半导体行业观察

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传统的芯片设计,正在被颠覆
半导体行业观察· 2025-06-26 11:49
半导体行业开发模式变革 - 人工智能的快速发展正在超越当前芯片能力,迫使制造商加速开发周期,传统24-36个月的设计周期已不适应需求[1] - 新一代芯片初创公司采用敏捷开发模式,可在不到一年内推出产品,凭借技术团队和快速迭代获得市场关注[1] 传统芯片开发模式的瓶颈 - 团队过度专业化导致缺乏整体理解,潜在问题发现滞后并错失创新机会[3] - "瀑布式"线性开发流程缺乏互动性,问题往往到后期才暴露且难以修复[3] - 过度追求完美主义显著延迟产品上市时间[3] 初创公司的颠覆性开发策略 - 招聘具备跨领域技能的全栈工程师,强调设计能力、沟通与创造力,实现团队无缝整合[4] - 采用并行开发模式替代顺序流程,同时推进多产品线以降低单一路径延误风险[5] - 基于主设计开发衍生芯片,小团队可快速推出变体满足新需求[5] - 大量使用标准IP模块,避免重复设计以缩短验证周期[5] - 实施敏捷工程思维,根据客户反馈和市场变化动态调整设计方案[5] 市场交付策略创新 - 优先快速交付功能芯片而非追求完美,通过早期客户反馈完善设计[6] - 建立高频迭代机制,即使存在缺陷也先行交付以验证设计方向[6] 行业趋势总结 - 人工智能创新正推动芯片开发范式转变,传统模式加速淘汰[6] - 初创公司通过跨职能团队、IP复用和快速交付重塑行业竞争格局[6]
四大EDA巨头:预测未来
半导体行业观察· 2025-06-25 09:56
人工智能在半导体生态系统的渗透 - 人工智能正在推动半导体生态系统发生根本性变化,影响芯片设计、制造工具及可靠性保障方法[1] - EDA高管总结三大趋势:AI从机器学习扩展到生成式AI和代理AI、海量数据处理推动多芯片组装转向3D-IC、芯片全生命周期监控需求提升[1] - AI在EDA领域的应用从模式识别升级为设计辅助和知识共享,可将任务执行时间从数天缩短至分钟级[3] - 代理AI将改变工程师工作流程,通过"代理工程师"与人类协作应对设计复杂性[4][6] - AI在芯片设计领域渗透率极高,能加速模拟建模、优化PCB布线及拓扑设计,使工程师聚焦核心创新而非工具操作[7] 3D-IC技术发展 - AI数据处理需求突破平面芯片限制,3D-IC成为实现性能/功耗跃升的关键路径[11] - 3D-IC面临散热管理和混合键合技术挑战,需整合不同工艺节点(如GAA与成熟制程)的芯片[11][12] - 该技术支持将数万亿晶体管集成至单个封装,推动chiplet形式的软硬IP市场增长[13] - 西门子指出3D-IC可实现芯片功能分区优化,但当前仍属前瞻性目标[11] 数字孪生技术应用 - 行业通过数字孪生实现系统实时监控与优化,覆盖芯片至数据中心层级[14][15] - 新思科技与IPG合作案例显示:汽车电子虚拟化需结合环境模拟,提升ECU测试效率[17] - 技术瓶颈在于多物理场(热/机械/流体)数据整合与制造流程模拟的系统级协同[16] - Cadence数据中心数字孪生方案已实现10%电力效率提升[15] EDA行业转型 - 头部企业差异化布局AI:Cadence构建五大平台(数字/验证/定制/封装/系统分析),Synopsys聚焦RTL生成等创意工具[8][9] - LLM技术提升设计抽象层级,数据湖成为训练基础,客户可自定义模型集成[9] - 西门子强调需平衡AI自主决策边界,在EDA工具中实现"代理式AI"的问题解决能力[6] - 行业面临工程师技能重构挑战,需建立AI模型开发与数据管理的全新技术体系[18][19]
台积电3nm,太猛了
半导体行业观察· 2025-06-25 09:56
半导体制程竞争格局 - 三星计划押注2纳米制程,最快明年在美国德州厂导入,试图弯道超车台积电 [1] - 半导体业界认为三星3纳米GAAFET仅相当于竞争对手4纳米FinFET水准,2纳米效能可能不如台积电最强3纳米FinFET [1] - 台积电持续发展3纳米家族成员(N3X/N3C/N3A),预计仍将是主流客户首选 [1] - 台积电严守最先进制程在台湾发展,海外厂以台湾母厂为目标 [2] 台积电技术进展与产能规划 - 台积电3纳米产能预计2025年成长超过60%,去年底N3P已进入量产阶段 [1][3] - 3纳米良率表现与5纳米相当,已具备车用芯片品质要求并开始出货 [3] - 2纳米采用纳米片晶体管架构,预计2025年下半年大规模量产,将在新竹与高雄建置产线 [3] - 3纳米家族包括N3E/N3P/N3X多样技术版本,满足客户多样化需求 [3] 供应链与客户表现 - 智能手机旗舰芯片多采用台积电第二代3纳米(N3E),仅三星Exynos 2500使用自家3纳米GAAFET [1] - 台积电制程在芯片表现上更优,如天玑9400频率达3.62GHz优于Exynos 2500的3.3GHz [2] - 供应链表示再生晶圆、钻石碟、特用化学品用量显著提升 [2] - 台积电亚利桑那州二厂加速建设,预计明年第三季机台Move-in [2] 全球扩张与AI驱动 - 台积电今年拟新增9座厂区(8座晶圆厂+1座先进封装厂) [3][4] - AI芯片出货量2021-2025年预计成长12倍,大面积芯片成长8倍 [4] - 美国亚利桑那州厂2024年底量产4纳米,日本熊本厂良率接近台湾 [4] - 德国德勒斯登特殊制程厂加速建置,配合欧洲供应链 [4] 封装技术发展 - 3D Fabric平台整合SYC与COAS技术,维持高良率 [4] - 2022-2026年SYC与COAS产能分别成长逾100%与80% [4] - 台中/嘉义/竹南/龙潭新封装厂支援AI与HPC需求,规划海外封装基地 [4] 生产效率提升 - 导入AI与大数据实现自动化管理,缩短生产周期逾30% [4] - 机台效能与初期良率接近模厂水准 [4]
22年前的一篇报告,预言了今天的CPU
半导体行业观察· 2025-06-25 09:56
计算机架构发展趋势 - 2003年迈克尔·J·弗林预测计算的未来将依赖简单、并行、确定性和领域特定性设计,而非复杂通用处理器 [1] - 二十年后,推测执行的漏洞(如2018年Spectre和Meltdown)验证了弗林对复杂架构的批评 [4] - 行业领导者(谷歌、NVIDIA、Meta)和新兴企业(如Simplex Micro)的设计理念已转向简洁性、确定性和专业化 [1][5] 推测执行的局限性与行业调整 - 推测执行带来性能提升的同时导致高功耗、验证困难及安全隐患 [4] - 英特尔Lunar Lake和Sierra Forest核心转向效率优化,苹果M系列芯片强调可预测延迟,Arm Cortex-M放弃推测逻辑以满足实时性需求 [5] - RISC-V生态系统推动无推测设计,Simplex Micro等公司采用确定性执行模型 [6] 人工智能加速器与弗林愿景的契合 - 谷歌TPU、Cerebras晶圆级引擎、Groq数据流处理器均摒弃推测执行,采用大规模并行确定性计算 [9][10] - 谷歌TPU通过脉动阵列实现高吞吐量和确定性延迟,Cerebras通过无缓存设计优化数据局部性 [9] - Meta MTIA芯片针对推荐系统优化,体现领域特定架构(DSA)理念 [10] 领域特定架构(DSA)的兴起 - 弗林预测计算将分裂为针对不同任务的定制化架构(如服务器、AI、嵌入式系统) [12] - 现代硬件生态涵盖AI处理器(TPU)、网络加速器(SmartNIC)、安全微控制器(汽车RISC-V)等DSA [17] - GPU演化成针对机器学习的DSA,集成张量核心和低精度流水线 [13] 行业现状与未来方向 - 数据流架构、显式调度和确定性流水线成为主流,符合弗林对简洁性和可扩展性的主张 [15] - 在AI推理、汽车安全和边缘计算领域,安全性、能效和实时可靠性需求推动后推测计算发展 [15] - 弗林的理念已渗透至TPU、RISC-V等架构设计,但较少被明确提及 [15]
芯片,最新路线图
半导体行业观察· 2025-06-25 09:56
半导体工艺节点命名演变 - 当前7纳米、5纳米、3纳米芯片命名已脱离物理尺寸本质,演变为约定俗成的技术标识 [8] - 早期平面晶体管时代命名直接反映物理尺寸(如90纳米、65纳米),FinFET架构出现后命名逻辑改变 [8] - 三维晶体管通过垂直堆叠提升性能,性能提升更多源于架构创新而非物理尺寸收缩 [9] - 现代工艺节点命名延续"等效平面晶体管"概念,成为衡量技术代际演进的重要标准 [11] FinFET架构发展历程 - 英特尔2011年首次商业化FinFET技术应用于22nm工艺,显著提升性能并降低功耗 [18] - FinFET将晶体管结构从平面变为立体,增加源极和栅极接触面积,空间利用率大幅提升 [18] - 5nm节点后基于FinFET结构进行尺寸缩小变得困难,量子隧穿效应导致漏电流问题加剧 [19] - FinFET技术自2011年商业化以来成功推动从22nm到5nm/3nm多代工艺发展 [18] NanoSheet架构革新 - NanoSheet采用环绕闸极(GAA)结构,全方位包围导电通道,有效抑制量子隧穿效应 [23] - 相比FinFET,NanoSheet可在相同尺寸下提供更高驱动电流,突破当前工艺困境 [23] - 台积电计划2028年量产采用第二代GAA纳米片晶体管的A14(1.4nm)工艺 [27] - 三星和英特尔已率先转向GAA工艺,FinFET在先进节点上逐步被取代 [27] 光刻技术演进 - 标准EUV(0.33NA)光刻机单台成本达1.5-2亿美元,支撑FinFET架构发展 [30] - High NA EUV(0.55NA)将取代标准EUV,直接实现2nm以下节点单曝光成型 [32] - Hyper NA EUV(0.75NA)目标2035年实现0.3nm制程,面临米级反射镜制造等挑战 [49] - 0.55NA High NA EUV预计可支持到2033年A5节点,更先进节点需0.75NA技术 [50] 背面供电技术 - 从N2节点开始引入背面供电技术,将电源传输路径转移至芯片背面 [34] - 该技术可降低30%功耗同时提升20%运算速度,特别适合AI芯片等高性能场景 [37] - 背面供电需要结合High NA EUV光刻技术,将供电互连间距缩小至50纳米以下 [36] 未来架构发展路线 - 叉片晶体管(ForkSheet)被视为纳米片延伸,金属间距可缩小至18纳米 [43] - CFET架构通过n-FET和p-FET垂直堆叠实现密度翻倍,预计2031年A7节点引入 [45] - 2DFET采用单原子层2D材料,预计2037年A2节点取代CFET,制造流程可简化30% [56] - 二硫化钨等过渡金属化合物展现潜力,石墨烯因零带隙特性不适用晶体管 [58]
英特尔开始裁员了
半导体行业观察· 2025-06-25 09:56
英特尔裁员计划 - 英特尔开始在加州裁员,计划解雇圣克拉拉总部约107名员工 [1][2] - 裁员涉及多个职位,包括22名物理设计工程师、6名云软件架构师、4名云软件工程经理等 [3] - 裁员预计于7月15日开始,员工将收到60天通知或四周通知加九周工资和福利 [2] 公司战略调整 - 英特尔计划今年削减5亿美元运营开支,明年再削减10亿美元以提高效率 [2] - 公司明确表示将减少管理职位,加快决策速度并减少官僚主义 [4] - 英特尔计划将部分营销职能外包给埃森哲,并关闭汽车芯片业务 [4][5][6] 管理层表态 - 英特尔CEO陈立武强调需在裁员与留住关键人才之间取得平衡 [2] - 陈立武认为最优秀的领导者应能用最少人力完成最多工作 [4] - 公司表示裁员决定基于对未来业务的仔细考虑,将以关怀态度对待员工 [2] 业务调整细节 - 英特尔决定逐步关闭客户端计算集团旗下的汽车业务 [6] - 公司称与埃森哲的合作将简化流程,推动更好业务成果 [6] - 此次调整是陈立武重新聚焦核心客户和数据中心产品组合的一部分 [6]
晶圆代工巨变:中国大陆崛起
半导体行业观察· 2025-06-25 09:56
半导体代工行业现状 - 半导体代工行业面临复杂的自主或外购决策和国际依赖局面 集成设备制造商(IDM)在本地和海外生产半导体 而无晶圆厂公司严重依赖海外代工厂 这种依赖在美国和欧洲尤为严重 [1] - 大中华区及台湾地区、韩国、日本、新加坡和马来西亚是全球供应链的关键供应商 共同塑造着全球供应链 这条供应链错综复杂且相互依存 极易受到干扰 [3] - 美国半导体公司占全球晶圆需求的57% 但仅控制约10%的本土晶圆代工产能 严重依赖台湾、日本和中国大陆的代工厂 台湾控制全球23%的晶圆代工产能 但仅占晶圆需求的4% 韩国全球产能和晶圆需求份额均达到19% [3] 地缘政治与供应链安全 - 自2019年美国挑起贸易战并在2025年初因台湾地区争议重启贸易战以来 半导体行业面临严峻挑战 新冠疫情加剧地缘政治紧张局势 促使中国大陆加速推进替代计划 [6] - 政府补贴和"芯片法案"等举措是关键应对措施 旨在增强国内生产能力并减少对外国供应商的依赖 五年后可监测全球供应链平衡进展 [6] 行业增长与技术趋势 - 半导体行业预计复合年增长率为6.8% 主要驱动力来自服务器、计算和汽车行业的需求增长 [9] - 台积电、三星和英特尔主导先进节点制造 重点投资下一代工艺如2N和18 Å 以及未来的14 Å及以下 开放式代工模式日益受青睐 预计到2030年将占据69%的市场份额 [9] - 先进节点的高成本可能是摩尔定律的真正极限 半导体已变得如此具有战略意义 价格可能不再那么重要 [9] 中国大陆市场崛起 - 2024年中国大陆仅占全球晶圆需求的5% 却拥有21%的晶圆代工产能 过剩产能大部分为外资所有或提供开放代工服务 利用率低于全球平均水平 [12] - 预计到2030年中国大陆将主导全球晶圆代工市场 占全球装机容量的30% 超过台湾、韩国和日本 [12] - 欧洲和日本供需平衡稳定 大部分晶圆代工产能与国内市场相关 东南亚地区拥有全球6%的晶圆代工产能 完全依赖外资晶圆代工厂 [12] 产能扩张与市场格局 - 晶圆代工产能预计以4.3%的复合年增长率增长 不会导致严重产能过剩 预计到2030年全球产能利用率将徘徊在70%左右 [12] - 亚洲在地域上占比过高且趋势加剧 全球晶圆代工市场格局将更多取决于晶圆厂所有者而非所在地 [14] - 半导体代工行业进入关键十年 地缘政治紧张局势、区域产能扩张及所有权之争正在塑造其发展轨迹 未来发展方向将更多取决于需求侧动态 [14]
安霸有意卖盘
半导体行业观察· 2025-06-25 09:56
潜在出售事宜 - 芯片设计公司安霸正在与银行家就潜在出售进行磋商 股价应声大涨20.6% 创2021年9月以来最佳表现 [1] - 尚未达成交易 但可能吸引希望改善汽车业务的半导体公司兴趣 私募股权公司已表达意向 [2] 公司业务与技术 - 公司总部位于加州圣克拉拉 以边缘AI系统级芯片和软件闻名 产品应用于汽车电子后视镜和自动驾驶辅助系统 [2] - 产品覆盖视频安防 ADAS 电子后视镜 行车记录仪 驾驶员监控 无人驾驶和机器人应用 低功耗处理器支持超高清图像处理 视频压缩和深度神经网络加速 [3] - 通过收购VisLab进入汽车智驾领域 2021年收购傲酷4D毫米波雷达算法公司 将4D雷达模块集成至CV3芯片 [3] - 2022年推出5nm AI域控芯片CV3 2023年发布单芯片全时行泊一体CV72AQ [3] 产品性能与优势 - AI SoC具备卓越图像处理能力 自研CVflow引擎具有更高AI性能 更低功耗 更省内存带宽 兼容BEV+Transformer+Occupancy等先进算法 [4] - CV72AQ支持单芯片全实时行泊一体 适用于成本敏感车型 CV3-AD655域控芯片可实时处理11摄像头+5毫米波雷达+1激光雷达 无需水冷 [4] - CV-AD685内置3个NVP 可实时处理24摄像头+5毫米波雷达+3激光雷达 助力端到端和VLM大模型落地 [5] 市场表现 - 公司股价年内下跌约18% 最新市值近26亿美元 [3]
英特尔关键一战:18A工艺,细节全面披露
半导体行业观察· 2025-06-24 09:24
英特尔18A工艺技术 - 英特尔18A制造工艺在VLSI 2025研讨会上发布,预计在功耗、性能和面积方面较上一代有显著提升,密度提升30%,性能提升25%,功耗降低36% [1] - 18A工艺将是英特尔多年来首个与台积电尖端技术正面竞争的制程技术,两者均将于2025年下半年投入量产 [2] - 该工艺专为客户端和数据中心应用设计,首款采用18A的产品将是Panther Lake CPU,将于2024年底发布 [5] PPA优势 - 18A工艺提供两种库:高性能(HP)库(180纳米单元高度)和高密度(HD)库(160纳米单元高度) [5] - 与Intel 3相比,18A在1.1V电压下性能提升25%,功耗降低36%;在0.75V低电压下性能提升18%,功耗降低38% [6] - 采用18A工艺的设计比Intel 3设计占用面积减少约28% [6] - SRAM位单元尺寸缩小至0.021 µm²,密度达31.8 Mb/mm²,与台积电N5和N3E节点相当 [7] 技术架构 - 18A采用第二代RibbonFET环栅(GAA)晶体管和PowerVia背面供电网络(BSPDN) [10] - RibbonFET采用四条纳米带,支持八个不同逻辑阈值电压(VT),跨度为180mV [14] - PowerVia技术将晶体管密度提高8-10%,金属层RC性能提高12%,电压下降降低10倍 [18] - PowerVia通过严格可靠性测试,包括275小时高加速应力测试和1000小时高温老化测试 [21] 可制造性改进 - 18A简化生产流程和芯片设计,减少光罩总数,简化前端金属工艺 [22] - 采用单次EUV图案化技术完成M0-M2金属层,降低工艺复杂性 [25] - PowerVia背面金属层设计具有低电阻和高导热性,解决GAA晶体管散热挑战 [25] - 与Foveros和EMIB等先进封装方法兼容 [25] 14A工艺展望 - 14A节点计划于2027年风险生产,性能功耗比预计比18A提升15-20% [31] - 晶体管密度比18A提高1.3倍,采用改进的RibbonFET 2晶体管和PowerDirect供电网络 [33] - 引入Turbo Cell技术,通过加速关键路径提升处理器整体性能 [34][37] - 提供三个标准单元库:"高"库优化高频,"中"库优化每瓦性能,"短"库专注密度 [36]
DDR4价格狂飙,已比DDR 5贵一倍
半导体行业观察· 2025-06-24 09:24
DDR4价格异常上涨 - DDR4 16Gb芯片现货价首次超越DDR5同容量产品达100%,出现历史性报价倒挂现象[1] - DDR4 16Gb(1Gx16)3200现货价两周内续涨4.35%至12美元,同期DDR5 16Gb报价仅6.014美元[2] - 本季度DDR4 16Gb价格从3.95美元暴涨至12美元涨幅超200%,8Gb版本从1.63美元涨至5.2美元涨幅达220%[2] 供需格局变化 - 三星/美光/长鑫存储等大厂陆续停供DDR4转向DDR5/HBM生产,导致供应缺口持续扩大[3][4] - SK海力士Q1首超三星成为DRAM市占第一,刺激三星全力转产HBM争夺市场份额[4] - 美国可能取消韩企在华设备豁免权引发供应链连锁反应,加剧市场紧张情绪[3] 厂商动态与市场预期 - 南亚科DDR3+DDR4占总营收80%,近期逆势扩产DDR4打破行业常规[2] - 威刚预计Q3 DDR4合约价将环比上涨30%-40%,反映下游备货需求强劲[3] - 行业预判DDR4合约价将跟随现货价同步上涨,供不应求状态或延续[2]