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  • 解读地平线一芯多用的AI汽车芯片

    芯片作为未来智能汽车的大脑，直接影响智能座舱和自动驾驶，自然也成为智能汽车时代的必争之地。智能汽车面对非常复杂的环境，感知、融合、决策需要巨大的计算能力，而传统的通用计算平台的算力功耗比TOPS/W居高不下，而且算力的利用率极低，已经成为智能汽车性能提升的瓶颈，因此AI芯片成了车用芯片的最佳解决方案。 在AI技术的加持下，汽车将会越来越类似高级机器人，它不但能自动驾驶，还能提前察觉到车内乘员的需求，并及时做出相应的回馈。前景当然是美好的，但是要实现这些以往只存在于科幻电影里的应用，还面临着诸多挑战。最关键的部分在于AI技术需要更全面更完善的算法，以及性能更强大的芯片。 在经历了过去一年美国对华为的持续打压之后，相信大家对芯片行业已经不再陌生了。中国虽然在芯片的制造方面还面临很多瓶颈，但是在芯片设计方面已经具备了不俗的实力。具体到车规级AI芯片领域，成立于2015年的地平线就是一家非常值得关注的公司。 在2020北京车展上，地平线发布了全新的征程3芯片，更强大的征程5也即将推出。而在应用层面，目前地平线的车规级AI芯片已经已成功签下两位数的量产定点车型。 说起汽车上的芯片，稍有了解的朋友可能会立马想到特斯拉的FSD芯片、华为的MDC芯片，又或者是高通的820A芯片、华为的麒麟710A芯片。 实际上，前者和后者是两种不同的芯片。特斯拉FSD和华为MDC属于智能驾驶芯片，针对的是驾驶辅助或者高级别自动驾驶功能;高通810A和华为麒麟710A属于智能座舱芯片，针对的是车内大屏以及各种交互功能。地平线的独特之处在于，它专注于AI加速运算，并且可以用一款芯片实现多种功能。 在2019年8月，地平线推出了中国首款车规级AI芯片——征程2，并且很快受到了车企的追捧。今年，长安汽车与地平线基于该芯片联合开发了智能座舱NPU计算平台，并搭载在新车UNI-T上，征程2芯片让长安UNI-T具备了车内场景化感知能力，并可以基于感知结果为用户提供更精准的智能推荐以及智能车控等服务。 地平线征程2车规级AI芯片。 AI人工智能技术在长安UIN-T车内有非常广泛的应用。中控屏处于熄屏状态时，注视屏幕1s即可唤醒屏幕;临近高速下道路口时，车辆通过视线追踪技术，结合转向灯、方向盘转角、车速等信息，判断驾驶者是否分心并及时提醒;车辆可识别眨眼和打哈欠的频次，判定疲劳驾驶等级，并及时提醒驾驶者。这背后离不开征程2芯片的支持。 随后，奇瑞的全新纯电SUV蚂蚁也搭载了征程2芯片。在这款车上，征程2芯片扮演的是智能驾驶芯片的角色，帮助奇瑞蚂蚁实现了L2+级别的驾驶辅助功能。 奇瑞蚂蚁将采用地平线的征程2芯片作为ADAS高级驾驶辅助功能的芯片。 同一款芯片在不同车型上的不同作用，充分说明了地平线芯片“一芯多用”的特点。据了解，地平线的征程系列芯片是一种平台化的芯片，通过软件可以使得它多元化，从而覆盖很多不同场景的应用需求。厂商不用再针对每一个细致问题去做一颗定制化芯片，研发成本可以通过更广泛的应用场景而被分摊。这就是软件定义汽车或者软件定义硬件的一个集中表现。 基于征程芯片的Matrix智能驾驶环境感知解决方案能够较好地支持驾驶辅助和自动驾驶功能。 目前，地平线已经推出了征程2和征程3两款车规级AI芯片。征程2芯片采用28nm制程工艺，算力为4TOPS(万亿次/秒)，功耗为2W。征程3芯片采用16nm制程工艺，算力为5TOPS(万亿次/秒)，功耗为2.5W，它可以支持高级别辅助驾驶、智能座舱、自动泊车辅助及众包高精地图定位等多种应用场景。通过多颗征程3芯片组成计算平台，还可以支持L3级别的自动驾驶功能。可以看到，地平线的芯片在算力上并不突出，其优势在于有非常高的计算精度，因此算力的有效利用率很高。 地平线征程3车规级AI芯片采用更先进的制程工艺，算力有所提升，功能更加强大。 正在研发中的征程5芯片在算力上会有一个飞跃，其单芯片的AI算力达到了96TOPS，可以支持16路摄像头。多颗征程5芯片组成的自动驾驶计算平台具备192-384TOPS算力，可支持L3-L4级自动驾驶。 立足于本土，地平线的产品不但在成本和性能上具备一定的优势，而且与车企之间能够有更紧密的合作，能够帮助车企用好芯片。地平线不仅提供芯片，还可以提供算法和开发工具，对于车企提出的问题，传统供应商可能需要半个月以上的时间才能给出反馈，而地平线只需要半个小时。 基于这些优势，地平线对未来有十足的信心，提出了今年10万颗、明年突破50万颗的量产装机目标。而在更加长远的维度上，地平线将争取在中国的ADAS芯片市场占到一半以上的市场份额。

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  • Cree被更多人看好的原因

    在LED芯片领域，一定绕不过美国Cree，欧洲飞利浦、欧司朗，日本日亚化学与丰田合成等公司。这些IDM企业凭借其业务模式的优势，在LED领域建立了领先的优势，公司推出的产品也备受好评。Cree制造的正向电压低、超薄厚度、发热性低、针对静电放电(ESD)的高容限/耐受、使用寿命长久等典型特征的LED灯珠，使Cree在LED芯片领域一骑绝尘。 但是2020财年对于Cree(CREE.US)而言都是充满挑战的一年。例如，在最近结束的会计年度的四个季度中，收入和EBITDA均下降。但是，尽管基本面似乎在恶化，但Cree的股价在2020年仍大幅跑赢大盘。接下来将解决造成这种情况的原因。 1、2020财年盈利结果 Cree在发布第四季度报告时总结了可谓艰难的一年。第四季度收入同比下降18%至2.057亿美元。Cree的非GAAP净亏损也达到了2000万美元。利润率持续下降。总体而言，第四季度更多的是基本面恶化而不是改善。 其实第四季度的表现并不是什么例外。在整个2020财年，CREE的 收入同比下降16%至9.039亿美元。Cree年终的非公认会计原则净亏损为4,910万美元。与上一年相比，2020财年的毛利率下降了800-900个基点。 前景并不好。Cree预计2021财年第一季度将进一步亏损。指导要求第一季度收入为2.032-2.1亿美元，中点同比下降13.5%。Non-GAAP净亏损预计为22-26M美元，比去年更差。因此，总的来说，Cree没有太多要报告的内容。 2、商业环境的恶化蔓延到其他领域 Cree不仅在2020财年看到其收入和利润下降。下表还显示了其他方面的一些变化。以Wolfspeed细分市场为例。在2019财年，Wolfspeed同比增长64%，从3.286亿美元增长至5.382亿美元。这帮助抵消了当年LED产品下降9%的情况。注意，Wolfspeed包括碳化硅(“ SiC”)和氮化镓(“ GaN”)材料，功率器件和RF器件。 但是Cree无法在2020财年保持这一增长水平。2020财年，Wolfspeed同比收缩13%至4.707亿美元。另一方面，Wolfspeed的表现仍优于LED领域，后者在2020财年下降了20%。CREE将这种变化归咎于几个因素： “与2019财年相比，2020财年Wolfspeed部门的收入减少主要是由于中美之间持续的贸易争端，亚洲需求减弱以及COVID-19爆发导致客户需求受到限制。” 看来中国与Cree收入的下降有很大关系。2018财年，中国市场占收入的42%，但到2020财年，这一比例降至29%。来自中国的收入在两年内下降了大约三分之一。相比之下，其他市场的表现要好得多，如下所示。 中国近期的疲软大部分与华为有关，后者是Cree公司已停止与之开展业务的公司。在第四季度的收益电话中，CREE表示： “因此，就华为而言，我们在一年的大部分时间里都没有向华为发货，而且在我们的任何未来预测或预测或您的情况中，我们都做好了没有华为收入的准备。” 3、Cree的股票似乎并不关心基本面的恶化 但从股票来看，投资者似乎对这些视而不见。 Cree显然在2020财年没有好年景。但是公司的努力可以追溯到更久以前。如上图所示，过去几年，公司的收入一直呈下降趋势。在经历了几年的快速增长之后，2014财年的年收入达到了16.48亿美元的峰值，但此后下降了近一半，至2020财年的9.04亿美元。在同一时期内，EBITDA从3.11亿美元增至负5800万美元。 但是，尽管Cree面临着所有明显的不利因素，但该股的表现仍然出色。年初至今，Cree的升值幅度为38.8%，大大超过了半导体行业的同行。例如，iShares PHLX半导体ETF(SOXX)是由30家半导体公司组成的ETF。Cree包含在其股份中。年初至今，SOXX的涨幅为20.2%，略高于Cree同期涨幅的一半。 4、大家看好Cree的原因 Cree的价格走势表明，相当多的人将赌注押在Cree上。如果人们认为即将到来的好时机，人们可以并且会忽略季度数字疲软。在Cree这里，人们认为弱的季度数字可以忽略，因为这些数字在不久的将来会有所改善。。 如前所述，Cree是SiC和GaN材料及相关产品的供应商。半导体通常由硅制成，但是硅芯片具有许多缺点，例如带隙能量低，导热系数低和开关频率限制。这就是对SiC和GaN受欢迎的原因。它们解决了这些缺点。 SiC和GaN是两种具有更好的导热性，更高开关频率和更高温度的宽带隙半导体，可以耐受更高电压，因此在做器件的时候使用SiC和GaN，可使芯片更小，更轻，更快，更高效和更可靠。这些属性在许多应用中，尤其是在电源应用程序中是理想的。例如，SiC和GaN广泛用于5G基站，尤其是功率放大器和RF芯片。 将来对SiC和GaN的需求很有可能会增加。例如，一些预测看碳化硅市场以19.3%的复合年增长率增长至2025年，由于从电力电子与电力汽车的需求。这对包括Cree在内的供应商来说是个好兆头。 但是，值得一提的是，快速增长的市场也可以吸引该领域日益激烈的竞争。例如，据报道，中国将在十月下旬公布其下一个五年计划时将重点放在半导体上。重点将放在包括SiC和GaN在内的第三代半导体上。 其他公司可能寻求在市场上扮演更大的角色。例如，安森美半导体公司，微芯科技，英飞凌技术公司，瑞萨电子公司和意法半导体都投入其中。在日益拥挤的市场中，每个人都可以让Cree抢钱。Cree可能会凭借Wolfspeed与SiC和GaN市场一起增长，但其他公司也希望这样做。并非每个人都能在这样的环境中蓬勃发展。 乍一看，Cree似乎像一个谜。该公司一直在商业方面努力。第四季度和2020财年的最新收益报告也不例外。两家公司的收入和收益均大幅下降。该预测要求最高和最低线进一步缩小。假设基于这些标题而惩罚这样一家公司的股票将是不合理的。 但是，事实离真相还很远。尽管季度间盈利疲软，但Cree迄今的表现仍较年初增长39%。相比之下，半导体ETF SOXX和SPDR S&P500分别落后于年初至今20%和3.8%的涨幅。当一家公司做得不好时，这种收益似乎是没有根据的。 一旦您了解了Cree产品线的战略性质，情况就会变得更加清晰。Cree的产品可以帮助释放5G和电动汽车等许多改变游戏规则的行业的全部潜力。 即使Cree目前是领先的供应商，它也没有垄断地位。第三代半导体市场尚未成熟，一切仍然敞开着，这意味着任何人都可以成为赢家。

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  • ICinsights预测：2020年中国在纯晶圆代工市场的份额将为22%

    ICinsights报告显示，2018年纯晶圆代工市场在当年的所有增长几乎全部由中国大陆提供;到2019年，虽然受到中美贸易战的影响，但是中国大陆在晶圆代工市场贡献的市场份额达到21%;尽管2020年疫情对中国经济产生重大影响，但是预测估计，今年中国在纯晶圆代工市场的份额将为22%，比十年前高出17个百分点。 预计日本仍将是纯晶圆代工销售的最小市场，今年的市场份额仅为5%(比2010年的份额仅增长2个百分点)。预计到2020年日本的晶圆代工市场价值约为36亿美元，日本的纯晶圆代工销售份额预计将约为2020年美洲纯晶圆代工市场(351亿美元)的10%。 IC Insights认为，未来纯晶圆代工服务的日本市场只会略有增长。日本的无晶圆厂IC公司基础设施很小，预计未来五年不会增长太多。因此，预计日本晶圆厂需求的几乎所有增长都将来自利用IC代工服务的大量日本IDM(例如瑞萨，东芝，索尼等)。 海思和其他无晶圆厂IC公司在中国大陆的兴起增加了该国对代工服务的需求。图2显示了IC Insights列出的2018-2020年中国顶级纯晶圆代工厂家的销售额。 总体而言，中国的纯晶圆代工销售额在2019年增长了10%，达到118亿美元，远好于去年纯晶圆代工市场总量下降1%的水平。此外，预计到2020年，对中国的纯晶圆代工销售将增长26% 如图所示，联电在中国的销售额增长最快，跃升了19%。增长的动力来自其位于中国厦门的Fab 12X的持续增加，该工厂于2016年底开业。该晶圆厂目前的月产能为1.87K 300mm晶圆。预计到2021年中期将完成每月25,000片晶圆的扩展。 在2018年跃升59%之后，台积电在中国的销售额在2019年又增长了17%，达到69亿美元。因此，去年台积电的销售额增长几乎全部来自中国市场，中国在该公司销售中所占的份额从2016年的9%增至2019年的20%，翻了一番以上。 2020年，总部位于中国大陆的中芯国际和中国台湾的台积电在中国大陆的预计销售预计将增长将分别达到32%和30%。对于中芯国际来说，今年该公司在中国大陆的销售额将增长32%，这与该公司在2019年录得的中国销售额下降7%相比有了很大的转变。 去年下半年，台积电在中国的销售强劲，这得益于其向无晶圆厂IC供应商海思(HiSilicon)销售7纳米应用处理器。 2020年上半年，台积电在中国的大陆销售额持平于每季度2.2至23亿美元。鉴于台积电向海思的设备出货已于9月中旬结束，因此该收入能否在20年4季度被其他中国公司的销售所取代尚待观察。

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  • 半导体制程，由28nm向3nm的大跃进

    半导体制程发展到28nm节点的时候，就达到了芯片性能与成本的完美平衡。但是14nm、10nm、7nm、5nm，以及2022年就可以实现量产的3nm制程，不断刷新着业界对先进制程技术的认知。28nm之后的先进制程技术迭代速度超过了之前所有制程节点的发展速度，实现量产的厂家越来越少，但是对其产品的要求越来越多。 以智能手机为代表的便携式电子产品的快速迭代，对芯片的PPA提出了更高的要求，打破了性能与成本的平衡状态，为了得到更小尺寸，更高性能的芯片，成本已被一些产商放在了次要位置(前提是有巨量的芯片需求，从而可以摊薄单个芯片成本)。 1、28nm 在设计成本不断上升的情况下，只有少数客户能负担得起转向高级制程节点的费用。因此，就单位芯片成本而言，28nm优势明显，可以保持较长生命周期。一方面，相较于40nm及更落后制程，28nm工艺在频率调节、功耗控制、散热管理和尺寸压缩方面具有显著的优势。另一方面，由于20nm及更先进制程采用FinFET技术，维持高参数良率以及低缺陷密度难度加大，每个逻辑闸的成本都要高于28nm制程。 虽然高端市场会被 7nm、10nm以及14nm/16nm工艺占据，但40nm、28nm等并不会退出。如28nm和16nm工艺现在仍然是台积电的营收主力，中芯国际则在持续提高28nm良率。 目前，业内的28nm制程主要在台积电，GF(格芯)，联电，三星和中芯国际这5家之间竞争。 台积电的28nm制程在2011年投入量产后，营收占比只用了一年时间就从2%爬升到了22%，迅速扩张的先进产能帮助台积电在每一个先进制程节点都能抢占客户资源、扩大先发优势，并使其产能结构明显优于竞争对手，用更高的产品附加值带来了更高的毛利率。 对于重点发展特殊工艺的联电来说，28nm是其重点业务版块，为此，该公司还放弃了14nm以下先进制程的研发工作。 作为中国大陆第一家制程工艺达到28nm，且同时提供28纳米PolySiON、28纳米HKMG工艺的晶圆代工企业，中芯国际在国内有多个工厂，而其28nm制程产品主要在位于北京的两座中芯北方工厂生产。 另外，近几年，SOI工艺快速崛起，这在很大程度上得益于格芯的大力推动。业内人士普遍认为，对于SOI工艺来说，28nm制程更具优势，可以撑很久，而且当工艺再往前演进时，SOI会越来越有优势。28nm算是一个分界点。到了这个节点，工艺可以很轻松的转换到SOI，而且目前有越来越多的EDA工具支持这种转变。 2、14nm 具有或即将具有14nm制程产能的厂商主要有7家，分别是：英特尔(INTC.US)、台积电、三星、格芯、联电、中芯国际(00981)和华虹(01347)。 目前来看，14nm制程主要用于中高端AP/SoC、GPU、矿机ASIC、FPGA、汽车半导体等制造。对于各厂商而言，该制程也是收入的主要来源，特别是英特尔，14nm是其目前的主要制程工艺，以该公司的体量而言，其带来的收入可想而知。而对于中国大陆本土的晶圆代工厂来说，特别是中芯国际，14nm制程技术已经在今年实现量产。这样，在两三年后，随着新产能的成熟，14nm制程的市场格局值得期待。 自2015年正式推出14nm制程后，英特尔已经对其依赖了4年的时间，该制程也为这家半导体巨头带来了非常可观的收入。从Skylake(14nm)、Kaby Lake(14nm+)、Coffee Lake(14nm++)，到2018年推出的14nm+++，该公司一直在保持对14nm制程的更新。而英特尔原计划在2016年推出10nm，但经历了多次延迟，2019年才姗姗来迟，从这里也可以看出该公司对14nm制程的倚重程度。 台积电(TSM.US)于2015下半年量产16nm FinFET制程。与三星和英特尔相比，尽管它们的节点命名有所不同，三星和英特尔是14nm，台积电是16nm，但在实际制程工艺水平上处于同一世代。 目前，16nm制程依然是台积电营收的主力军，贡献率约为25%。 14nm是格芯最先进的主流制程工艺，位于美国纽约州马耳他，这里除了14nm，还有28nm的，最大产能为6万片晶圆/月，主要采用12英寸晶圆。主要用于代工高端处理器。目前来看，14nm产能占其总营收的比例较小。 联电方面，该公司位于台南的Fab 12A于2002年进入量产，目前已运用14nm制程为客户代工产品。然而，联电的14nm制程占比只有3%左右，并不是其主力产线。这与该公司的发展策略直接相关，联电重点发展特殊工艺。 3、12nm 中国大陆手机市场庞大，且中端和中低端占据着出货量的大头儿，这就给了中端手机处理器芯片绝佳的发展机会，相应的12nm制程技术的市场份额也就水涨船高了。 从目前的晶圆代工市场来看，具备12nm制程技术能力的厂商也不多，主要有台积电、格芯、三星电子和联电。联电于2018年宣布停止12nm及更先进制程工艺的研发。因此，目前来看，全球晶圆代工市场，12nm的主要玩家就是台积电、格芯和三星这三家，这一点，从近两年市场推出的各种芯片也可见一斑。 2018年8月，华为发布了中端芯片麒麟710，采用的就是12nm制程，用在了当时的中端机型、在海外被称为Mate 20 Lite上。 联发科则是12nm芯片的主力军，代表产品多是中端芯片，具体包括：Helio P22，采用台积电12nm FinFET工艺制造;Helio P60;Helio A 系列产品，该公司称其把高端产品功能下放到了用户基数庞大的大众市场。该系列的首款产品为Helio A22。 在中国大陆，紫光展锐最近几年在中端和中低端市场的拓展力度也很大，并逐步扩大着市场占有率，而在即将到来的5G市场，该公司推出了春藤510，采用了台积电12nm制程工艺。 除了手机处理器之外，AMD的显卡RX 590也采用了12nm制程代工生产，而这款产品的代工厂为格芯和三星两家。由于AMD与格芯的深厚关系，其很多芯片都是由格芯代工的，但随着格芯宣布退出10nm及更先进制程的研发和投入，使得AMD不得不将先进产品分给了三星和台积电代工，从而分散了格芯的订单。 4、10nm 到目前为止，有公开的10nm规划，且已经或即将量产该工艺节点芯片的厂商，只有台积电、三星和英特尔这三家。此外，中芯国际很可能也在进行着10nm、7nm制程的研发工作，但具体情况还未公开。 台积电早在2013年就开始了10nm工艺的研发。而按照早期规划，台积电的计划是 2016 年第四季度量产10nm工艺。而实际量产时间与其规划基本吻合，2017年初实现了量产，标志性应用就是苹果的A11处理器，这给台积电带来了巨大的收益。 不过，量产后，台积电10nm营收的比例基本持平，且相对份额不高，28nm和16nm一直是该公司收入的主要来源。 英特尔也早就开始了10nm的研发，原计划是在2016年量产，当时，EUV还不成熟，因此，英特尔选择了多重四图案曝光(SAQP)技术，但研发过程中遭遇困难，导致10nm量产时间一再推迟。而从当时的情况来看，采用SAQP技术造成良率较低可能是迟迟无法规模量产的主要原因。 在那之后，英特尔一直未对外公布10nm量产进度，2017年初，时任英特尔CEO科再奇在美国CES展会前，宣布首颗10nm处理器Cannon Lake就绪，将迎战台积电和三星。然而，没过多久，英特尔官方对外发布了继承当年主打的第七代核心处理器Kaby Lake的第八代Core处理器细节，表示仍将采用14nm制程生产，10nm量产时间又被延迟了。经过多年的周折和延迟，英特尔的10nm终于在2019年底实现量产。 2015年7月，三星电子旗下的制造部门Samsung Foundry的Kelvin Low 在网上发布了一段视频，确认三星已经将 10nm FinFET 工艺正式加入路线图。 2017年，几乎与台积电同步量产10nm制程后，三星将大部分的高通骁龙处理器订单收至麾下。不过，为了赶上台积电7nm制程量产的步伐，三星在10nm上花费的精力和时间也比较有限，2019年，三星的7nm制程收到了高通骁龙765的订单。而与台积电相似，将规划的重点放在了未来的5nm和3nm上，10nm也是昙花一现。 5、7nm 目前，能够量产7nm芯片的只有台积电和三星这两家。 台积电方面，7nm在2017年底就有试产，2018年实现小批量生产，大规模量产是在2019年，在2019年第二季开始量产N7+(EUV的)，与N7相比，N7+的逻辑密度比N7提高15%至20%，同时降低了功耗。 台积电7nm工艺量产后，2019年有100多个芯片陆续流片，包括CPU、GPU、AI、加密货币芯片、网络通信、5G、自动驾驶等芯片。客户包括苹果、华为海思、联发科、高通、英伟达、AMD、赛灵思、比特大陆等。苹果的A13处理器、海思的5G基站芯片，以及AMD的GPU、CPU和服务器芯片都集中在2019下半年出货，且都在争取台积电7nm产能，使其相关产线处于满负荷运转状态，交货时间从原本的2个月拉长到半年，客户一直在排队抢产能。 目前来看，台积电的7nm产能依然很抢手。据悉，今年下半年，台积电的7nm产能将增至每月14万片。这其中，AMD占据着不小的份额，由于该公司最近两年快速崛起，其在台积电的订单量也大增，据悉，今年，AMD的7nm订单将增加一倍，每月需要3万片晶圆的产能，占台积电7nm晶圆总产能的21%。此外，高通占台积电7nm产能的比例在18%左右，联发科将占14%。 与台积电相比，三星7nm的产能利用率则逊色了很多，在量产初期，是以10K左右的少量量产开始的，随着客户下单量增加，持续提升产能。 初期，除了三星自家之外，三星7nm EUV的客户只有IBM，双方曾对外表示将合作开发下一代高性能Power处理器。另外两个大客户是英伟达和高通。 今年2月，三星宣布，在韩国华城工业园新开一条专司EUV技术的晶圆代工产线V1，主要用于量产7nm。目前，V1已经投入7nm和6nm EUV移动芯片的生产工作，未来可代工到最高3nm水平。根据三星规划，到2020年底，V1产线的总投入将达60亿美元，7nm及更先进制程的总产能将是2019年的3倍。 6、6nm 6nm是7nm与5nm之间的过渡制程工艺。 台积电于2019年4月推出了6nm制程(N6)，设计方法与7nm工艺完全兼容，随着EUV技术的进一步应用，N6的逻辑密度将比N7提高18%。根据规划，台积电的6nm制程于2020年第一季度试产，并于年底前进入量产。 三星方面，该公司于2019 年初宣布第一个基于EUV技术的6nm客户开始流片。此外，三星原计划在2020年推出6nm LPE版本。三星6nm在7nm EUV基础上，运用其Smart Scaling技术，缩小芯片面积并降低了功耗。 7、5nm 目前，只有台积电实现了5nm制程的量产。因此，台积电的5nm继其7nm之后，又成为了业界的香饽饽，产能供不应求。 首先，苹果A14处理器和华为海思新款5G规格Kirin手机芯片是台积电5nm工艺的首批两大客户，此外，高通5G芯片X60及新一代骁龙875手机芯片，也将采用5nm。供应链人士称，今年，苹果包下了台积电三分之二的5nm产能。 此外，业界大红大紫的AMD也在争取台积电的5nm订单，估计明年会出货。至于联发科、英伟达、赛灵思、比特大陆等重要客户，也都在后边排队等候台积电的5nm产能。在这种情况下，台积电计划将5nm月产能由原本的5万片提升至8万片。 三星也在加码研发5nm工艺，三星此前透露的信息显示，5nm LPE(5nm Low Power Early)工艺原计划今年上半年投入量产，但从目前的情况来看，量产要等到2021年了。主要客户是高通。 8、3nm 台积电的3nm预计于2022年实现量产，到时候，首批大客户很可能还是苹果。另外，有消息称英特尔最新的GPU也可能会交由台积电的3nm产线生产。 而三星有希望超越台积电的制程可能是3nm，因为三星是第一家官宣使用全新GAA晶体管的，在3nm节点将会用GAA环绕栅极晶体管取代FinFET晶体管，而台积电依然会使用FinFET技术。三星希望2021年量产3nm工艺，而今年上半年完成3nm工艺开发。

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  • AMD收购Xilinx会产生什么影响？

    六年前，英特尔(INTC.US)收购Altera。收购之后，英特尔利用Altera技术捍卫了其在数据中心的优势。FPGA市场已经改变了方向，Altera文化被英特尔吸收，赛灵思与Altera长达数十年的争执冷却。 两年前，我们推测赛灵思也将自己定位于被收购。因为新的管理团队加入公司后，不再强调“FPGA”品牌，并宣布该公司为“数据中心优先”，这似乎是一种估值策略——试图使该公司与快速增长的，价值超过千亿美元的数据中心硬件市场相联系，而不是价值数十亿美元的FPGA市场及其温和增长。 但是历史似乎证明了我们错了。从传言中的一些失败的收购讨论来看，新的Xilinx管理团队实际上似乎是在进行反收购，并且该公司似乎正在制定一套连贯的“单独行动”战略，以利用它们技术来攻击和颠覆数据中心和5G市场。 现在，有多个消息来源报导说AMD(AMD.US)正在与Xilinx进行谈判，价格在300亿美元左右。如果发生这种情况(并且绝对不能保证)，那么对于Xilinx，争夺数据中心和5G市场以及FPGA和可编程逻辑技术的未来意味着什么? 首先，许多金融界人士认为收购不太可能。因为收购Xilinx所要付出的代价对于AMD来说是一个巨大的负担，目前尚不清楚该公司为完成这笔交易必须进行哪些财务操作。而且，正如我们所怀疑的那样，如果Xilinx管理层在反兼并方面有点过头，那只会使交易变得更加困难。 尽管从短期看，交易可能对Xilinx股东有利或不利，但我们认为这对客户或该技术的未来没有太大的上涨空间。考虑到Xilinx在未来几年最大的市场机会——数据中心加速、5G和网络。即使在AMD的领导之下，似乎并没有给Xilinx提供任何明显的新优势。 从另一角度来看，请考虑并比较AMD收购Xilinx可能获得的收益与Altera成为Intel一部分而获得的战略。首先，Altera获得了访问英特尔半导体工厂的权限(除了现有的TSMC访问权限之外)，并且很有可能在推动其满足他们的需求方面发出强烈的声音。赛灵思和AMD一样已经在使用台积电，因此在晶圆厂的生产方面他们没有一线希望。Altera还获得并广泛使用了英特尔的封装技术，特别是EMIB技术。这对于以前的Altera来说是关键，可以通过在封装中混合和匹配小芯片(通过EMIB连接)来快速开发和部署FPGA的各种面向市场的版本。 再次， 在市场准入方面：通过成为Intel的一部分，Altera仅通过成为Intel系统的一部分即可获得进入无数插槽的能力，特别是在数据中心和服务器应用程序中。如果英特尔向他们的OEM推出可以使用FPGA进行计算加速，网络加速，存储加速或连接的设计，那么他们就可以拥有自己的FPGA。而且，由于英特尔在数据中心的高度垄断，Altera几乎没有竞争对手。尽管Xilinx能从AMD处理器产品中获得一些类似的效果，但由于AMD的市场份额较小，因此优势要小得多。 加入Intel还使Altera拥有Intel巨大的软件开发资源的优势，这些资源已应用于Intel的oneAPI统一跨体系结构编程模型计划。这有望使软件开发人员能够轻松编写利用异构计算架构(特别是那些包含加速器(如FPGA))的代码。似乎Xilinx不会成为AMD的一部分而获得任何类似软件开发资源的访问权，而且Xilinx内部已经拥有行业领先的软件和工具开发小组。 这些比较都没有显示出Xilinx / AMD的合并会对Xilinx不利，但它们显然给人的印象是Xilinx无法像Altera那样，通过被收购而获得的相同优势。而且，收购永远不会对团队，技术和进度产生重大影响。不可避免的是，项目被推迟，关键员工离职，企业文化冲突并需要时间来合并，而且整个中断期间在战略上是昂贵的。当然，对英特尔/ Altera的收购也表明了这一点。因此，如果我们权衡收购的潜在收益与不可避免的成本，那么尚不清楚Xilinx是否会出现在账本的正面。 通常，由于两家公司的渠道发生冲突并制定出与客户打交道和支持客户的规范，因此在合并过程中会对销售，市场营销和支持方面产生重大影响。FPGA业务非常需要大量支持，在FPGA公司中，最有价值的人力资源可能是现场应用工程师(FAE)。通过收购来保留，维护和管理此类资产始终是极具挑战性的，如果不这样做，可能会对Xilinx客户产生严重影响。 但是，这并不意味着此次收购对AMD不利。AMD将获得Xilinx在5G，网络，汽车和通信领域的强大地位和技术领导地位。在那些可以与Xilinx一起引入AMD芯片的市场中，存在着许多潜在的协同效应。 在拥有自己的FPGA技术来承担AI工作负载加速等机遇方面，AMD还将至少与英特尔平起平坐。AMD首席执行官Lisa Su在将公司从困难的财务挑战恢复到当前对抗英特尔的成功方面表现出了相当的精明。很难想象AMD无法充分利用潜在合并的优势。 随着交易的发展，我们将继续关注。由于两家公司今天所做的工作之间没有太多重叠，因此合并的AMD / Xilinx看起来很像两家现有公司的简单总和。 最重要的是，赛灵思在其服务的许多市场以及其技术组合中已经处于强大的领导地位。他们可能有更多的损失而不是获得。 我们认为AMD将会是一家更大的公司，但由于收购的规模，其财务状况可能处于风险之中。赛灵思肯定会失去很多身份，甚至可能失去一些服务于现有市场和客户的能力。

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  • 柔性MEMS传感器诞生目的

    MEMS(Microelectromechanical Systems)微机电系统，将微电子技术与机械工程融合到一起的一种工业技术，它的操作范围在微米范围内，能够把力转化成电信号。MEMS器件应用在手机，健身手环、打印机、汽车、无人机以及VR/AR头戴式设备等日常电子产品中，MEMS在我们的生产生活可谓无处不在。 一般MEMS的生产方式是在基质上堆积物质层，然后使用平板印刷和蚀刻的方法来让它形成各种需要的结构，使用的材料主要是硅，采用类似于集成电路批处理式的微制造技术。这样制造出来的MEMS就是我们常见的刚性MEMS，一般与对应的IC封装在一起，但你知道什么是柔性MEMS吗? 一、柔性MEMS诞生的目的 力的交互，和电的交互或声的交互不一样，它需要有一个作用表面。为了把表面的信息准确地传达到传感器里面，传感器本身一定要是柔性的，才能检测用户触摸操作时所产生的微小形变。 “纽迪瑞是真正全球首家将柔性MEMS概念商业化的公司，”纽迪瑞公司创始人兼CEO 李灏博士介绍到，“其实我们也是做了好多年之后才发现，原来这就是柔性MEMS。” 人和机器进行交流，首先机器要理解人的意愿。从按键到触摸屏，是人对机器输入更简单流畅的演进过程，李灏认为，这个交互过程要用传感器真正地把人的意图翻译进去，一定要用到压力这个维度，柔性MEMS技术就是为了解决目前交互面临的两大问题： 传感器必须是柔性的。虽然现在很多交互的作用表面已经是柔性的，但传感器本身为了配合任何种类的作用面，也必须让表面是柔性的; 即贴即用。可穿戴设备最大的成本是组装成本，力的交互和传导与结构强相关，需要把传感器做得像创可贴一样，撕掉背胶贴上就可以使用，降低组装难度，提高良率。 二、完备了TWS耳机的交互语言 据悉，纽迪瑞的产品主要应用在三大方向，分别是手机(Mobile)，可穿戴(Wearable)，以及可测量(Measurable)。 近些年来的标志性客户及产品有：2015年配合中兴发布第一款3D Touch手机 Axon Mini;2017年配合谷歌发布第一款Edge Sense边缘触控手机Pixel 2;2019年配合vivo发布第一款无按键手机NEX 3;2020年配合华为发布第一款国内/安卓系统压感TWS耳机FreeBuds Pro。 拿可穿戴产品来说，使用时都是紧贴人体的，但由于人体都是导电的，所以交互往往非常困难的。例如耳朵导电，手指也一样导电，手指去触碰TWS耳机，和耳朵接触的信号是会互相混淆的，所以压力是解决交互问题的关键。 但是此前压力交互技术一直不理想，比如戴着TWS耳机想要调音量，就一定要把手机拿出来调;交互也只有一种交互语言——敲两下，因为敲一下会很多误触，敲三下对于用户的要求太高，所以只能实现听歌、接电话等简单的操作。直到AirPods Pro采用压感技术加入了捏一下、捏两下、长捏和短捏等，才基本完备了交互语言。 华为最新的FreeBuds Pro则实现了在耳机上压力加电容滑动调节音量。“我们把这叫传感器融合，把电容交互和压感交互全部放到了一个非常小的传感器里面，“李灏说到，”捏一下就可以听歌、降噪，上下滑动就可以调节音量，也实现了完备的交互语言和更好的用户体验。“ 三、在手机中重新崛起 纽迪瑞公司市场销售副总裁任璐佳表示，柔性MEMS并不单单是一种材料，还要告诉客户怎么做才能商业化。“从材料、算法、模组到一体化的实现和量产工具，都是纽迪瑞自己开发的。目前累积出货量已经超过5000万，品牌渗透率方面11家中有9家已经量产，在很多手机上已经实现了传感器阵列。“ 2015年，苹果iPhone 6S曾经最早将压力传感3D TOUCH功能用在了手机屏幕下，但随后几代产品却默默地取消了这一功能，李灏认为这主要是基于向下兼容和成本的考量。现在手机越来越薄、无孔化和全面屏的同时，厂商还在不断追求游戏体验，但是现在手机既有的一些交互方式已经不能满足了。比如游戏按键，屏幕方向变化的话会误触，所以一些手机厂商会在屏下加压力传感器;5G需要更多的天线，留给实体按键的位置越来越少了，压力触控交互或许可以重新在智能手机上崛起，成为一个大家都需要的功能。 在笔记本行业中，苹果MacBook的触控板没有实体按键，但按下去会有马达反馈。相比苹果笔记本的交互设计，微软系的笔记本交互曾经做得比较差——触控板小，还有两个实体按键。虽然没有微软的支持，但现在联想和华为已经开始用压力去替代实体的左右键。“纽迪瑞可以做到线性输出、满足多维度输入需求(轻按、重按、短按、长按)。“任璐佳说到，”现在windows的笔记本上出现的方案还不具备这些功能。“ 可测量产品除了触控板，还有很多应用场景，比如苹果、微软、华为、三星等头部企业都推出的压力笔，在数字绘画的应用上需要4096、8192这样的压力分级，据悉纽迪瑞已经实现了这项技术的落地。 四、用标准化提升性价比，满足不同用户 消费类市场是最有挑战性的市场，因为光做得好不够，还要让别人用得起，不能期待苹果用的东西别人都用得起。所以纽迪瑞这类供应商，一定要用标准化去把模组的性价比做高，任璐佳表示，“性价比分为成本和性能，成本目前我们已经做到了接近于实体按键，而性能主要看输出和输入。输入方面纽迪瑞已经实现压力数据、算法实现和大规模量产的一致性。“ 在TWS耳机领域，纽迪瑞的客户大致分成三类：一是手机的品牌做耳机，二是传统的音频品牌，三是高仿，这些耳机有不同的价位区间。目前TWS耳机的主芯片趋势是高度集成，任璐佳认为压感功能一定会在有“主动降噪 “级别的TWS耳机中成为标配，这类产品的价格基本上是399元到1299元。目前纽迪瑞有Micro LoadCell、贴合式电容+压感、PCB Sensor+弹片三种专用于TWS交互的压感触控解决方案，主要就是在性价比上满足不同用户。 与纽迪瑞的方案不同，目前市面上有一些采用电容做压力触控的方案，但这类的技术有一些硬伤。电容压力感应的原理是基于两层面板，上面一层面板被压的时候产生形变，这时候它到底下这一层的距离就改变了，通过改变的数值可以计算出受力大小。“这个变量是基于底层面板不动的假设下，但在实际应用中，底层面板一定是会动的。” 李灏解释到，“曾经一家抽油烟机厂商做了电容触控的压力操控板，位置在金属面板的后面，在实验室里面测得很好，但货送到用户家用螺丝一拧，电容之间的距离就发生变化了，整个都不好用了。由此可见在要求抗跌落能力比较强，或者抗安装比较强的，电容方案非常受限制。” 五、未来愿景 而与其他同类压感传感器厂商相比，纽迪瑞优势首先体现在份额上面。据李灏介绍，在除苹果之外的方案中，纽迪瑞占所有剩余方案的98%。“这也是即贴即用方案经过市场检验之后的结果，纽迪瑞解决最大的问题就是易组装。“ 展望未来，纽迪瑞希望在现有产品方案上持续迭代升级，逐步开发新产品线，以不断丰富应用领域和场景，实现更低成本、更高性能以及功能电路的整合。 未来有望籍由消费电子的人机交互，再把压力交互引入到所谓物机应用中，实现多功能复合传感器，例如温度、体征传感以及在汽车和轨道上的应用。 以后的万物互联不仅包括声光电，压力一定也是互联的一部分。比如机器人拿东西，机器对于物体的感知是一定需要有压力反馈的，虽然现在还处在非常早期，但这是未来的大趋势。

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  • MEMS代工工厂的四个类型

    MEMS加工的MEMS产业早在发展初期，就呈现波浪式的发展状态。早期一些半导体公司就把MEMS加入到其能生产的器件范围，同样的一些晶圆厂也逐渐成为MEMS器件加工公司。 但是每家MEMS代工公司都有自己特有的优势，不同的MEMS代工，不同的起跑线。总的来说，都是为了吸引符合各自特点的客户而采取不同的策略。 MEMS代工工厂大致可分为四个类型： 1.向硅晶圆代工厂提供MEMS代工服务 2.OEM供应商的MEMS代工厂 3. IDM的MEMS代工厂 4.纯MEMS代工厂。 从1和2代工类型来看，MEMS代工选择IDM或者OEM是各有利弊的。IDM的发展已经有二三十年了，但是客户关心的知识产权安全问题一直没能得到很好的解决。 所以，对于晶圆代工来说，他们则是把重点放在工艺和客户上。纯MEMS代工公司是可以同时处理多种工艺和多个客户的，是最具变通的模式。 不同类型MEMS代工，在技术上也是各有差异。 大多情况，MEMS芯片和ASIC芯片分别制造，然后通过系统级封装或键合工艺集成在一起。对于设计者来说，封装集成的灵活性更大。 而一些MEMS代工提供MEMS-CMOS工艺，可将两个芯片集成为单芯片，它的好处是：降低功耗、高速和低寄生效应。需要权衡的是制造复杂性的增加和热预算的减少。 为了适应市场的快速发展，MEMS代工公司还能提供多种堆叠技术，比如3DTSV、2.5D中介层等。 随着电子市场的火爆，MEMS代工的需求也日益提升，也促使MEMS代工的产品在体积上、成本上都变得越来越小。

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  • 向计算机市场拓展的英伟达，精简合并Quadro专业卡产品线

    上周发布的英伟达 RTX A6000 系列工作站显卡， RTX A6000 高端显卡本身，则是基于全新的 GA102 GPU 核心。与几年前的 Tesla 计算卡品牌一样，英伟达已证实 Quadro 这个专业图形卡品牌已被其精简，也是因为图形和计算之间的界限已有太多重叠。 展望未来，该系列显卡将沿用 Nvidia RTX A6000 和 Nvidia A40 之类的命名规则。 然而对于许多人来说，明明专业卡市场不会消失、且营收也相当丰厚，该公司为何又选择在这个时候淡化 Quadro 品牌呢? 此前外媒猜测，这可能与英伟达专业图形卡与计算卡产品线之间的重叠度越来越高有关。现在的事实证明，这样的直觉是相当敏锐的。 毕竟随着英伟达继续向计算市场拓展，其专业图形卡(ProViz)和计算产品在功能和定价方面的差异也越来越小。 为避免让客户对不同产品线产生潜在的混淆，英伟达在子品牌上的合并与精简也是情有可原。 比如当你需要组件一台主动散热的台式机来运行神经网络的时候，就可直接参考 ProViz 产品线，而无需像以前那样在 Quadro 专业卡那边纠结。 同样的情况，在基于 Tesla V100 加速卡的实例中也有提及，即便其配置并不属于 Quadro 的一部分。 最终，ProViz 将与计算市场迅速融为一体，即便两者在特定需求上各有侧重，但至少底层硬件仍是相通的。 在将这两组合并成一条单一的产品线后，英伟达仍可满足专业商业客户不尽相同的图形处理和计算需求。

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  • 苹果的芯片自信

    “当我们竞争对手还在正向追赶我们去年的芯片水平时，我们仍然领先几代。”苹果在今天北京时间凌晨1点开始的发布会上说的这句话。“去年发布的A13仿生依然是智能手机中最快的芯片，不过这即将改变，我们世界级芯片团队研发了一款全新的芯片——A14仿生，史上最快的智能手机芯片。” 这句话的意思很明显，打败我的只有我自己。 毕竟苹果是台积电最大客户，且不存在被禁止供货一说，稳坐智能手机芯片第一的宝座，大腿抖到宇宙尽头都没有人打扰。本次发布会，苹果也带来了不少硬件上的升级，我们首先从A14仿生芯片说起。 1、A14仿生——苹果的大腿 显然，苹果所有骄傲的源头都来自这款A14仿生芯片，9月份的发布会秀了一波，今天的发布会再次秀一把，防止国内消费者过了国庆假期而忘却他的优秀。 苹果称，A14仿生芯片标志着iPhone历史上的另一个里程碑。 据介绍，A14仿生芯片是全球第一款采用5nm制程技术的智能手机芯片，集成了118亿个晶体管，比A13数量增加了近40%。 A14采用的6核CPU设计，速度提升达50%。采用苹果最新的4核GPU设计，提升了图像质量和整体性能，使得其能够在大型游戏和机器学习方面表现更加优异，与竞争对手相比，也是在智能手机中最快的图形处理器，图像处理速度提高了50%。 苹果在设计时做了结构改动以推进机器学习处理能力的极限，提升了神经网络引擎的性能。由8核变成了 16核，这一改动使得最关键的机器学习模型处理速度提升最高可达80%。新一代神经引擎网络每秒钟能够处理11万亿次操作。此外，苹果提升了CPU里专属的机器学习加速器的性能，比前一代快70%。 以上介绍是来自苹果发布会，与前一次介绍并无太大差别，只是CPU和GPU性能提升的幅度从40%和30%变成了两个50%，难道一个月的时间就让A14芯片更威猛了?笔者阿猜测应该是对比的基准发生变化，上次是iPad前后代对比，此次可能是iPhone的前后代对比。 这块芯片毫无疑问是iPhone 12的心脏，支撑起了iPhone 12从mini版到Pro Max的所有功能。 在整个iPhone 12的硬件升级上，除了A14芯片还有别的花样。 比如外壳，iPhone 12采用了全新的外屏玻璃，并不是普通的大猩猩玻璃。而是一种联合开发的超瓷晶盖板玻璃，官方介绍抗跌落能力提升了4倍。 比如无线充电，具有MagSafe功能，用于使用磁吸增强无线充电。 比如影像模组，iPhone 12 Pro配备了新的七元素镜头广角相机，具有/ 1.6的光圈，可将照片和视频的弱光性能提高27%;具有120度超广角镜头以及52mm焦距长焦相机，使光学变焦范围达到4倍。在iPhone 12 Pro Max上，传感器尺寸较 iPhone 12 Pro增大了 47%，单位像素面积为1.7μm，暗光拍摄性能提升了 87%。长焦焦距达到了 65mm，三摄能提供最高 5 倍的光学变焦。 比如激光雷达，实现更精准的空间感知和物体定位能力，苹果称在低光环境下的自动对焦效率提升了6倍 比如5G，理想状况下，5G 网络下可实现 4Gbps 的峰值下行速率，亦可在非必要情况下切换至 4G LTE 网络，优化续航。 比如屏幕，iPhone 12搭载6.1英寸Super Retina XDR屏幕，OLED屏幕材质，2532×1170分辨率，峰值亮度1200nits，支持HDR10。 价格方面：iPhone 12 mini 699 美元(5499 元)起，起步容量 64G;iPhone 12 799 美元(6299 元)起，起步容量 64G;Pro 999 美元(8499 元)起步，起步容量为 128G;Pro Max 1099 美元(9299 元)起步，起步容量为 128G。 2、S5芯片——苹果一带而过 S5芯片并不新，今年9月份的发布会苹果就已经掏出了S6，据当时介绍，S6芯片采用了第六代封装模块，内含高性能双核处理器，该处理器基于iPhone 11的A13仿生打造，针对Apple Watch进行了优化，与前代相比，S6的速度快了20%。 而这多出的20%速度，就是和S5比的。所以可以理解苹果没有在S5芯片上留下哪怕一句完整的话，总不至于说：“比上个月的S6慢20%吧”?不过据此前的资料介绍，搭载S5Apple Watch SE，速度最高可达Apple Watch Series 3的两倍。 这一次，苹果将S5用在了HomePod Mini上，带mini一词，大伙就知道这是一款平价产品，底部有一个驱动器、两个被动式喇叭和一个“声波波导”。与以往的 HomePod 一样，它可以提供高音质服务，内置智能助手，支持智能家庭管理以及一系列安全和隐私功能。 其他方面，HomePodmini的售价是99美元，约合668元人民币。 3、HomePod Mini 最后我们抛开整个发布会的产品，再次回到本文的标题中。苹果的芯片自信到底来自哪里，据一众知乎网友的回答，几乎都涉及到一个词叫“钞能力”。 此话不假，iPhone利润率是智能手机届出了名的高，赚得多，就可以在研发投入上撒大把的资金，从而达到良性循环，这一点和半导体界大佬们对如何提高中国芯片能力的观点是一样。 苹果以“魔鬼”与“天使”的双重身份与供应链厂商合作，前一秒小甜甜后一秒牛夫人，一次次证明了得芯片者得天下这个理论。 曾经，乔布斯在2007年推出iPhone时，用了一句经典名言：“真正认真对待软件的人，应该自己制造硬件。”

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  • 芯片封装技术成半导体行业必争之宝

    芯片不断向微型化发展，工艺制成向着更小的5nm，3nm推进，摩尔定律也屡屡被传走到尽头，而芯片封装技术被普遍认为会成为下一阶段半导体技术的重要发展方向。 厦门大学特聘教授、云天半导体创始人于大全博士就曾指出，随着摩尔定律发展趋缓，通过先进封装技术来满足系统微型化、多功能化成为了集成电路产业发展的新引擎。 封装技术是伴随集成电路发明应运而生的，主要功能是完成电源分配、信号分配、散热和物理保护。而随着芯片技术的发展，封装正在不断革新，供应链迎来大考。 一、群雄竞逐先进封装 先进封装技术能够相对轻松地实现芯片的高密度集成、体积的微型化和更低的成本等需求，符合高端芯片向尺寸更小、性能更高、功耗更低演进的趋势。 尤其是CoWoS(Chip On Wafer On Substrate)、FOWLP(扇出晶圆级封装)以及WoW等 高密度先进封装(HDAP) ，它们在提升芯片性能方面展现出的巨大优势，成功吸引了各大主流芯片封测、代工以及设计厂商的关注，开始在该领域持续投资布局。 例如CoWoS，这是台积电推出的2.5D封装技术，被称为晶圆级封装。CoWoS针对高端市场，连线数量和封装尺寸都比较大。 自2012年开始量产CoWoS以来，台积电就通过这种芯片间共享基板的封装形式，把多颗芯片封装到一起，而平面上的裸片通过Silicon Interposer互联，这样达到了封装体积小，传输速度高，功耗低，引脚少的效果。 此外，FOWLP，这是一项被预言将成为下一代紧凑型、高性能电子设备基础的技术。根据Yole数据，FOWLP全球总产值有望在2022年超过23亿美金，2019-2022年间CAGR(复合年均增长率)接近20%。 据悉，第一代扇出型封装是采用英飞凌(Infineon)的嵌入式晶圆级球闸阵列(eWLB)技术，此为2009年由飞思卡尔(Freescale，现为恩智浦)所推出。但是，集成扇出型封装(InFO)在此之前就只有台积电能够生产。 台积电的InFO技术是最引人注目的高密度扇出的例子，三星电子(Samsung Electronics)系统LSI事业部认为正是此技术，导致台积电抢下苹果(Apple)A10处理器代工订单。为此三星电机(Semco)跨足半导体封装市场，与三星电子合作研发FOWLP技术，以期在新一轮客户订单争夺赛中，全面迎战台积电。 Techsearch International指出，这些HDAP技术推动了行业对设备与封装协同设计以及新流程的需求。目前代工厂开始将一部分限制产能用于做先进封测，传统的封测厂商也在逐渐向先进封测提升。 虽然目前为止，代工厂与封测厂商还没有完全交叉的业务，在各自的领域独立为战。但未来双方一定会越来越多地向中间重合领域进军，先进封装将成为兵家必争之地。 二、HDAP，想说爱你不容易 然而，想要实现类似的HDAP仍然存在一些挑战。 资料显示，首先，HDAP具有异构性。即使上游EDA厂商已经修改了传统工具来处理多种新技术，这些新技术也需要物理验证，例如设计规则检查(DRC)、版图和线路图对照检查(LVS)等。在HDAP中，必须通过一个中介层或某种类型的互连技术做连接，在这种情况下，它会影响系统的互连特性，同时这些特性之间还会相互影响，同时影响可制造性特征的设计。 其次，新的HDAP技术要求设计团队共同努力来优化整个系统，而不仅仅是单个元件。例如芯片和封装/中介层未对齐、元器件和基地之间的连接错误等问题带来的工程成本增加;制造数据的质量或误差导致的制造延迟;以及信号和电源完整性性能不佳、2.5D装配的热稳定性不合格等问题带来的功能故障等问题。 再者，HDAP也让设计复杂度显著提高，需要描述从芯片到基板、从中介层到基板、基板到电路板、基板到测试板的所有互连。这在传统的封装行业来看非常难以控制，目前有许多要靠手工集成，夹杂一些零碎的检查。 HDAP作为一个全新的方向，也开始给半导体的设计流程带来影响。这些新技术能够对整体设计做分区，就像一种具有芯片外部特征的互连，这与芯片的内部特征非常相似。先进封装使厂商有了集成不同技术(工艺)的能力，但同时也为传统的设计工具带来了相关挑战。 在此基础上，传统的封装设计已经无法满足市场日益变化的需求，如何高效的完成设计并得到验证，这将给EDA工具带来全新的挑战。市场迫切需要更为高效的全新流程、方法和设计工具。 三、Mentor的利器 Mentor是一家极为关注先进封装技术的EDA厂商， Mentor 亚太区技术总监Lincoln Lee提到，作为一家EDA厂商，其产品本身就贯穿设计和封装的各个方面。 早在10多年前(2007年)，Mentor就看见了封装市场的潜在机遇，并开始为领先客户设计应对方案。他强调，半导体行业发展很快，先进封装正在逐渐成为主力，如果不能很快适应客户的要求，就将被抛在身后。发力先进封装领域，对于Mentor与其客户来说是双赢。 2013年，Mentor正式推出了Xpedition Package Integrator(XPI) 高密度先进封装(HDAP)流程，该流程是业内率先针对当今先进的 IC 封装设计和验证的综合解决方案。 资料显示，XPI产品已经具有高集成度，但基于整个设计过程中的分工需要， Mentor将XPI的两个功能拆分为Xpedition Substrate Integrator工具和 Xpedition Package Designer技术。独特的Xpedition Substrate Integrator(xSI)工具可快速实现异构基底封装组件的定义和优化。针对物理封装实施的新型 Xpedition Package Designer(xPD)技术可确保设计Signoff与验证的数据同步。Calibre 3D Stack技术可针对各种2.5D和3D叠层芯片组件进行完整的Signoff DRC/LVS验证。 在不断优化的过程中，Xpedition可以多人协同工作，无需拆分，避免多次合并，从而实现最大限度地提高团队工作效率。目前，Mentor正在全力解决多晶片封装的功耗、散热、性能问题。Lincoln解释道，大家都希望将更多功能“塞”到同一颗芯片里，但这么多高效能的芯片放在一起，将产生极高的热密度。因此，热分析是非常关键的步骤。 目前做芯片的公司数量正在不断减少，很大程度上是由于先进工艺行列所需要的成本十分昂贵，因此先进的设计工具就显得尤为重要。Lincoln提到，Mentor的优势在于拥有非常全面的工序，全新的解决方案能够为IC设计厂商提供便利，可以在一定程度上满足其需求。 四、Mentor与中国 现在，中国大陆市场中已经有不少厂商开始关注先进封装，尤其是封测企业。近几年，海外并购让中国封测企业快速获得了技术、市场，弥补了一些结构性的缺陷，极大地推动了中国封测产业的向上发展。 中国半导体协会数据显示，大陆封测市场规模从2012年的1034亿元增长至2018年的2196亿元。在2019年封测市场，中国大陆占比达到28%，仅次于中国台湾。 Lincoln指出，早在1989年，Mentor就已经进入中国大陆。尽管当时市场主要以PCB板级设计为主，中国大陆本土的IC产业仍在襁褓之中，整个市场的体量也没有现在这么庞大，但Mentor丝毫没有轻视中国市场和其未来的发展潜力。 此外，Mentor还跟地方政府、孵化平台、高校和研究所合作，降低创新和创业的成本，积极地扶持未来的明星企业。 这些年来，Mentor见证了中国本土IC产业不断强大，尤其是封测领域。Lincoln表示，近年中国本土先进封测厂商通过自主研发和兼并收购，已基本形成先进封装的产业化能力，但从先进封装营收占总营收的比例和高密度集成等先进封装技术发展上来说，中国总体先进封装技术水平与国际领先水平还有一定的差距。 在此基础上，Mentor正在不断支持中国厂商在先进封装领域的发展，助力中国厂商在性能以及功耗等方面提升。同时，Lincoln也提到，在同等级的芯片中，使用Mentor HDAP设计环境的产品，异构集成能助力其效能更优化。 五、总结 在2020年，围绕先进封装的战火继续升级，先进芯片制造商正在不断加码，探索更广阔的芯片创新空间。 尽管这些技术方法的核心细节有所不同，但大家各展谋略，都是为了持续提升芯片密度、实现更为复杂和灵活的系统级芯片，以满足客户日益丰富的应用需求。 随着制程工艺逼近极限，成本无限提升，Mentor凭借在此领域丰富的经验，其作用将越来越大，更加不可或缺。

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  • 自动化点胶设备在芯片封装中的应用

    作为时代主题，芯片吸引了太多人的注意力，芯片核心技术：研发、生产、封装等，每一个环节都是芯片是否能而成功的关键。而芯片封装直接影响半导体和集成电路的力学性能。 随着科技的发展，先进的自动化点胶设备被广泛运用于芯片封装当中。 点胶机被用于芯片键合 印制电路板在焊接过程中容易发生位移，为了避免电子元件从印制电路板表面脱落或移位，很多企业引进全自动点胶机对印制电路板表面进行点胶，然后放入烘箱加热固化，使电子元件牢固地贴在印制电路板上。 点胶机被用于芯片底料填充 在倒装芯片工艺中总会遇到如下问题：芯片面积本身比较小，固定芯片的面积就更小，常常难以粘合，如果芯片受到冲击或热膨胀，则很容易导致凸块甚至破裂，芯片将失去其适当的性能。 为了缓解这一问题，相关企业采用自动点胶机机将有机胶注入芯片和基板之间的间隙，然后固化，这增加了芯片和基板之间的连接，又进一步提高了它们的结合强度，并为凸起提供了良好的保护。 目前很多点胶机中融入了直线马达设备，线马达驱动的高精密点胶机X/Y轴峰值移动速度可达1000mm/s，配置合适的光栅编码器及导轨，重复定位精度可达正负0.005mm。 而直线马达驱动的高精密X/Y/Z三轴点胶机，具有灵活搭配、多轴联动、多维工位运动的特点。

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  • 瞬息万变的半导体战场，台积电支撑行业变革

    英特尔自1968年创立后一直处于全球半导体的领军者地位，但在2020年7月24日，英特尔宣布7纳米制程延迟，或将委托第三方代工厂。消息一出，英特尔股价次日重挫16.2%，被传为其代工方的台积电股价大涨。台积电已于7月16日以3063亿美元的市值荣登全球半导体企业榜首，消息一出，其市值继续暴涨420亿美元。而英特尔竞争对手AMD股价涨幅亦达16.5%。 全球半导体格局要变天了吗? 一、垂直整合趋向垂直分工，美中是最大供需市场 半导体行业隶属电子信息产业，属于硬件产业，是以半导体为基础而发展起来的一个产业。过去70年，作为资金与技术高度密集行业，半导体行业最大的发展趋势是产业链垂直分工模式日趋成熟，产业链更加细化。 20世纪60年代，英特尔和三星等半导体企业都是IDM运营模式(垂直整合)，这种模式涵盖设计、制造、封测等整个芯片生产流程，具有规模大、技术全、积累深的三大特点。 当时代变革，技术升级要求不断加快、产业生产效率不断提升，半导体产业趋势在上世纪80年代开始出现大变革，逐渐向设计、制造、封装、测试分离的垂直分工模式发展：一是将相对轻资产的设计和重资产的制造及封测分离，有利于各个环节集中研发投入，加速技术升级变革，给新玩家一个进入行业的切入点，例如技术水平较低的封装检测、设计突出的Fabless(单设计)模式等;二是随着技术升级的成本越来越高以及对集成电路(IC)产业生产效率的要求提升，垂直分工模式大大提升了整个产业的运作效率。 纵观前十大半导体企业变化，行业发展趋势一览无余。上世纪90年代，全球半导体公司大多是日本公司，前十大企业中占据50%，全是IDM公司;2016年，前十大半导体企业中出现了高通、博通等设计公司，表明晶圆代工+设计公司的发展模式在数字逻辑集成电路领域中取得了巨大成功。受益于数据中心服务器带来的火爆内存芯片需求，三星电子在2017年和2018年一度超越了英特尔，保持了全球半导体销售冠军。 从国家视角看，美国半导体企业占据了全球份额的半壁江山，中国是全球和美国最大的半导体需求市场。在“高利润+高研发投入”商业模式的推动下，2019年美国在全球半导体行业的市场份额高达47%，并在EDA软件、IP、半导体设备、芯片等产业链环节均处于领先地位。根据美国半导体行业协会(SIA)和世界半导体贸易统计协会(WSTS)数据，2019年中国占全球半导体销售额的35%，而美国半导体公司在中国的市场占有率达到48%，2019年高通、Microchip、镁光、Qorvo等美国半导体大厂在华收入占比均超过50%，中国市场的半导体需求是美国半导体公司收入的重要来源。 二、英特尔仍处龙头，但危机四伏 从营收和净利润情况看，英特尔在半导体企业中还是处于强势龙头地位，2019年营收高达720亿美元，净利润为210亿美元，超越此前蝉联榜首的三星电子，重返世界之巅。短期来看，英特尔一方面凭借长期的技术积累，采用Tick-Tock策略，在中央处理器(CPU)领域形成了霸主垄断地位;另一方面通过超高的毛利和净利水平，多次并购FPGA、AI等企业多元化产品布局，短期内AMD和英伟达等追赶者很难从总量层面超越。 不过，英特尔虽仍处龙头地位，但面临的挑战日趋加大。究其原因，主要有两方面： 其一，主营个人电脑业务的英特尔对智能手机发展趋势出现战略判断失误。智能手机是近十年及未来十年移动互联时代最重要的终端之一，也是继计算机之后含硅量最高的产品之一。英特尔显然没有坚定地提前于时代做战略调整。2010年前后，智能手机在全球范围内加速普及，受到智能手机的冲击，2012年之后英特尔的桌面CPU出货量也开始不断下滑，营收增速明显降低。 其二，英特尔始终坚持IDM模式，不愿意顺应时代变化做代工生意。数十年来，微软Windows和英特尔CPU的强强联合在X86架构PC时代取得了巨大成功，英特尔的IDM模式利润率比AMD的Fabless模式和台积电的Foundry(单制造)模式高得多，因此英特尔不愿改变高利润率的收入模式。 与此同时，作为微处理器赛道英特尔的传统追赶者，AMD于2016年在CPU技术方面持续发力，抢夺英特尔市场份额，并将晶圆代工外包。在新任CEO苏姿丰的带领下，AMD首度推出RyzenCPU系列，与英特尔CoreCPU开始正面竞争。2018年，AMD7纳米制程处理器研制成功，销量大幅提升，市场占有率也逐年提高。同年AMD将7纳米晶圆交由台积电独家代工。根据数据调研公司MercuryResearch的数据，AMD的PCCPU市场占有率在2019财年第四季度达到18.3%。 这一趋势体现在市场份额和资本市场上。AMD的全球份额在2016年时已不足10%，尤其是在更强调性能的服务器市场，英特尔巅峰时全球市场占有率高达99%，AMD不足1%。而在资本市场上，AMD股价从2006年开始下跌，到2015年9月时触及不到1.6美元的低点。2020年7月28日，AMD发布的2020年第二季度财报显示，AMD营收为19.32亿美元，比去年同期增长26%，比上一季度增长8%;净利润为1.57亿美元，比去年同期增长349%。AMD的股价已经从2015年7月最底部的约1.6美元，上涨到2020年7月28日的74.6美元，增长40多倍。 人工智能热潮下，新晋挑战者英伟达也来势汹汹。英伟达是近年来在英特尔主导的服务器芯片市场上唯一取得快速增长的公司，虽然目前英特尔数据中心业务年营收超过200亿美元，但英伟达把握住了大数据时代对于视频数据处理的需求爆发，尤其是消费端短视频的大量普及，让图形处理器(GPU)在数据中心的地位日益上升，或将成为英特尔的有力竞争者。2020年7月8日，英伟达股价收于408.64美元，总市值达到2513.14亿美元，首次超越英特尔。 短视和贪婪，让英特尔继续沉溺于高利润率无法自拔，错过了智能手机发展的红利期。虽然后知后觉的英特尔2013年开始“大船转向”，任命布莱恩·克尔扎尼奇来扭转逆势，一方面推动凌动(Atom)SOC来占领智能手机和平板电脑市场;另一方面利用垄断地位不断提高CPU单价，以维持营收增长和高利润率，但生于忧患，死于安乐，高科技行业需要永无止境地推进技术进步，一旦创新精神有所懈怠，诺基亚式的大溃败将在所难免。 三、晶圆代工：台积电市值登顶全球，支撑行业变革 作为全球最大晶圆代工厂和苹果公司主要供应商，台积电在全球芯片代工市场上占据了一半的份额，是行业领头羊，三星以20%的市场份额排名第二。 由于良率更高、生产周期更稳定，台积电几乎独享了7纳米制程领域的所有订单，且定价权极高。在此背景下，2020年第二季度台积电净利润暴涨81%，创下六年来最大利润纪录，同时二季度占全球代工市场份额的51.9%。7纳米和16纳米工艺依然是台积电营收的主要来源，其中7纳米工艺占台积电该季度晶圆销售额的36%，其先进的3纳米工艺制程也将于2021年下半年风险量产，2022年下半年量产，3纳米相比5纳米工艺将带来70的密度提升，20%~25%的功率提升。 英特尔宣布7纳米制程工艺将延后6个月，从而导致英特尔未来几款图形芯片和计算机处理芯片无法及时上市。英特尔的7纳米进展不顺利将增强台积电在晶圆制造领域的领先能力。除此之外，英特尔CEO称英特尔可能会在未来外包自己的芯片制造业务，而台积电作为晶圆代工领域的龙头有望拿下来自英特尔的订单，可能会使台积电在未来的资本支出继续扩大。作为半导体产业链的风向标，台积电的扩产会将自身景气传导给下游半导体封测市场，从而进一步刺激半导体封装设备的需求。 在此背景下，台积电股价已从3月的年内低位拉升逾70%，7月16日台积电以总市值3063亿美元荣登全球半导体企业榜首，三星其次，英伟达、英特尔、博通分列第三至第五位。 总之，半导体市场就像瞬息万变的战场，巨头的战略失误可能会引发局势的颠覆。竞争优势在制造工艺的英特尔，却在技术方向选择和执行力上连续犯错，而台积电的快速发展，成为了可以支撑AMD和英伟达反超英特尔的支点。 一方面，AMD和英伟达可以发挥Fabless模式优势，继续加强和台积电的深度绑定和合作，利用最先进的工艺和Fanout等先进封装技术，加快提升产品性价比;另一方面，两者针对细分领域与英特尔在通用计算领域实现差异化竞争。 AMD和英伟达已经有针对性地加强对机器学习、加密货币挖掘、智能汽车等专用芯片的布局，以期在未来新的赛道能向英特尔发起挑战，全球半导体行业的剧变正在孕育之中。

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  • 中国企业与尼康、佳能共同研发光刻机

    光刻机作为芯片制造最重要的设备，目前在全球市场上都是稀缺资源。在光刻机设备市场上，尤其是EUV光刻机设备，几乎被ASML垄断。全球光刻机出货量99%集中在ASML、尼康和佳能，ASML份额最高。由于美国的技术封锁，我国收购ASML技术几乎毫无可能，那么同样有高端EUV光刻机技术的日本尼康和佳能是否可以合作共赢? 除华为外，国内晶圆大厂半导体进口设备也遭断供，另据路透社报道，美国正考虑对半导体制造设备及相关软件、激光器、传感器等技术的出口进行新的限制，美对我半导体产业的打压已有蔓延之势。而芯片制造始终是我国半导体产业的薄弱环节，唯有突破光刻机技术，才能掌握芯片自主。 一、自主与合作 光刻机被誉为“半导体工业皇冠上的明珠”，要造出造芯片的机器，并不是一件容易的事，它不仅仅是拥有约10万个零部件般复杂，也不仅仅是集合了数学、光学、流体力学、自动化、图像识别等10余个领域般综合，还要都是顶级的，一个技术突破不算突破，全部突破才算整体前进一步，这是最难的。 说阿斯麦光刻机代表西方制造工业的最高水平并不为过，一台最先进的EUV光刻机，镜头来自德国卡尔蔡司，大功率光源来自美国赛摩，精密加工技术来自瑞典，浸没双工作台来自荷兰，特殊复合材料来自日本等等，在阿斯麦供应商中有很多隐形冠军，它们可能并不太知名，但无法忽视的是，这些几乎都是同行业中的佼佼者。 如果说在某一个领域做好或许不是难事，比如中微公司2017年就成功研发出了世界上第一台5纳米刻蚀机，但这并不代表国内芯片制造工艺达到5纳米水平，到目前为止最先进的国产光刻机仅为90纳米，最薄弱的环节才代表真实的水平，国产光刻机要出头，势必要做到与阿斯麦更接近的水平，但也意味着要在细分领域全部做好。 谁也不是三头六臂，神通广大，造好光刻机，除了发展自主技术，开放合作是很有必要的。 二、日经递橄榄枝 最近日经新闻有一篇关于中国半导体产业的报道，文章指出，随着美国的封锁和打压，长远来看，美国此举可能会助推重工半导体产业的自立与发展，目前中国半导体仍可迂回以对。 文章主要提到几点： 一是中国有1000多家新兴的半导体相关公司，如果华为和中芯从这些公司购买进口的半导体芯片、设计软件以及生产设备，实际上就可以进行半导体采购并扩充制造设备;Synopsis共同执行长Aart de Geus表示：“在中国有很多半导体相关企业(除华为外)都在大量购买，这种情况无法避免国内的转售。” 二是联发科对美国的销售额很少，该公司虽已停止对华为供货，但也有可能会继续接受华为的订单并准备接受美国制裁，联发科可以在不投诉最终用户详细信息的情况下订单生产，台积电同样可以。 对上世纪70/80年代崛起的日本半导体产业来说，通过不同的方法将技术从美国带回日本，从模仿再到超越，成就90年代的半导体霸主是可能的，但时代背景不同，通过规避限制出口并不是长远之计，SWIFT跨国结算系统掌握在美国手上，所有国际账户信息，都在美国的掌控之中，会导致更多的企业被限制。 文章提到的另一方案或许更有前景，EUV以外的光刻机，日本的尼康和佳能也可以制造，业界有关人士表示：“中国企业拟向两家日本公司提供资金，要求共同开发除EUV以外的新型光刻机。” 目前只有荷兰的阿斯麦能够制造EUV光刻机，而大部分基础技术的知识产权都由美国掌握，如果走别人的路，知识产权的约束会很多，当芯片制程工艺接近摩尔定律极限，3D堆叠技术正在成为延续摩尔定律的主角，研发新的光刻机或许是弯道超车的机会，就像2000年前后阿斯麦凭借浸入式光刻技术超越尼康一样，每一次弯道超车都离不开新技术、新材料的颠覆。 当年美国建立EUV LLC联盟搞高端光刻机，几乎半导体业界所有的巨头都被邀请来了，唯独尼康排除在外，最后单打独斗的尼康，自然干不过人家联盟，不知尼康是否因此耿耿于怀?如今国产光刻机需要合作，尼康正好有技术积累，尼康是否有心被阿斯麦碾压二十年后再扳回一城?结果值得期待。 现在尼康最先进的光刻机是45-22纳米，虽然跟阿斯麦有几代的差距，但在单打独斗的日子里，技术几乎都是自己的，受美国方面的制约更少。 三、结语 2012年日本存储芯片企业尔必达被美光收购，去年11月，原社长坂本幸雄就任紫光集团高级副总裁，紫光旗下核心企业长江存储主打存储芯片; 曾就职瑞晶总经理的陈正坤，后瑞晶被美光收购，陈正坤加入联电，后来到大陆协助福建晋华建存储芯片厂，当被问及为什么加入联电和中国大陆DRAM技术合作研发计划，陈感性地说，当年瑞晶被兼并对他冲击很大，且自主开发DRAM技术一直是他心中的梦想，希望这个梦想在这里播种开花。 中国半导体产业崛起，除了开放合作，还要寻找合适的领头羊。

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  • Imagination发布IMG B系列GPU：功耗降低30% 面积缩减25%

    10月13日下午，半导体知识产权(IP)供应商Imagination Technologies(以下简称Imagination)宣布推出全新的IMG B系列图形处理器(GPU)，继继去年的IMG A系列后进一步扩展了其GPU知识产权(IP)产品系列。 依靠着先进的多核架构，全新的B系列可以使Imagination的客户在降低功耗的同时获得比市场上任何其他GPU IP更高的性能水平。它能提供高达6 TFLOPS(每秒万亿次浮点运算)的计算能力，与前代产品相比在功耗降低了多达30%，面积缩减了25%，且填充率比竞品IP内核高2.5倍。 B系列是Imagination GPU IP的再一次演进，可提供最高的性能密度(performance per mm2)，同时提供了多种全新配置，可以针对给定的性能目标实现更低的功耗和高达35%的带宽降低，这使其成为顶级设计的理想解决方案。 B系列提供了各种不同的配置，从而使我们的客户拥有更广泛的选择。凭借核心部分的可扩展性，它成为移动设备(从高端到入门级)、消费类设备、物联网、微控制器、数字电视(DTV)和汽车等多个市场的终极解决方案。 B系列中还包括IMG BXS产品，这是首批符合ISO 26262标准的GPU内核，可以为汽车领域提供各种选择：从小型的安全备份内核，到可用于先进驾驶辅助系统(ADAS)和高性能自动驾驶的高计算力内核。 Imagination Technologies首席产品官Chris Porthouse说道：“我们在多核架构中采用了自己最佳的高性能、低功耗内核，并整合了创新性的分散管理方法，从而可以提供高效的扩展特性，并且可与诸如小芯片(chiplet)架构等行业趋势相兼容。这使我们能够提供以前的GPU IP所不能提供的一系列性能水平和配置。” Imagination Technologies首席执行官Simon Beresford-Wylie表示：“IMG B系列为我们的客户提供了更多选择。它建立在大量投资及A系列技术优势的基础上，同时增加了多核技术，以惊人的33种全新配置扩展了Imagination的GPU产品系列。凭借B系列产品，我们相信Imagination可以为每个人提供最佳的GPU，无论他们有何种需求。” IMG B系列现已可提供授权，并且每个产品系列都已有厂商率先获得了授权。 一、先进的多核架构 全新的多核架构已经针对BXT和BXM内核的每个产品系列进行了优化，利用多个主核的扩展特性实现了GPU内核的多核扩展。多核架构结合了所有内核的能力，可以为单个应用提供最大化的性能，或者根据需要支持不同内核去运行独立的应用。 BXE内核提供了主核-次核的扩展模式，这是一种面积优化的解决方案，通过单个GPU内核提供了高性能，同时可以利用我们的HyperLane技术进行多任务处理。 BXS汽车GPU内核也利用了多主核可扩展的特性，来支持性能扩展，以及跨多个内核进行安全检查，以确保正确运行。 二、最佳的图像压缩技术 IMG B系列还使用了IMGIC技术，这是市场上最先进的图像压缩技术，可为我们的客户提供节省带宽的新选择。它提供了多达四种压缩等级：从像素完全无损模式，到可确保4:1或更佳压缩率的带宽极省模式。这为SoC设计人员提供了更高的灵活性，以优化性能或降低系统成本，同时保持出色的用户体验。IMGIC技术可以兼容B系列中的所有内核，这使得即便是最小的内核，也能够拥有Imagination行业领先的图像压缩技术优势。 三、IMG B系列内核 IMG B系列GPU拥有四个产品系列，可以针对特定的市场需求提供专业的内核： 1、IMG BXE：实现绚丽的高清显示——凭借一系列专门针对用户界面(UI)渲染和入门级游戏设计的GPU内核，BXE系列每个时钟周期可以处理从1个像素到高达16个像素，从而可支持从720p到8K的分辨率。与上一代内核相比，BXE实现了多达25%的面积缩减，同时其填充率密度高达竞品的2.5倍。 2、IMG BXM：难以置信的图形处理体验——一系列性能高效的内核在紧凑的硅面积上实现了填充率和计算能力的最佳平衡，可以为中档移动端游戏以及用于数字电视和其他市场的复杂UI解决方案提供支持。 3、IMG BXT：前所未有的性能——可以为从手持设备到数据中心等现实世界的应用提供难以置信的高性能。该旗舰款B系列GPU是一个四核部件，可以提供6 TFLOPS的性能，每秒可处理192 Gigapixel(十亿像素)，拥有24 TOPS(每秒万亿次计算)的人工智能(AI)算力，同时可提供行业最高的性能密度。 4、IMG BXS：面向未来的汽车GPU——BXS系列是符合ISO 26262标准的GPU，这使其成为迄今为止所开发的最先进的汽车GPU IP内核。BXS提供了一个完整的产品系列，从入门级到高级的产品，可为下一代人机界面(HMI)、UI显示、信息娱乐系统、数字驾舱、环绕视图提供解决方案，再到高计算能力的配置，则可支持自动驾驶和ADAS。

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  • 存储大厂不断扩产，中国存储产业面临考验

    2020年疫情使存储器价格产生波动，同时也出现了存储器需求疲软及供应不畅的问题。在2020年下半年，存储器市场依旧不是很乐观，存储芯片价格持续下降。但是放眼全球，三星、铠侠(原东芝)、美光等存储大厂扩大投资热度不断攀升，正在积极建厂和扩充产能。 这些海外厂商动作频频，将会使存储市场产生怎样的变化? 一、存储器市场概览 纵览整个存储器市场，其绝大部分由海外巨头公司掌握，国产公司处于相对落后的位置。DRAM和NAND Flash是最主流的半导体存储器，市场规模占比超过95%。 2019年NAND Flash市场规模达到了490亿美元。据IDC预测，2023年将产生105ZB数据，其中12ZB将会被存储下来。NAND Flash市场份额基本被国外公司所垄断，主要的厂家为三星、铠侠、西数、美光等。国产厂商长江存储处于起步状态，正在市场与技术上奋起直追。 2020 Q1 NAND Flash市场份额 资料来源：中国闪存市场，国元证券研究中心 DRAM是存储器市场规模最大的芯片，2018年DRAM市场规模已超过1000亿美元，2019年由于价格大幅下降以及服务器、手机等下游均出现同比下滑，市场空间出现下降，根据Trend Force数据统计，2019 年DRAM市场空间约621亿美元。目前，DRAM芯片的市场格局是由三星、SK海力士和美光统治，三大巨头市场占有率合计已超过95%，而三星一家公司市占率就已经逼近50%。 2019年DRAM市场格局 资料来源：Trend Force,，国元证券研究中心 在此市场状况下，海外存储大厂的投资、扩产行为对于国内处于起步阶段的众厂商来说，将是一场大考验。 二、存储龙头大力扩产 此前，三星电子宣布了在韩国平泽厂区的扩产计划，除扩建采用极紫外光(EUV)的晶圆代工生产线及DRAM产能之外，还将扩大3D NAND闪存方面的产能规模。业界预估三星电子仅用于3D NAND闪存方面的投资额就达8万亿韩元(约合470亿元人民币)。 据了解，三星电子将在平泽厂区的二期建设中投建新的3D NAND生产线，量产100层以上三星电子最先进的第六代V-NAND闪存，无尘室的施工5月份已经开始进行。新生产线预计将于2021年下半年进入量产阶段，新增产能约为2万片/月的晶圆。 去年年底，三星电子便启动了中国西安厂二期的建设，投资80亿美元。西安厂二期主要生产100层以下的第五代V-NAND，平泽二厂则会生产100层以上的第六代V-NAND。三星NAND Flash生产线主要分布在韩国华城厂区、平泽厂区以及中国西安厂区。 无独有偶，其他存储产商也大幅度投入了存储产能的扩充。 美光这两年不断有加大存储资本投入的消息传出。首先看DRAM方面，据台媒报道，美光将在台湾加码投资，要在现有厂区旁兴建A3及A5两座晶圆厂，总投资额达4000亿元新台币(约合人民币903亿元)，2020年第4季导入最新的1z制程试产，借此缩小与三星的差距;第二期A5厂将视市场需求，逐步扩增产能，规划设计月产能6万片。 今年早些时候，美光表示，A3 预计本年第四季度完工，2021年投入生产，导入最新的1Znm制程试产。据了解，1Znm工艺是存储行业最新的制程技术，可提供更高的密度、更高的效率和更快的速度，该标准涵盖了12nm到14nm之间的工艺标准，而1ynm标准则在14nm到16nm之间。 美光还在陆续大规模生产DDR4和LPDDR4，2020年初美光基于1Znm技术的DDR5 RDIMM开始送样，还将投入下一世代HBM以及1α技术的研发。同时，美光表示，为了持续推进先进技术的发展，今年其洁净室投资是往年的1.5-2倍，主要用于加速向先进节点切换，提升先进制程产能，包括EUV洁净室的建设，全球灵活布局产能。 与此同时，美光也在去年宣布启用在新加坡扩建的3D NAND闪存晶圆厂，让美光在新加坡的布局更加完整。美光指出，扩建的设施能够为无尘室空间带来运作上的弹性，更可以促成3D NAND技术进阶节点的技术转型。 由于目前美光在第三代96层3D NAND已可进入量产，因此技术上要将重心摆在第四代128层去发展，将128层3D NAND做到更稳定、能够量产的阶段。 美光预期该扩建的新厂，可于下半年开始生产，但碍于目前市场NAND供过于求的情况，以及要将3D NAND技术提升，所以暂时不会因为扩厂而增加任何新的晶圆产能。在最新一期的财报中，美光表示将在2021年投入约90亿美元的资本支出。 铠侠也将按照原计划增产投资，在日本四日市工厂厂区内兴建3D NAND闪存新厂房“Fab 7厂房”，总投资额预估最高达3000亿日元(约合200亿元人民币)，预定2022年夏天完工。铠侠合作伙伴西部数据预估会分担投资。 与此同时，铠侠和西部数据还将在岩手县北上市投资70亿日元，新建的K1新工厂计划于2020年上半年开始生产3D NAND。 SK海力士也已经开始对存储半导体进行积极的设备投资。计划对中国无锡工厂(C2F)投资约3.2兆韩元(约人民币171.42亿元)。SK海力士计划在C2F工厂的空余空间内建设月度产能达到3万个的DRAM 产线，自2020年7月已经开始导入设备。 SK海力士计划以保守的态度实施最初制定的投资计划。且认为存储半导体市场肯定会出现恢复，因此再次启动投资。此外，原计划自2021年1月起，对利川工厂(京畿道)的M16进行设备投资，现在计划在2020年之内完成设备导入，且正与设备厂家在进行调整。此外，SK海力士计划将DRAM产线(利川)的增产规模从原来的2万个提高至3万个，此外，还计划将NAND闪存(清州)的产能提高5,000个，且已经在推进。 三、有备而来的存储厂商 不难发现，相较于NAND Flash，DRAM市场似乎显得谨慎。就目前而言，DRAM供应商三星、SK海力士、美光等对DRAM的投产相对保守，除了三星增加DRAM新产能外，美光日本广岛新工厂B2会投产，也正计划在台湾地区兴建晶圆厂生产DRAM，但大部分DRAM供应还是依靠制程技术提升满足市场需求，2020年三家原厂将扩1znm工艺技术提高DRAM产量。 尽管出现了新冠肺炎这一前所未有的危机，海外巨头依然积极进行设备投资，其主要原因是他们都对存储半导体市场持有积极的态度。 首先，虽然受新冠肺炎影响全球经济出现低迷，服务器和PC方向的DRAM需求却在增长。此外，以互联网未中心的居家办公、在线教育、业余活动、在线购物等的大量出现，导致服务器、PC的销售增多，从而带动了DRAM的需求增长。 其次，从根源上看，三星等厂商扩大产能，与市场上的预期有关。随着5G、自动驾驶物联网和AI的到来，围绕着数据的生意正在快速增长。从2017年开始，以DRAM和NAND Flash为主的半导体存储市场规模已超过1000亿美金，增长速度远超于半导体产业发展。 疫情的到来虽然使全球经济充满了不确定性，但促进半导体需求增长的因素却不少，因此海外厂商才继续进行积极的投资。某位熟悉韩国半导体行业的分析人士指出:“从韩国半导体巨头的投资计划来看，可以说他们对半导体市场情况持有肯定的态度”。 这些存储厂商都是有备而来。 四、中国存储产业面临考验 在这些厂商加速存储布局，抢占下一个未来的时候，正在发力的的中国存储产业或将受到冲击。 发展至今，NAND Flash已呈现白热化阶段。在本次投资扩产及相关市场竞争当中，各大闪存厂商无疑将先进工艺放在了重点位置。 三星电子此次在平泽二期中建设的就是100层以上的第六代V-NAND。目前三星电子在市场上的主流NAND闪存产品为92层工艺，预计今年会逐步将128层产品导入到各类应用当中，以维持成本竞争力。 美光也在积极推进128层3D NAND的量产与应用，特别是固态硬(SSD)领域，成为美光当前积极布局扩展的重点，与PC OEM厂商进行Client SSD产品的导入。美光科技执行副总裁兼首席商务官Sumit Sadana表示，128层3D NAND如果被广泛使用，将大大降低产品成本。美光于2019年10月流片出样128层3D NAND。 根据集邦咨询的介绍，SK海力士将继续增加96层产品的占比，同时着重进行制造工艺上的提升。SK海力士2019年6月发布128层TLC 3D NAND，预计今年将进入投产阶段。 铠侠今年1月发布112层3D NAND，量产时间预计在下半年。铠侠今年的主力产品预计仍为96层，将满足SSD方面的市场需求。随着112层产能的扩大，未来铠侠会逐步将之导入到终端产品中。 看向国内 ，去年9月，长江存储发布了64层3D NAND闪存。有消息称，长江存储64层消费级固态硬盘将于今年第三季度上市。有分析认为，长江存储今年的重点在于扩大产能，同时提升良率，并与OEM厂商合作进行64层3D NAND的导入。不过今年4月长江存储也发布了两款128层3D NAND闪存，量产时间约为今年年底至明年上半年。在先进工艺方面，长江存储并不落于下风。 研发获得成功只是第一步，后期量产的良率是成败的关键之一，未来要进入量产，势必要达到一定的良率，确保每片3D NAND的可用晶圆数量，成本结构才会具有市场竞争力。与实力雄厚的国外厂商相比，长江存储处于刚刚跟上脚步的阶段。如果闪存产业陷入了杀价潮，那么对长江存储来说，优势就不再明显。 再看DRAM产业，当年韩国厂商也是透过扩产、降价等方式，将当时如日中天的日本DRAM产业和尚在襁褓中的台湾地区DRAM扼杀在摇篮中，对于正在崛起的中国存储来说，如何避免陷入这种困境，是在提高产品质量和供应的时候，是需要考虑的另一个问题。 半导体专家莫大康曾指出，存储芯片具有高度标准化的特性，且品种单一，较难实现产品的差异化。这导致各厂商需要集中在工艺技术和生产规模上比拼竞争力。因此，每当市场格局出现新旧转换，厂商往往打出技术牌，以期通过新旧世代产品的改变，提高产品密度，降低制造成本，取得竞争优势。 有报道指出，中国的长鑫存储(CXMT)在2020年上半年量产用于PC的DDR4 DRAM。由于DDR4是目前最常用的DRAM半导体的规格，因此，相关产品的量产也意味着中国企业对韩国厂家形成了威胁。为了摆脱中国厂商的穷追猛赶，韩国厂家正在实施“差异性战略”——极紫外光刻(EUV)工艺。 三星电子于2020年四月成功生产了100万个采用了EUV技术的10纳米通用DRAM(1x)。之所以将EUV技术应用于1xDRAM，是出于测试的目的。真正要采用EUV技术的产品是计划在2021年量产的第四代(4G)10纳米DRAM(1a)。就1a产品的工艺而言，是将EUV技术灵活运用在位线(Bit Line，将信息向外部输送)的生产中。据说，三星已经将EUV应用于现有的工序中(据说是2-3层)。 此外，SK海力士也在准备将EUV技术应用于DRAN生产。SK海力士已经在利川总部工厂导入了约2台EUV曝光设备，用于研究开发，目标是计划在2021年通过EUV技术批量生产DRAM。 有分析师指出，“EUV工艺是目前中国厂家无法模仿的先进技术，率先采用EUV工艺的DRAM，对于要求较高的数据中心而言，是十分有利的。” 在先进工艺方面，中国存储厂商仍然需要努力。 五、总结 存储市场目前虽仍由海外厂商占据主导地位，但中国厂商正在逐步崛起。正如前文所言，海外厂商投资扩产除了看到存储的前景以外，中国厂商的崛起也是其中微小却不可忽视的原因之一。

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