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半導體下一個黃金十年,誰主沈浮?
發布時間:2018-11-16
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  半导体过去的十年,是以iPhone为首的智能手机带动的黄金十年。然而,根据《半导体行业观察》的报道,最近智能手机的标志——苹果的iPhone屡屡遭遇销售挑战,上一代iPhone X销售已经是差强人意,而本代iPhone XR则更是最近被曝出正在压缩产能的消息,分析师也纷纷认为iPhone XR的销售业绩将不及预期。消息一出,苹果股价应声下跌,除此之外苹果供应链相关的十多家半导体公司的股票也纷纷下挫,例如Lumentum日跌30%,Universal Display收跌13.07%,Synaptics收跌8.21%,Qorvo也跌6.38%。苹果一款手机销量不及预期,竟然能带动如此多的苹果概念半导体公司股价一起下跌,可见整个半导体行业与苹果以及智能手机的关联之大,羁绊之深。除了苹果之外,根据工信部的最新统计,今年前十月中国手机市场出货量同比下降15%,也就是说整个手机行业都遇到了瓶颈。
  
  分析半導體市場的曆史(如下圖),我們會看到典型的周期性現象,即每個周期都會有一個明星應用作爲引擎驅動半導體市場快速上升,而在該明星應用的驅動力不足時半導體市場就會陷入原地踏步甚至衰退,直到下一個明星應用出現再次引領增長。這些明星應用包括90年代初的PC,21世紀第一個十年的手機移動通信,以及2010年前後開始的智能手機。在兩個明星應用之間則可以看到明顯的半導體市場回調,例如1996-1999年之間那段時間處于PC和手機之間的青黃不接,而2008-2009年則是傳統移動通信和智能手機之間的調整。
  
  現在的半導體行業,即將進入兩個明星應用出現之間的調整期。如前所述,以iPhone爲代表的智能手機作爲上一代明星應用的驅動能力已經遇到瓶頸,而下一個明星應用尚未出現。
  
  前面講到半導體行業很可能會進入調整階段,其實這樣的調整對于半導體人來說絕非世界末日,按照往常的經驗這樣的回調時間不會很久,通常在兩年左右,而在信息技術高速發展的今天我們更有理由相信半導體作爲信息技術的基礎其回調時間不會很長。
  
  這裏我們想要討論的是,誰將成爲下一個引領半導體行業發展的明星應用?在我們進入正式討論之前,首先分析一下要成爲明星應用需要滿足的條件。根據我們的觀點,一個應用對于整個半導體行業的驅動作用可以分爲兩部分,即應用的芯片出貨量以及技術驅動力。衆所周知,半導體行業是一個十分看重出貨量的領域,只有應用的芯片出貨量足夠大時才能這個市場才能容下足夠多的競爭公司,從而驅動半導體行業。有些應用市場總額很大,但是其走的是高售價高利潤率的模式,芯片出貨量反而不大,這樣的話其對于半導體行業的驅動作用就有限。當然,這並不是說在這種高利潤高售價較低出貨量的領域就不會出偉大的半導體公司。例如,Nvidia是一家半導體巨頭,但是其主打芯片GPU所在應用(PC,遊戲機以及一些雲端服務器)的出貨量有限,因此GPU對于半導體行業的驅動力實際上有限。
  
  除了出貨量之外,另一個重要因素是應用的技術驅動力,即該應用是否對于半導體技術的更新有著強烈而持續的要求,因爲只有當半導體技術一直在快速更新叠代時,半導體行業才能是一個高附加值的朝陽行業,才能吸引最好的人才以及資本進入,否則一旦半導體技術更新緩慢整個行業就會陷入僵化的局面。PC時代的PC機就是對半導體有強烈技術驅動力的典型,PC上的多媒體應用對于處理器速度有著永不滿足的需求,而這又轉化成了對于處理器相關半導體技術強烈而持續的更新需求,直接推動了摩爾定律和半導體行業在90年代的黃金時期。反之,有一些應用的出貨量很大但是其對于半導體的技術驅動力並不大,例如傳統家電中的主控MCU芯片,這些MCU芯片出貨量很大,但是在技術上並沒有強烈的進步需求,不少傳統家電多年如一日一直在用成熟半導體工藝實現的8位MCU,那麽這樣的應用對于半導體來說實質上引領作用也比較有限。應用出貨量決定了半導體行業的橫向市場規模,而技術驅動力則決定了半導體技術的縱向進化動能。回顧之前幾個成爲半導體行業引擎的明星應用,無不是出貨量和技術驅動力雙雙領先。PC出貨量(在當時)很大,且是當年摩爾定律黃金時代的主推者;移動手機在出貨量很大的同時還推動了CMOS/III-V族工藝射頻相關電路設計技術的大幅進展;智能手機則更是驅動了多項半導體芯片相關技術的發展,例如2.5D高級封裝,用于3D識別的激光模組,觸摸屏和指紋相關芯片等,而一個智能手機中包含的半導體芯片數量從射頻前端、存儲器到慣性傳感器數量也極多,因此其能撐起半導體的上一個黃金十年;另一方面當智能手機衰落時,我們也看到了其供應鏈上的半導體廠商是一損俱損,竟然全球有這麽多大型公司因爲iPhone出貨量不及預期而大幅下跌,可見其能量之大。
  
  那麽支撐半導體下一個黃金十年的明星應用可能會花落誰家呢?我們不妨來分析一些關鍵詞。
  
  人工智能AI:人工智能是現在非常火熱的關鍵詞。那麽,人工智能應用(即AI芯片)是否能撐起半導體行業呢?事實上,嚴格意義上的AI芯片只存在于雲端或者邊緣服務器。在終端手機這樣出貨量很大的設備上,AI特性主要是SoC上的AI加速模塊提供的,並不存在單獨的AI芯片。而雲端或邊緣服務器AI芯片對半導體的支撐作用類似于當年互聯網起步階段的交換機芯片,這樣的芯片是作爲一種基礎設施出現的,歸根到底是服務2B客戶,因此AI芯片的出貨量相比智能手機這樣的智能設備要小很多。當然這並不意味著AI芯片不是一個好的行業,事實上做AI芯片的公司有可能成長爲Nvidia這樣的巨頭,但是AI應用的出貨量有限導致了AI應用對于整體半導體行業上下遊産業鏈的支撐作用遠小于智能手機。
  
  物聯網IoT:毋庸置疑IoT的出貨量很大,但是IoT的商業模型導致了其芯片主要追求的是能用簡單的設計盡快低成本鋪開,而對于半導體技術發展的驅動力就比較有限。例如現在我們可以看到幾乎不會有人用最新的半導體工藝去做IoT芯片,而高級封裝技術應用也不多,因此其技術驅動效應遠小于iPhone這樣的智能設備(因爲模組簡單)。這並不是說IoT選擇這樣的商業模型有問題,只是說應用特性導致了光靠IoT難以撐起整個半導體行業。最後,目前看來在全球範圍內IoT有一定量但是由于基礎設施尚未完善預計這兩年還不會釋放出所有能量,但是一旦IoT的能量完全釋放它將成爲半導體行業的重要組成部分。
  
  下一代主流智能設備:縱觀半導體發展史每一代上升總是由新智能設備帶來的,當年的PC,後來的智能手機,因此我們預計下一個半導體黃金十年的支撐還是下一代智能設備。如前所述,智能設備首先出貨量很大,幾乎人手一個;此外智能設備上運行的應用程序的不斷更新叠代對于智能設備中的芯片技術提出了強烈而持續的技術進化需求,因此其對于半導體行業的技術驅動力極強。此外,AI對于下一代主流智能設備來說幾乎是必備的,其AI加速功能預計將由智能設備SoC上的加速器IP提供,在這裏我們更願意將該應用對于半導體行業的支撐作用歸類爲“下一代智能設備”而非“AI”,因爲AI只是下一代智能設備的諸多特性之一。
  
  今天來看下一代智能設備的具體形態還不好說,最有可能還是由蘋果主導(蘋果技術積累和公司基因都最適合,且戰略上不會束手待斃一定會積極布局),如果蘋果成功那麽將再續輝煌,反之則會産生另一個蘋果。總之,下一代智能設備一定會出現,不確定的只是是否還是蘋果引領潮流了。在智能設備相關芯片領域的另一個重要趨勢是,互聯網公司在智能設備芯片領域會入局(詳見互聯網巨頭入局芯片,將給半導體産業帶來深遠變化):事實上我們已經看到facebook,微軟,Amazon都在自研相關芯片了。互聯網公司用的商業思維和傳統半導體公司不同,互聯網公司做芯片追求的是芯片的高性能可以給自家的智能設備帶來足夠的區分度從而成爲流量入口,至于芯片的成本不會像傳統半導體公司一樣斤斤計較,因爲本來互聯網公司也不靠芯片賺錢。當然互聯網公司自研芯片和傳統半導體公司也並非直接競爭關系,因爲互聯網公司的芯片只會自用不會對外銷售,只是傳統半導體公司的市場份額恐怕會少一塊。
  
  汽車電子:汽車電子的增長點主要還是汽車的智能化,包括自動駕駛,車聯網等等,其實智能汽車也是廣義的新智能設備。但是汽車電子的出貨量比起智能設備,一方面每年總換車需求限制了相關芯片出貨量,另一方面相關法規和基礎設施鋪設需要時間也限制了汽車智能化的速度,從而限制了汽車電子芯片的上升動能。
  
  通過分析我們認爲支撐下一個半導體黃金十年的主力明星應用最有可能是在兩三年內出現的下一代智能設備。同時,在那個時間節點我們預計IoT設備的能量也會加速釋放,因此我們預計下一代智能設備相關芯片和IoT芯片交相輝映預期會撐起半導體行業的下一個高峰。