全球供应链推动硅产业转型升级

袁遗说科技 2025-04-17 04:13:25

人工智能热潮和架构转变重塑制造业格局。

全球半导体制造业作为数字时代的隐形引擎,正在经历一场深刻的变革,其特点是人工智能需求激增、处理器架构竞争加剧以及错综复杂的国际供应链被共同重塑。

虽然老牌企业仍保持着重要的立足点,但这一格局正日益受到灵活的新进入者的挑战,并受到政府为加强国内生产和降低地缘政治风险而制定的政策的影响。

最近的数据显示,强劲的增长受到地区差异和整个价值链的战略调整的影响。

Arm 无处不在,RISC-V 浪潮正在兴起

设计处理器的基本架构决定了制造量和市场份额,而这里,一场引人注目的三方竞争正在展开。

基于 Arm 的芯片在移动和嵌入式领域占据主导地位,年出货量达数百亿。

消费电子产品中的这种普遍性反映了 Arm 对电源效率的历史关注及其普遍的许可模式。与此同时,长期以来一直是个人电脑和服务器主流的x86架构,主要代表厂商是英特尔和AMD。它在整个处理器市场占有相当大的份额,估计约为55%。

然而,x86 的份额正在被基于 Arm 的 CPU 蚕食,目前所有 Apple Mac 电脑、多款笔记本电脑以及各大数据中心越来越多的云计算和 AI 服务器都在使用这种 CPU。

架构领域最显著的变化是 RISC-V 的快速崛起。尽管起步规模较小,但据报道,RISC-V 的出货量在 2022 年已超过 100 亿个单元(通常是核心或简单的控制器)。

预测显示,RISC-V 片上系统 (SoC) 的增长轨迹十分显著,到 2030 年,其出货量可能达到每年162 亿台。

这种增长得益于RISC-V 的开放标准特性,它提供了前所未有的灵活性和定制性,无需支付专利费。

虽然其全球处理器市场整体份额仍小于 x86 和 Arm,但一项针对“计算机微芯片市场”(2024 年价值 277 亿美元)的分析显示,RISC-V 的份额高达 13.2%。这种差异凸显了市场定义的影响,表明 RISC-V 在某些特定领域(可能包括低成本微控制器和专用嵌入式处理器)正在获得显著的吸引力。

台积电的统治地位受到回流要求的挑战

这些不同芯片架构的制造主要由专业代工厂负责,其中台积电占据领先地位。

据报道,2024年第四季度,台积电占据了全球晶圆代工市场约67%的营收,凸显了其在半导体供应链中的关键地位。三星晶圆代工位居第二,约占11%,而格芯、联华电子和中芯国际分别占据约5%的市场份额。近期,台积电公布其2025年第一季度营收增长42%,达到250亿美元。

这种集中化,尤其是台积电在尖端逻辑制造领域的主导地位,已成为地缘政治关注的焦点。台积电的制造实力涵盖了从成熟技术到尖端3纳米工艺的全面工艺节点组合。

向 2nm栅极环绕场效应晶体管(GAA FET)(纳米片)的过渡即将到来。该公司也是 CoWoS 等先进封装解决方案的领导者,这对于将高性能计算和 AI 芯片与高带宽内存集成至关重要。

英特尔传统上是一家集成设备制造商 (IDM),随着英特尔代工服务 (IFS) 的扩张,英特尔已开始进行战略转型,旨在与台积电和三星直接竞争。

IFS 的一个关键优势在于其明确承诺支持基于所有三大主流 ISA(x86、Arm 和 RISC-V)的芯片设计。英特尔甚至推出了 10 亿美元的 IFS 创新基金,其中很大一部分专门用于培育 RISC-V 生态系统,因为他们意识到潜在代工客户对这种开放架构的需求日益增长。 英特尔的支持标志着对 RISC-V 在半导体领域日益增长的重要性的重要认可。

人工智能和汽车推动代工厂创新

不同细分市场的需求显著影响着代工厂的优先级。高性能计算 (HPC) 和人工智能 (AI) 对计算能力的持续渴求,推动了对台积电、三星以及日益壮大的 IFS 提供的最先进工艺节点和尖端封装技术的需求。例如,Nvidia 的 Blackwell GPU 就采用了台积电先进的 CoWoS-L 封装。

汽车半导体市场因其严格的可靠性要求(AEC-Q100)和长期供应需求而呈现出不同的挑战和机遇。

台积电、三星、格芯和联华电子等代工厂都拥有经过认证的专用汽车平台,以满足ADAS和信息娱乐系统对先进芯片日益增长的需求,以及微控制器和电源管理IC的成熟节点。RISC-V在汽车领域也越来越受欢迎,预计将成为一个快速增长的应用领域。

供应链弹性

半导体供应链高度集中,尤其是中国台湾和韩国在尖端制造业的主导地位,引发了人们对地缘政治风险的担忧。对关键设备以及全球采购原材料的依赖,进一步加剧了其脆弱性。

为了应对这种情况,世界各国政府正在实施雄心勃勃的产业政策举措。美国《芯片与科学法案》拨款数十亿美元,用于激励国内半导体制造和研发,将尖端逻辑芯片生产带回美国。

同样,《欧洲芯片法案》也致力于强化欧洲的半导体价值链,并提升其全球市场份额。这些举措正吸引东亚以外地区主要芯片制造商和代工厂的大量投资,标志着欧洲将长期致力于提升供应链的韧性和地域多元化。

行业转型期

半导体制造业正处于关键时刻。技术创新的持续推进,尤其是在人工智能领域,对尖端硅片的需求空前高涨。x86 和 Arm 的既有主导地位正面临来自开放且可定制的 RISC-V 架构的有力挑战。

与此同时,尽管严重依赖台积电,但随着三星和英特尔积极追求尖端技术,以及地域多元化成为地缘政治现实驱动的关键要求,代工格局正在经历战略转变。

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