)、行动AP与车联网等三大需求依旧是市场的保证。更重要的是台积电、联电称雄晶圆代工业，自然会多元耕耘，不让他人染指。但三星电子(Samsung Electronics)与SK海力士(SK Hynix)都有分散业务过度集中于存储器的策略，中国的IC设计业也开始超车，系统IC与晶圆代工的竞争依然波涛汹涌。 2017年全球存储器市场为1,303亿美元，比2016年的713亿美元暴增82.6%，估计2018年仍维持26.3%的成长率。在市场的驱动下，南韩两大存储器体业者的资本支出也持续扩大，直到2018年底才出现减缓的趋势。另据SEMI资料，全球半导体材料市场将从2017年的247亿美元，增加到2018年的278亿美元，成长率12.7%。从2016年开始的半导体高峰期，延续到2018年底，半导体业者也顺势推舟，在资本支出上更进一步的提高。对照存储器业者2016年的资本支出为243亿美元，2017年达到401亿美元，2018年预估为440亿美元，也可以理解全球的半导体产业正在投资的高峰期。但美中贸易纷争是破坏市场稳定发展的重大变量，2018年底三星的人事布局、扩张策略趋于保守，显示主力大厂对于2019年的投资采谨慎态度。全球DRAM仍处于寡占状态据华强旗舰报道全球DRAM市场95%以上掌握在前三大厂手中，华邦、旺宏等厂商，仅能在善用产能与提高获利的前提下经营。由于竞争相对缓和，主力大厂在2017年的资本支出，竟然比2016年减少3.8%。因服务器需求高于预期，新制程转换的过程难度也高于预期，而每台设备所搭载的DRAM也相应提高，因此2018年的企业投资仍高于往年。 2018年起，三星量产1ynm(10nm中段级技术)，由于难度比1xnm(10nm级后段技术)高出不少，因此在制程转换上比原先预计的要长。SK海力士也将从2017年下半开始前进1xnm的制程，2018年下半期起比重便显著增加，也进入了1ynm等级的工程技术。在这种背景下，三星曾明确的表达扩大投资的计划构想，而SK海力士原先计划在2019年启动的增产计划，也提前到2018年下半。在手机市场上，Mobile DRAM受限于手机市场饱和之苦，但即将来临的5G商机、手机游戏、AR/VR、4K影像、智慧城市等领域都将带来庞大的机会。手机搭载DRAM平均容量从3GB起跳，2019年甚至上看10GB；2018年出货的iPhone Xs已使用每层4GB的双层DRAM架构。美日韩对决96层3D NAND 相较于DRAM的积极投资，南韩双雄在NAND的投资反而保守。关键在于DRAM的需求比NAND紧俏。但因NAND并非寡占状态，三星必须积极投资，而SK海力士也必须力争上游。所以各厂的投资都很积极，并往3D多层化的方向进展。 NAND同样必须以良率在市场上竞争，加以十分耗电，因此小面积、大容量便成为竞争关键。2D的NAND在10xnm阶段便遭遇技术压力，因此三星、东芝(Toshiba)都向3D发展。相较于2017年，三星2018年的资本支出会少一点点，但比起往年仍是大幅成长，而SK海力士、美光(Micron)则是积极回应市场的需求。目前三星以64层NAND为主力，2018年下半推进到96层，2019年初便会进展到128层。另外，英特尔(Intel)与美光也在2018年上半进入96层的技术规格，2018年中将3D的比重提高到85%以上。为了让每单位的记忆容量提高，美日韩存储器大厂都卯尽全力，在96层的堆栈技术上寻求突破。三星指出，第五代的96层V NAND量产技术已经完全克服，而64层的产品在总产量中的比重也将持续提高，借以取得更好的竞争优势。排名第二的东芝也与技术合作伙伴威腾(WD)合作名为「BiCS4」的96层3D NAND技术，这是东芝的战略武器。此外，与英特尔合作的美光，也发表了96层技术顺利进展的消息，并发表第一款单晶片容量超过1TB的QLC新产品，而稍微落后的SK海力士则以2018年底完成技术研发，2019年量产为推进的进度。从64层一路往上提升到96层，并剑指128层的技术，关键就在于存储容量的提高，但相对的也必须面对包括控制IC在内的技术更新，而一旦存储量提高，也可能会有使用寿命缩短的问题，透过控制IC也可以适度的延长寿命。近期存储器需求看淡　设备投资恐递延存储器价格下滑、资料中心的需求也有减缓的迹象，三星、SK海力士都出现缩小2019年半导体投资的征候。原先计划进驻平泽的三星第二层DRAM工厂的设备时间延后，SK海力士也将新设备的进驻时间从2019年上半延迟到2019年下半，此为韩厂正在盘算的重要议题。目前SK海力士正在兴建的是C2 Fab厂，该厂的4万片产能如期进驻，但之后的6万片似乎仍有疑虑。此外，SK海力士预计在利川兴建的F16工厂，原计划是2020年10月完工，除了这两个新厂的计划之外，SK海力士显然以目前的制程转换、升级为主要的任务。除了必要的制程转换投资之外，三星对于新厂的投资计划趋于保守，除了平泽2万张的晶圆产能的DRAM设备展延，西安工厂的NAND工厂扩厂计划也有暂缓的迹象。南韩业界人士认为，三星乃根据市场需求状况，延后到2019下半才开始启动生产设备进驻的作业，而全年的设备采购金额，也会少于原来的估计。 IC Insights最新报告指出，三星2018年的总投资金额为226.2亿美元，估计2019年会减少到180亿美元，比2018年减少20%左右，而SK海力士2019年估计投资金额为100亿美元，比2018年减少22%。对半导体产业的短中长期展望而言，2019年下半开始的5G手机，人工智能与新世代的微处理器，都会带动存储器的需求，而未来的自驾车、资料中心的需求，都是非常令人期待的商机。非存储器市场的商机 2018年全球4,780亿美元的半导体市场，其实有65.5%来自非存储器市场，但南韩擅长存储器，在非存储器领域的市占率不到5%，不仅不如英特尔的20.3%，也不如高通(Qualcomm)的6.8%，甚至远远落后*与中国的半导体同业。 2017年5月，三星将内部的系统半导体事业(System LSI)中的晶圆代工部门独立，同时从事IC设计和晶圆代工；SK海力士也加码投资，并将部分产能移往中国无锡，希望争取中国市场的商机。在晶圆代工市场，台系业者掌握7成商机，南韩业者近两年才急起直追，并将存储器生产线转换为非存储器。三星在晶圆代工的市占率为8%，目前三星的非存储器营收仅占7.1%，但占有技术优势，主流技术为14/10nm，目前正朝8/4nm的新目标迈进，预期贡献值也将提高。其次，南韩业者向来关注CIS市场，而应用处理器(AP)的商机更被期待。SK海力士即将目标放在CIS与DDI、PMIC等领域。虽然目前对营收的贡献很低，但SK海力士寄望5G与物联网整合存储器的商机浮现。单以CIS而言，目前手机市场贡献73%，有11.5%来自国防航天产业，而5.5%则是汽车。 2014年双镜头手机比重为74.5%，估计在2018年时达88%，甚至三镜头也会有4.8%的贡献。2019年5G手机上市时，三星预告会有正面双镜头、背面4镜头的产品。2014年车用CIS卖掉2.7亿颗，到2020年时可达7.9亿颗，年均成长率达20%以上。在CIS市场上，Sony市占率45%，三星以16%居次。 AP市占率以高通42%最高，其次依序为苹果20%、联发科14%、三星11%与海思8%。三星在EUV设备的加持下，市占率仍有上扬的空间。过去客户都担心相关技术流出，因此不愿将订单交给三星，逼得三星将晶圆代工事业部独立，借以改善这种不利的状况。展望未来，智慧城市、智慧家庭、车联网等商机浮现，AP商机也将水涨船高。车用半导体规模2017年时为357亿美元，估计2023年时达535亿美元，CAGR是18%，其中先进驾驶辅助系统(ADAS)相关从2017年的35亿美元，增加到2023年的103亿美元，年均成长率(CAGR)高达19%，更是大家关注的焦点。三星除了斥资买下Harman，近期也与奥迪(Audi)签约代工生产半导体，便是看凖了车用商机。目前一辆汽车约200~300颗IC，自驾车则约需2,000颗，未来商机可期。 1
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