W latach 2021-2022 nastąpił szybki wzrost światowego rynku półprzewodników w związku z pojawieniem się specjalnych wymagań wynikających z epidemii Covid-19. Ponieważ jednak szczególne wymagania spowodowane pandemią Covid-19 zakończyły się w drugiej połowie 2022 roku i pogrążyły się w jednej z najpoważniejszych recesji w historii w 2023 roku.
Oczekuje się jednak, że Wielka Recesja osiągnie dno w 2023 r., a kompleksowe ożywienie spodziewane jest w tym roku (2024 r.).
Tak naprawdę, patrząc na kwartalne dostawy półprzewodników różnych typów, firma Logic przekroczyła już szczyt spowodowany szczególnymi wymaganiami związanymi z pandemią Covid-19 i ustanowiła nowy historyczny szczyt. Dodatkowo, Mos Micro i Analog prawdopodobnie osiągną historyczne maksima w 2024 r., gdyż spadek spowodowany wygaśnięciem specjalnych wymagań związanych z Covid-19 nie jest znaczący (Wykres 1).
Wśród nich Mos Memory odnotowała znaczny spadek, a następnie osiągnęła najniższy poziom w pierwszym kwartale (I kwartale) 2023 r. i rozpoczęła drogę ku ożywieniu. Wydaje się jednak, że osiągnięcie szczytu specjalnych wymagań związanych z Covid-19 nadal wymaga znacznej ilości czasu. Jeśli jednak Mos Memory przekroczy swój szczyt, łączna dostawa półprzewodników niewątpliwie osiągnie nowy historyczny szczyt. Moim zdaniem, jeśli tak się stanie, będzie można powiedzieć, że rynek półprzewodników w pełni się ożywił.
Jednak patrząc na zmiany w dostawach półprzewodników widać, że pogląd ten jest błędny. Dzieje się tak dlatego, że chociaż dostawy Mos Memory, które są w fazie odbudowy, w dużej mierze wzrosły, dostawy Logic, które osiągnęły historyczne maksimum, są nadal na niezwykle niskim poziomie. Innymi słowy, aby naprawdę ożywić światowy rynek półprzewodników, dostawy jednostek logicznych muszą znacznie wzrosnąć.
Dlatego w tym artykule przeanalizujemy dostawy i ilości półprzewodników dla różnych typów półprzewodników i półprzewodników całkowitych. Następnie jako przykład wykorzystamy różnicę między przesyłkami Logic a przesyłkami, aby pokazać, w jaki sposób dostawy płytek TSMC pozostają w tyle pomimo szybkiego ożywienia gospodarczego. Dodatkowo będziemy spekulować, dlaczego istnieje taka różnica i sugerować, że pełne ożywienie światowego rynku półprzewodników może zostać opóźnione do 2025 roku.
Podsumowując, obecne pojawienie się ożywienia na rynku półprzewodników jest „iluzją” spowodowaną procesorami graficznymi NVIDIA, które mają wyjątkowo wysokie ceny. Dlatego wydaje się, że rynek półprzewodników nie odzyska pełnej sprawności, dopóki odlewnie takie jak TSMC nie osiągną pełnych mocy produkcyjnych, a dostawy Logic nie osiągną nowych historycznych maksimów.
Analiza wartości i ilości przesyłek półprzewodników
Rysunek 2 przedstawia trendy wartości i ilości przesyłek dla różnych typów półprzewodników oraz całego rynku półprzewodników.
Wielkość dostaw Mos Micro osiągnęła szczyt w czwartym kwartale 2021 r., osiągnęła najniższy poziom w pierwszym kwartale 2023 r. i zaczęła rosnąć. Natomiast wielkość przesyłek nie uległa znaczącym zmianom i od trzeciego do czwartego kwartału 2023 r. utrzymywała się na niemal niezmienionym poziomie, z niewielkim spadkiem.
Wartość przesyłek Mos Memory zaczęła znacząco spadać od drugiego kwartału 2022 r., osiągając najniższy poziom w pierwszym kwartale 2023 r. i zaczęła rosnąć, ale powróciła dopiero do około 40% wartości szczytowej z czwartego kwartału tego samego roku. W międzyczasie wielkość przesyłek wzrosła do około 94% poziomu maksymalnego. Innymi słowy, uważa się, że stopień wykorzystania pamięci przez producentów pamięci zbliża się do pełnej wydajności. Pytanie brzmi, o ile wzrosną ceny pamięci DRAM i NAND flash.
Wielkość dostaw Logic osiągnęła szczyt w drugim kwartale 2022 r., osiągnęła najniższy poziom w pierwszym kwartale 2023 r., a następnie odbiła, osiągając nowy historyczny szczyt w czwartym kwartale tego samego roku. Z drugiej strony wartość przesyłek osiągnęła szczyt w drugim kwartale 2022 r., następnie spadła do około 65% wartości szczytowej w trzecim kwartale 2023 r. i pozostała na stałym poziomie w czwartym kwartale tego samego roku. Innymi słowy, istnieje znaczna rozbieżność pomiędzy zachowaniem wartości przesyłki i jej ilości w Logic.
Ilość przesyłek analogowych osiągnęła szczyt w trzecim kwartale 2022 r., osiągnęła najniższy poziom w drugim kwartale 2023 r. i od tego czasu utrzymuje się na stabilnym poziomie. Z drugiej strony, po osiągnięciu szczytu w trzecim kwartale 2022 r., wartość przesyłek nadal spadała aż do czwartego kwartału 2023 r.
Wreszcie ogólna wartość dostaw półprzewodników znacznie spadła w porównaniu z drugim kwartałem 2022 r., osiągnęła najniższy poziom w pierwszym kwartale 2023 r. i zaczęła rosnąć, powracając do około 96% wartości szczytowej w czwartym kwartale tego samego roku. Z drugiej strony wielkość przesyłek również znacznie spadła w porównaniu z drugim kwartałem 2022 r., osiągając najniższy poziom w pierwszym kwartale 2023 r., ale od tego czasu utrzymuje się na stałym poziomie około 75% wartości szczytowej.
Z powyższego wynika, że pamięć Mos Memory jest obszarem problematycznym, jeśli weźmie się pod uwagę jedynie ilość przesyłek, ponieważ powróciła ona jedynie do około 40% wartości szczytowej. Jednak patrząc z szerszej perspektywy, widzimy, że logika jest poważnym problemem, ponieważ pomimo osiągnięcia historycznych rekordów w zakresie ilości przesyłek, wartość przesyłek utrzymuje się na poziomie około 65% wartości szczytowej. Wpływ tej różnicy między ilością i wartością dostaw Logic wydaje się rozciągać na całą branżę półprzewodników.
Podsumowując, ożywienie na światowym rynku półprzewodników zależy od tego, czy wzrosną ceny Mos Memory i czy znacząco wzrośnie ilość dostaw jednostek Logic. Ponieważ ceny pamięci DRAM i NAND stale rosną, największym problemem będzie zwiększenie ilości dostarczanych jednostek Logic.
Następnie wyjaśnimy zachowanie ilości przesyłek TSMC i przesyłek waflowych, aby konkretnie zilustrować różnicę między ilością przesyłek firmy Logic a przesyłkami waflowymi.
Kwartalna wartość przesyłki TSMC i przesyłki waflowe
Rysunek 3 ilustruje podział sprzedaży TSMC według węzłów oraz trend sprzedaży procesów 7 nm i wyższych w czwartym kwartale 2023 r.
TSMC pozycjonuje 7 nm i dalej jako zaawansowane węzły. W czwartym kwartale 2023 roku 7 nm stanowiło 17%, 5 nm 35%, a 3 nm 15%, co daje łącznie 67% zaawansowanych węzłów. Ponadto kwartalna sprzedaż zaawansowanych węzłów rośnie od pierwszego kwartału 2021 r., w czwartym kwartale 2022 r. raz spadła, ale osiągnęła najniższy poziom, a w drugim kwartale 2023 r. zaczęła ponownie rosnąć, osiągając nowy historyczny najwyższy poziom czwartym kwartale tego samego roku.
Innymi słowy, jeśli spojrzeć na wyniki sprzedaży zaawansowanych węzłów, TSMC radzi sobie dobrze. A co z całkowitymi kwartalnymi przychodami ze sprzedaży i dostawami płytek TSMC (rysunek 4)?
Wykres kwartalnej wartości przesyłek TSMC i dostaw płytek w przybliżeniu się pokrywa. Jego szczyt osiągnął podczas bańki informatycznej w 2000 r., spadł po szoku Lehmana w 2008 r. i nadal spadał po pęknięciu bańki pamięci w 2018 r.
Odmienne jest jednak zachowanie po szczycie zapotrzebowania specjalnego w III kwartale 2022 roku. Wartość przesyłek osiągnęła najwyższy poziom 20,2 miliarda dolarów, następnie gwałtownie spadła, ale zaczęła odbić po osiągnięciu najniższego poziomu 15,7 miliarda dolarów w drugim kwartale 2023 r. i osiągając 19,7 miliarda dolarów w czwartym kwartale tego samego roku, co stanowi 97% wartości szczytowej.
Z drugiej strony kwartalne dostawy płytek osiągnęły najwyższy poziom 3,97 mln płytek w trzecim kwartale 2022 r., a następnie gwałtownie spadły, osiągając najniższy poziom 2,92 mln płytek w drugim kwartale 2023 r., ale później pozostały na niezmienionym poziomie. Nawet w czwartym kwartale tego samego roku, chociaż liczba wysłanych płytek znacznie spadła w porównaniu z wartością szczytową, nadal utrzymywała się na poziomie 2,96 mln płytek, co oznacza spadek o ponad 1 milion płytek w stosunku do wartości szczytowej.
Najpopularniejszym półprzewodnikiem produkowanym przez TSMC jest Logic. Sprzedaż zaawansowanych węzłów TSMC w czwartym kwartale 2023 r. osiągnęła nowy historyczny najwyższy poziom, a ogólna sprzedaż wzrosła do 97% historycznego szczytu. Jednakże kwartalne dostawy płytek były nadal o ponad 1 milion mniejsze niż w okresie szczytowym. Innymi słowy, ogólny stopień wykorzystania fabryki TSMC wynosi tylko około 75%.
Jeśli chodzi o cały światowy rynek półprzewodników, dostawy Logic spadły do około 65% wartości szczytowej w okresie specjalnego zapotrzebowania związanego z pandemią COVID-19. Konsekwentnie, kwartalne dostawy płytek TSMC spadły o ponad 1 milion płytek w porównaniu z wartością szczytową, przy współczynniku wykorzystania fabryki szacowanym na około 75%.
Patrząc w przyszłość, aby światowy rynek półprzewodników naprawdę się ożywił, dostawy Logic muszą znacznie wzrosnąć, a aby to osiągnąć, stopień wykorzystania odlewni kierowanych przez TSMC musi osiągnąć pełną wydajność.
Kiedy dokładnie to nastąpi?
Przewidywanie wskaźników wykorzystania głównych odlewni
W dniu 14 grudnia 2023 r. tajwańska firma badawcza TrendForce zorganizowała seminarium „Industry Focus Information” w hotelu Grand Nikko Tokyo Bay Maihama Washington. Podczas seminarium analityk TrendForce Joanna Chiao omówiła „Globalną strategię TSMC i perspektywy rynku odlewnictwa półprzewodników na rok 2024”. Joanna Chiao mówiła między innymi o przewidywaniu stopnia wykorzystania odlewni (ryc
Kiedy wzrosną dostawy Logic?
Czy te 8% jest znaczące czy nieistotne? Chociaż jest to subtelna kwestia, nawet do 2026 r. pozostałe 92% płytek będzie nadal wykorzystywane w układach półprzewodnikowych innych niż sztuczna inteligencja. Większość z nich to chipy Logic. Dlatego też, aby dostawy Logic wzrosły, a główne odlewnie kierowane przez TSMC osiągnęły pełną wydajność, musi wzrosnąć popyt na urządzenia elektroniczne, takie jak smartfony, komputery PC i serwery.
Podsumowując, biorąc pod uwagę obecną sytuację, nie wierzę, że półprzewodniki AI, takie jak procesory graficzne NVIDIA, będą naszym wybawieniem. Dlatego uważa się, że światowy rynek półprzewodników w pełni odzyska siły dopiero w 2024 r., a nawet zostanie opóźniony do 2025 r.
Istnieje jednak inna (optymistyczna) możliwość, która może obalić tę prognozę.
Jak dotąd wszystkie objaśnienia dotyczące półprzewodników AI odnosiły się do półprzewodników instalowanych w serwerach. Obecnie panuje jednak trend przeprowadzania przetwarzania AI na terminalach (krawędziach), takich jak komputery osobiste, smartfony i tablety.
Przykładami mogą być komputery PC ze sztuczną inteligencją proponowane przez firmę Intel i próby stworzenia smartfonów ze sztuczną inteligencją przez firmę Samsung. Jeśli staną się one popularne (innymi słowy, jeśli pojawią się innowacje), rynek półprzewodników AI będzie się szybko rozwijać. W rzeczywistości amerykańska firma badawcza Gartner przewiduje, że do końca 2024 r. dostawy smartfonów ze sztuczną inteligencją osiągną 240 milionów sztuk, a dostawy komputerów PC ze sztuczną inteligencją osiągną 54,5 miliona sztuk (wyłącznie w celach informacyjnych). Jeśli ta prognoza się sprawdzi, wzrośnie zapotrzebowanie na najnowocześniejszą logikę (pod względem wartości i ilości dostaw), a także wzrośnie stopień wykorzystania odlewni takich jak TSMC. Dodatkowo, zapotrzebowanie na MPU i pamięć również z pewnością będzie szybko rosło.
Innymi słowy, kiedy taki świat nadejdzie, półprzewodniki AI powinny być prawdziwym wybawicielem. Dlatego od teraz chciałbym się skupić na trendach krawędziowych półprzewodników AI.
Czas publikacji: 8 kwietnia 2024 r