美国还能重登半导体强国宝座吗

  1. Outsourced assembly and test (OSAT) –
    1960s

  2. Microprocessor – 1970

  3. VLSI systems design – 1970-1980

日本这十几年时间在半导体行业虽然出现衰落势头,但是目前依然是全球不可忽视的一强,东芝是存储市场工艺领先的企业,索尼则是全球最大的CMOS企业占有全球四成市场份额,正这些企业帮助日本获得了全球半导体产能第三的位置,位居美国之前。

随着Globalfoundries以及联电退出先进半导体工艺研发、投资,全球有能力研发7nm及以下工艺的半导体公司就只剩下英特尔、台积电及三星了,不过英特尔可以排除在代工厂之外,其他无晶圆公司可选的只有三星以及台积电了,其中台积电在7nm节点可以说大获全胜,流片的7nm芯片有50+多款。三星近年来也把代工业务当作重点,此前豪言要争取25%的代工市场,今年三星公布了未来的制程工艺路线图,现在日本的技术论坛上三星再次刷新了半导体工艺路线图,今年会推出7nm
EUV工艺,明年有5/4nm EUV工艺,2020年则会推出3nm
EUV工艺,同时晶体管类型也会从FinFET转向GAA结构。

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紫光国微于2018年8月23日发布半年度报。2018年上半年,公司实现营业收入10.53亿元,同比增加31.55%。实现归属于上市公司股东的净利润1.20亿元,同比下降3.03%。

三星半导体在营收方面正在紧追Intel,其是全球第二大半导体厂商及世界最大的
DRAM、NAND
Flash制造商,几年以前它与Intel的营收差距是相当大的,不过这十多年时间一直都在缩短差距,至2015年双方的营收差距缩短到只有19.4%、全球市场份额缩小到3.3个百分点,是双方差距的历史最低值。

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Intel是全球最大的处理器制造企业,不过在当前日益繁荣的移动处理器领域却屡受挫折,而它占优势的PC市场则出现萎缩,三星、苹果、高通等获取垄断全球移动市场的ARM的授权开发的处理器性能则日益缩短与它的处理器性能差距,并在PC市场逐渐获得突破,这对Intel造成了致命威胁。受此影响Intel开始将重心转向目前依然占据97%市场份额的服务器芯片市场。

我们需要在三个层面实现突破。第一是计算,第二是内存,在某些模型中,计算更关键,而在其它模型中内存更关键。第三是主处理器带宽和I/O带宽,我们需要在优化存储和网络方面做很多工作。”

美国现届奥巴马政府即将结束任期,下一届川普政府已提出了更强的战略,希望复兴美国制造,当然会更强力的扶持半导体产业发展,不过从历届政府的执行力来看在执行力方面恐怕难以与中国相比,而它的半导体产业相比起韩国、日本和中国台湾各有劣势,因此其想夺回全球半导体强国宝座并不容易。

DRAM – 1966

10月份美国总统顾问委员会成立半导体工作组,与美国半导体产业联盟(SIA)等合作希望保持美国半导体产业优势,夺回半导体强国宝座,不过如今半导体已经形成几大强大经济体,即美国、日本、韩国和中国台湾等,中国则正在崛起而且发展势头迅猛。

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在中国的努力下,它们当前的半导体产业呈现四面开花的势态。在处理器方面,中国同时开发MIPS、power、ARM、X86架构,这是全球各个经济体中非常罕见的其中华为海思是其中的佼佼者,它开发的麒麟处理器性能已接近手机芯片霸主高通;在存储器方面开始加速发展,今年初武汉新芯投资金额高达240亿美元(约1600亿元人民币)的存储器基地项目启动,华为海思正在开发SSD控制芯片;在半导体制造方面,中芯国际正走出阴霾,计划在2018年量产14nmFinFET工艺,缩短了与三星半导体和台积电的差距。

CMOS – 1970

中国则从几年前远远落后到如今的位居第五,而且目前仍然处于高速增长中。中国半导体产业的迅速发展得益于它拥有全球最大的半导体市场、中国的强力扶持等因素。中国采购了全球半数的芯片,采购金额超过进口石油的金额,为摆脱对外国芯片的依赖,加上担心信息安全,推出了数百亿的集成电路产业基金。

韩国贸易协会、大韩贸易投资振兴公社及半导体行业周四发布的数据显示,2017年中国存储芯片进口总额达886.17亿美元,同比增长38.8%。其中,韩国产芯片的进口规模达463.48亿美元,同比大增51.3%,在总进口中占52.3%。

在半导体产能方面,美国位居第四,韩国、中国台湾、日本居于前三,韩国和中国台湾的产能超过美国近半。在工艺制程方面,眼下三星半导体和台积电正在紧追美国半导体领头羊Intel,业界普遍预计在7nm/10nm工艺(估计三星半导体和台积电的7nm工艺稍微领先Intel的10nm)上将超越Intel,这对于美国来说是前所未有的挑战。

目前芯片公司开发一颗10nm工艺的芯片要投入7000万美金,卖出3000万颗才能达到盈亏平衡,而开发一颗稍微复杂的7nm工艺的芯片,几乎要投入1亿美金,卖出5000万颗才能达到盈亏平衡。

中国台湾的台积电是一家半导体代工厂,其并没有推出自己的芯片产品,而专注于半导体制造,不过凭借着在代工领域的领先工艺优势而不断发展,2015年其营收超过Intel的一半。ARM架构处理器性能的日益提升部分也得益于台积电的领先工艺,如在7nm/10nm工艺超越Intel更将增强ARM架构处理器的性能赶超Intel的处理器可能性,这也吸引越来越多的ARM芯片设计企业将制造放在台积电。除台积电外,中国台湾还拥有全球第三大半导体代工厂联电(UMC),全球第二大手机芯片企业联发科,在存储器市场也有一定的影响力。

2016年,谷歌旗下Deepmind团队研发的机器人AlphaGo以4比1战胜世界围棋冠军职业九段棋手李世石(AlphaGo的神经网络训练用了50片GPU,走棋网络用了174片GPU),引发了围棋界的轩然大波,因为围棋一直被认为是人类智力较量的巅峰,这可以看做是人工智能史上的又一个重大里程碑事件。

当然美国也有自己的优势,不过主要是在处理器方面。高通依旧是全球最大的手机芯片企业,在受到联发科、华为海思和三星的围攻下,华尔街提出建议Intel与高通合并以实现优势互补,将各自在服务器、PC、移动芯片、半导体制造工艺优势集中在一起,而代表ARM架构最先进水平的苹果A系处理器则不再由台积电或三星半导体制造而改由Intel代工,只是这需要时间,同时这也面临多方面的困难。

从华为官方发布的信息可以看到,华为麒麟980此次最大的亮点无疑是“六个全球第一”,分别是:全球首款7nm手机SoC;全球首款实现基于ARM
Cortex-A76的开发商用;全球首款Mali-G76 GPU;全球首款2133MHz
LPDDR4X;全球首款双核NPU;全球首款支持LTE Cat.21 Modem。

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MOS FET – 1964

Flash – 1967

  • 中国大陆晶圆代工崛起,2020年产能将占全球20%

功率半导体是指在电子设备中用于电源转换或者电源管理的半导体。随着对节能减排的需求迫切,功率半导体的应用领域已从工业控制和4C领域,进入新能源、轨道交通、智能电网、变频家电等诸多市场。

由于芯片尺寸缩减带来的效益越来越小,业界正在设计支持AI的系统,以在本地处理更多数据。

  • 台积7奈米 Q4投片大爆发
  • 研发投入远超3亿美元,麒麟980实现了不止六个全球第一!

中国大陆IC封装测试产业也开始向价值链上游移动,并投过合并和并购来提升技术,建立更先进的产能以吸引国际整合装置制造商(IDM)。

早在6月底已在台积电以7奈米试产,原本外界预期第3季开始量产的A12,由于台积电7奈米良率与学习曲线优于上一代10奈米,让苹果不急于立即投片,而压在第4季开始大量产出。

在已被公认会成为持久战的中美贸易战中,半导体产业是否会因此波及越来越受关注。连日来的半导体厂商股市连续大跌,更让相关产业人士忧心忡忡,发函恳求白宫三思而行。

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所有主要的芯片制造商和系统供应商都在改变方向,引发了一场架构创新大赛,创新涉及从存储器中读取和写入数据的方式、数据管理和处理方式以及单个芯片上的各个元素的结合方式等。虽然工艺节点尺寸仍在继续缩减,但是没有人寄希望于工艺的进步可以跟得上传感器数据的爆炸性增长以及芯片间数据流量增加的步伐。

此外,三星还在S3生产线之外建设全新的生产线,这是EUV工艺专用的,计划在2019年底全面完成,EUV的全面量产计划在2020年完成。

2011年,负责谷歌大脑的吴恩达通过让深度神经网络训练图片,一周之内学会了识别猫,他用了12片GPU代替了2000片CPU,这是世界上第一次让机器认识猫。

中天微此次推出基于RISC-V的第三代C-SKY指令架构,同时发布第一个32位低功耗CK902处理器,并将针对不同的产品应用场景,持续推出支持RISC-V的CPU
IP系列。

一周前,三星刚刚发布Exynos Modem
5100,与高通的产品相比,采用的是10nm制程工艺,符合5G新无线电(5G-NR)的最新标准规范。

  1. Invention of the transistor by
    Shockley, Bardeen, and Brattain – 1948

  2. Silicon transistor – 1954

  3. Integrated circuit – 1958

  4. Moore’s Law – 1965

  5. MOS technology

  • 去年中国存储芯片进口达886亿美元,韩产占过半

根据三星的说法,他们在韩国华城的S3
Line生产线上部署了ASML的NXE3400
EUV光刻机,这条生产线原本是用于10nm工艺的,现在已经被改造,据说现在的EUV产能已经达到了大规模生产的标准。

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根据IHS
Markit的资料,2017年晶圆代工市占第一名为遥遥领先的台积电(50.4%),其余依序是GF(9.9%)、联电(8.1%)及三星(6.7%),但在台积电之后的第二名至第四名厂商市占率差距相当小。

紫光集团的实际控制人由清华控股一方增加到清华控股、高铁新城与海南联合三方。

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Silicon gate – 1967

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本文转自:求是缘半导体联盟返回搜狐,查看更多

新智元将于9月20日在北京国家会议中心举办AI
WORLD
2018世界人工智能峰会,南京大学计算机系主任、人工智能学院院长周志华教授届时将亲临会场做《关于机器学习的一点思考》主题演讲。周志华教授是AI领域会士“大满贯”得主,AAAI
2019程序主席、IJCAI 2021程序主席,《机器学习》一书的作者。

近日业界最为关注的热点无疑是华为于8月底,在德国柏林电子消费展上正式发布的新一代旗舰处理器麒麟980。这款号称拿下“六个全球第一”的新一代旗舰处理器,由于抢在苹果A12和高通骁龙855(暂定名)处理器之前发布,可谓赚足眼球。不止六个全球第一。

华为下半年旗舰机Mate
20其搭载处理器麒麟980为自家旗下IC设计海思生产,同样采用台积电7奈米制程生产,10月16日确定在英国伦敦发表,由于先前推出P20系列在市场反应热烈、销售创下佳绩,市场预期Mate
20也可望延续先前气势,在中国及欧洲市场创下佳绩,间接带动供应链之一台积电第4季至明年首季投片量大增。

三星在这次的论坛会议上表示他们是第一家大规模量产EUV工艺的,这点上倒是没错,台积电要到第二代7nm工艺N7+上才会使用EUV工艺,但是三星比较激进,7nm节点上会直接上7nm工艺,未来的5/4/3nm节点也会全面使用EUV工艺。

数据显示,2017年全球功率半导体市场中,工业应用市场占比为34%,汽车应用市场占比为23%,消费电子应用占比为20%,无线通讯应用占比为23%。

不过变数也可能是另一个方向的,大陆半导体产业的崛起显然已不可阻挡。他指出,未来2.5D/3D封装、极紫外光EUV技术、人工智能、机器学习芯片(GPU、TPU)、芯片架构、C-tube和石墨烯等新技术的发展,不断演进未来可能出现的创新项目。

芯片制造商正在研究可显著增加每瓦和每时钟周期可处理数据量的新型架构,从而开启了数十年来芯片架构转变的大幕。

目前由封装材料所主导的中国大陆IC材料市场在2016年已成为全球第二大材料市场,其地位在2017年更加稳固。中国大陆的材料市场从2015至2019年期间将以10%的年复合成长率
(CAGR)持续成长,主要动能来自该区未来几年新增的晶圆产能。在这段期间,其晶圆产能将以14%的年复合成长率持续扩张。

IDC发布的最新报告称,2018年全球智能手机出货量同比将降下滑0.7%,从去年的14.65亿部降至14.55亿部,今年下半年全球智能手机市场将反弹,出货量同比将增长1.1%