過去十幾年里，由智能手機帶動的芯片需(xu)求是半導體(ti)產業(ye)當之無愧(kui)的(de)(de)主力軍(jun)。iPhone和安卓手機的(de)(de)爆紅(hong)，帶動著整個(ge)半導體(ti)產業(ye)在(zai)過去十年發(fa)生了翻天覆地的(de)(de)變(bian)化。根(gen)據(ju) Siltronic 統計數據(ju)，2020 年 12 英寸(cun)晶圓(yuan)面積需(xu)求最(zui)大的(de)(de)終端市場(chang)為(wei)智能手機市場(chang)，占比高(gao)達25%。
其實早在前(qian)幾(ji)年，大(da)家就開始預(yu)言(yan)智(zhi)能(neng)手(shou)機(ji)即將謝幕，不過，過去幾(ji)年智(zhi)能(neng)手(shou)機(ji)市場依然(ran)維持(chi)著(zhu)穩(wen)定的基本盤，但(dan)在歷經疫情和地緣政治的影響下，智(zhi)能(neng)手(shou)機(ji)產業舉步維艱，日前(qian)郭明淇更是爆料，國內(nei)各(ge)大(da)安卓手(shou)機(ji)品牌今年迄今已削減約(yue)1.7億部訂單(dan)（占2022年原出貨計(ji)劃的20%）。
臺積(ji)電日前披露的財報，更是成為了(le)一個風向(xiang)標。在他(ta)們的財報中，手機貢獻的營收在近年來首次跌落神(shen)壇，被(bei)HPC超越。而(er)從這份財報中，我們也看到汽(qi)車電子業務增長迅猛(meng)。
圖片來源：臺積電
為此(ci)在筆者看來，屬于智能手機(ji)半導體的黃金時代(dai)落(luo)下帷幕，新(xin)的HPC和汽車電(dian)子時代(dai)，疾步而(er)至。
手機成就的半導體黃金十年
自(zi)2007年(nian)蘋果發(fa)布了iPhone之后(hou)，智(zhi)能(neng)手(shou)機(ji)就迎來了高(gao)速發(fa)展，帶動(dong)著全(quan)(quan)球(qiu)(qiu)半導體(ti)行(xing)業穩步(bu)增(zeng)(zeng)長，到了2010年(nian)全(quan)(quan)球(qiu)(qiu)半導體(ti)行(xing)業更是(shi)從PC時代(dai)轉向(xiang)智(zhi)能(neng)手(shou)機(ji)時代(dai)，進入新一輪(lun)快速成(cheng)長期(qi)。2009年(nian)-2018年(nian)期(qi)間，全(quan)(quan)球(qiu)(qiu)半導體(ti)行(xing)業整體(ti)增(zeng)(zeng)速是(shi)全(quan)(quan)球(qiu)(qiu)GDP增(zeng)(zeng)速的3倍。
全球半導體銷售額增速遠超全球GDP增速
圖片來源：格隆匯
半導體在手機及PC(含平板)中的應用占比
圖片來源：格隆匯
不同(tong)(tong)于功能(neng)(neng)機(ji)時代五(wu)花八門的(de)(de)外形設(she)計(ji)，智能(neng)(neng)手機(ji)時代的(de)(de)比拼更(geng)(geng)多的(de)(de)是(shi)(shi)性能(neng)(neng)之間的(de)(de)較量(liang)(liang)，而芯(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)就(jiu)是(shi)(shi)決定手機(ji)性能(neng)(neng)的(de)(de)主(zhu)要因素。一般(ban)來說(shuo)，一部(bu)智能(neng)(neng)手機(ji)需(xu)要許多種類不同(tong)(tong)的(de)(de)芯(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)，按照其構成(cheng)，可(ke)分為處理芯(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)、基帶芯(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)、射頻芯(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)、存儲芯(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)、模擬芯(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)和傳感器芯(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)等。尤其在5G浪潮下，手機(ji)對(dui)芯(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)的(de)(de)需(xu)求愈發旺(wang)盛，一部(bu)5G手機(ji)所需(xu)的(de)(de)芯(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)數量(liang)(liang)大約(yue)是(shi)(shi)4G手機(ji)的(de)(de)兩倍，射頻芯(xin)(xin)片(pian)(pian)(pian)的(de)(de)需(xu)求更(geng)(geng)是(shi)(shi)達(da)到了(le)四倍。
圖片來源：泛林集團
以處理芯片(pian)為例，雖(sui)然一部(bu)智(zhi)(zhi)能手(shou)機(ji)(ji)所(suo)(suo)需的(de)(de)芯片(pian)數(shu)(shu)量(liang)少(shao)說也要上(shang)百，但(dan)是(shi)處理芯片(pian)卻(que)只有一個。Counterpoint數(shu)(shu)據顯示(shi)，2011年(nian)全球智(zhi)(zhi)能手(shou)機(ji)(ji)出(chu)貨(huo)量(liang)為5.21億(yi)臺，到2017年(nian)，全球出(chu)貨(huo)量(liang)高(gao)達15.66億(yi)臺。雖(sui)然2017年(nian)年(nian)后(hou)出(chu)貨(huo)量(liang)有所(suo)(suo)下降，但(dan)是(shi)總體數(shu)(shu)量(liang)依舊客觀(guan)，2021年(nian)全球智(zhi)(zhi)能手(shou)機(ji)(ji)出(chu)貨(huo)量(liang)達到了13.9億(yi)部(bu)。飛速提(ti)升的(de)(de)手(shou)機(ji)(ji)出(chu)貨(huo)量(liang)背后(hou)是(shi)處理芯片(pian)需求的(de)(de)暴(bao)增，僅2017年(nian)一年(nian)所(suo)(suo)需的(de)(de)手(shou)機(ji)(ji)處理芯片(pian)數(shu)(shu)量(liang)就比2011年(nian)增加了10億(yi)個。
2011年-2020年全球智能手機出貨量
（圖源Counterpoint）
毫(hao)無疑(yi)問，這個高達上千億人民幣(bi)的市場讓高通、聯發(fa)科等(deng)手機芯(xin)片(pian)(pian)廠商吃足(zu)了紅利。手機芯(xin)片(pian)(pian)業務作為(wei)高通營收的主(zhu)力軍，也是高通最強勢的業務。2011年(nian)時(shi)，高通受惠(hui)于智能手機市場快(kuai)速增長，市占率持(chi)續擴大(da)，半導(dao)體營收增長39%，達100億美元。雖然高通在當(dang)時(shi)的前十大(da)半導(dao)體廠商中雖僅排行第(di)六，但(dan)增長卻最為(wei)強勁。
到了2021年，高(gao)通已經(jing)榮(rong)登全(quan)球前十大IC設計業者榜(bang)首，不變的(de)是(shi)，手(shou)(shou)機芯(xin)片依舊是(shi)其營(ying)收(shou)大頭。在2022財年第(di)一財季(ji)財報中(zhong)，高(gao)通曾(ceng)表(biao)示，當(dang)季(ji)營(ying)收(shou)增長(chang)主要(yao)受到手(shou)(shou)機芯(xin)片營(ying)收(shou)增長(chang)42%的(de)推動，特別是(shi)作(zuo)為安(an)卓手(shou)(shou)機核心部件(jian)的(de)驍龍芯(xin)片組業務同比(bi)增長(chang)率(lv)超過60%。
聯發科雖然逃不開“中低端”的枷鎖，但(dan)不得不承認，截至(zhi)2021年底(di)，其智能手機(ji)(ji)芯(xin)片(pian)市占率(lv)已經成功登(deng)頂全球。靠著一站式手機(ji)(ji)解(jie)決方案，聯發科在智能手機(ji)(ji)時代愈(yu)發如魚得水，2011年，聯發科在中國大陸的智能手機(ji)(ji)芯(xin)片(pian)出貨(huo)量(liang)僅為(wei)1000萬，到了2021年就以1.1億(yi)顆登(deng)頂2021中國智能機(ji)(ji)SoC市場。
再來說(shuo)存(cun)儲芯片。2010年iPhone 4正式(shi)開啟移動(dong)端(duan)的(de)巨(ju)大(da)增量，疊加云服(fu)務(wu)器端(duan)需求不斷上漲，DRAM迎來第三輪爆發式(shi)的(de)增長并持續(xu)至今。
早在2011年(nian)，調研機構IHSiSuppli就指出，應用(yong)在智能手機上的(de)DRAM芯片(pian)出貨量(liang)漲幅(fu)達到157.2%，遠高于整體DRAM市場(主(zhu)要為對(dui)PC業(ye)務的(de)銷售(shou)量(liang))50%的(de)出貨量(liang)。當時(shi)的(de)IHSiSuppli甚至還預(yu)測，到2015年(nian)之前，用(yong)在智能手機的(de)DRAM出貨量(liang)將上升至139億(yi)個單(dan)位，較(jiao)2011年(nian)增長700%。
結合上(shang)述提(ti)到的(de)，2011年全(quan)球智(zhi)(zhi)(zhi)能手(shou)機出(chu)(chu)(chu)貨量僅5.21億臺，可以說是(shi)近十年最低的(de)年出(chu)(chu)(chu)貨量數(shu)據，那時(shi)智(zhi)(zhi)(zhi)能手(shou)機就(jiu)已經成(cheng)為全(quan)球內(nei)存(cun)需求的(de)成(cheng)長(chang)(chang)依靠，十年后，隨(sui)著智(zhi)(zhi)(zhi)能手(shou)機出(chu)(chu)(chu)貨量以及搭載內(nei)存(cun)的(de)提(ti)升(sheng)，集邦咨詢研(yan)究數(shu)據顯示，全(quan)球內(nei)存(cun)需求的(de)成(cheng)長(chang)(chang)仰(yang)賴于智(zhi)(zhi)(zhi)能型手(shou)機與服務器領域最大。
手機搭載的內存的提升
圖片來源: 立鼎產業研究中心
而巨大(da)的存(cun)儲芯片市場也成(cheng)就(jiu)了(le)SK海力士、美光等內(nei)存(cun)廠(chang)商(shang)。美光執行副總裁兼首席商(shang)務官Sumit sadana日前(qian)曾(ceng)指(zhi)出(chu)，5G智(zhi)能(neng)手機(ji)(ji)中(zhong)的DRAM含量比4G智(zhi)能(neng)手機(ji)(ji)高出(chu)50%，5G智(zhi)能(neng)手機(ji)(ji)中(zhong)的NAND閃存(cun)內(nei)容(rong)翻了(le)一番。到2022年(nian)，隨著更多5G智(zhi)能(neng)手機(ji)(ji)的出(chu)貨，智(zhi)能(neng)手機(ji)(ji)的整體內(nei)存(cun)容(rong)量將大(da)幅上升(sheng)。
當(dang)然(ran)，除了(le)上述芯片(pian)設計企(qi)業(ye)、IDM企(qi)業(ye)外，多年來(lai)智(zhi)能手機單元出(chu)貨量的大幅增長(chang)也(ye)給(gei)晶圓代工廠帶來(lai)了(le)巨(ju)大的收(shou)益。
臺積電從2000年-2019年的營收
2010年以來，臺積電營(ying)收(shou)整體趨勢大幅上漲，筆者整理近5年數據(ju)發現，智(zhi)能(neng)(neng)手機(ji)(ji)(ji)在臺積電營(ying)收(shou)中基本占(zhan)(zhan)據(ju)40-50%的份(fen)額(e)，實(shi)打實(shi)的營(ying)收(shou)大頭。2017年智(zhi)能(neng)(neng)手機(ji)(ji)(ji)約(yue)占(zhan)(zhan)50%；2018年智(zhi)能(neng)(neng)手機(ji)(ji)(ji)約(yue)占(zhan)(zhan)45％；2019年智(zhi)能(neng)(neng)手機(ji)(ji)(ji)約(yue)占(zhan)(zhan)49%；2020年智(zhi)能(neng)(neng)手機(ji)(ji)(ji)約(yue)占(zhan)(zhan)48.18%；2021年智(zhi)能(neng)(neng)手機(ji)(ji)(ji)芯片則貢(gong)獻了44%。可以看出，智(zhi)能(neng)(neng)手機(ji)(ji)(ji)是推(tui)動臺積電業務的主力軍之(zhi)一(yi)。
HPC和汽車電子隆重登場
終端對半導(dao)體產(chan)(chan)業(ye)(ye)(ye)有著絕(jue)對的話(hua)語(yu)權。過去二十年(nian)間，前(qian)十年(nian)里(li)，PC(個人(ren)計算(suan)機(ji)(ji))帶動(dong)了(le)全球半導(dao)體行業(ye)(ye)(ye)的增(zeng)(zeng)長，后十年(nian)進入智能手(shou)(shou)機(ji)(ji)時代，手(shou)(shou)機(ji)(ji)接棒(bang)成(cheng)為(wei)半導(dao)體行業(ye)(ye)(ye)增(zeng)(zeng)長的主要動(dong)力。熟話(hua)說，十年(nian)一個輪回，當前(qian)智能手(shou)(shou)機(ji)(ji)業(ye)(ye)(ye)務已經觸頂，或許已無法成(cheng)為(wei)半導(dao)體產(chan)(chan)業(ye)(ye)(ye)發(fa)展(zhan)的強大(da)助(zhu)推(tui)器。
既然智能手機引擎已失速，下一輪，誰將成為新的引擎？方正證券研究所陳杭指出，我們已經站在下一輪超級創新周期的起點，與上一輪主要靠智能手機和移動互聯拉動不同，本輪的超級周期的主導因素是：碳中和（電車+風光電新能源）和無人駕駛，不(bu)僅僅是信(xin)息革命，而且疊加了半(ban)導體(ti)推動的能源革命。
圖片來源：陳杭
從某種(zhong)意義上(shang)(shang)來說，HPC和(he)(he)汽(qi)車電(dian)(dian)子正好與信(xin)息革命、能(neng)源革命相(xiang)對應。其(qi)實，在過去幾年(nian)間(jian)，HPC和(he)(he)汽(qi)車電(dian)(dian)子就已經(jing)屢屢被提(ti)及。2018年(nian)間(jian)，汽(qi)車電(dian)(dian)子高毛利(li)吸引臺(tai)積電(dian)(dian)、聯電(dian)(dian)、聯發(fa)科(ke)等全力(li)布局，臺(tai)積電(dian)(dian)預估，未(wei)來四大(da)(da)技術(shu)平臺(tai)中，車用電(dian)(dian)子將(jiang)扮演推升營收和(he)(he)獲(huo)利(li)重要動能(neng)之(zhi)一。此(ci)外，臺(tai)積電(dian)(dian)首(shou)席執行官(guan)魏哲(zhe)家則是在2018年(nian)第四季度財報電(dian)(dian)話會議上(shang)(shang)強調，相(xiang)信(xin)HPC將(jiang)成為未(wei)來五(wu)年(nian)收入增長方面(mian)我們業(ye)務的(de)最大(da)(da)貢獻(xian)者。
此次，HPC超越手機成(cheng)為第一大(da)業務(wu)，只是一個(ge)開(kai)始，未來十年，HPC和汽車電子又(you)將如(ru)何驅(qu)動一系列的芯片需求，帶來新(xin)時代(dai)下(xia)的半導體機會(hui)？
HPC
HPC全稱是(shi)High Performance Computing，也就是(shi)我們常說(shuo)的(de)高(gao)性能計算(suan)。作為計算(suan)機技術的(de)源頭之(zhi)一(yi)，HPC并不(bu)是(shi)簡單的(de)CPU堆(dui)砌，其在底層芯片性能要求(qiu)上(shang)高(gao)于(yu)普(pu)通的(de)數據中心和智(zhi)算(suan)中心。一(yi)般來說(shuo)，HPC產(chan)品(pin)比其他(ta)產(chan)品(pin)更(geng)復雜，因為它們需要更(geng)大的(de)芯片和更(geng)高(gao)的(de)產(chan)量。
具(ju)體來看，CPU和(he)GPU都能在(zai)HPC中發揮關鍵作用。D2S的(de)(de)Fujimura曾指(zhi)出，對(dui)于順序數(shu)據(ju)處(chu)理類型的(de)(de)編程，CPU往往比GPU更具(ju)成本效(xiao)益。但是對(dui)于為任何(he)給定數(shu)據(ju)單元進行(xing)大量計(ji)算的(de)(de)任務，GPU可以更高效(xiao)，特別是如果計(ji)算任務可以轉換為單指(zhi)令(ling)多(duo)數(shu)據(ju)（SIMD）問題，這是并(bing)行(xing)處(chu)理大部(bu)分(fen)數(shu)據(ju)并(bing)在(zai)不同數(shu)據(ju)上以相(xiang)同指(zhi)令(ling)執行(xing)的(de)(de)地方。
為了滿足HPC產品的(de)需求，英偉達(da)(da)、臺積電(dian)、三星等巨(ju)頭紛紛發力。英偉達(da)(da)在(zai)今(jin)年(nian)3月宣布推出首款面向(xiang) AI 基礎設施(shi)和(he)高性能計(ji)(ji)算的(de)基于(yu) Arm Neoverse 的(de)數據(ju)中心專屬(shu) CPU——NVIDIA Grace CPU，據(ju)介(jie)紹，Grace CPU 超級芯片將與(yu)基于(yu) NVIDIA Hopper 架構(gou)的(de) GPU一同(tong)應(ying)用于(yu)大型 HPC 和(he)AI 應(ying)用。此前，供應(ying)鏈曾傳出，NVIDIA內部預計(ji)(ji)，數據(ju)中心 HPC芯片業績將有年(nian)成(cheng)長上(shang)看(kan)200~250%左(zuo)右的(de)高目標(biao)。
臺積(ji)電則推(tui)出了專(zhuan)門滿足HPC產(chan)品需求(qiu)的N4X芯片(pian)技術(shu)(shu)，預計(ji)將在明年上半年進入(ru)風(feng)險生產(chan)。三星近(jin)日聘請前(qian)英特爾(er)超(chao)級計(ji)算(suan)機負責(ze)人擔任高級副總(zong)裁兼高性能計(ji)算(suan)(HPC)首(shou)席架構(gou)師以及三星高級技術(shu)(shu)研(yan)究院(yuan)(SAIT)美(mei)國系(xi)統架構(gou)實(shi)驗室負責(ze)人。
隨著技術的進步(bu)以及數字經(jing)濟的快速(su)興起，YOLE 預計 2024 年(nian)(nian)(nian) HPC 市場(chang)規模增(zeng)至 470.14 億美元，2020 年(nian)(nian)(nian)至 2024 年(nian)(nian)(nian) HPC 市場(chang)規模年(nian)(nian)(nian)均復合增(zeng)長(chang)率達 10.7%。在如此龐(pang)大(da)的芯片(pian)需求(qiu)下(xia)，想必也將(jiang)極大(da)得(de)帶(dai)動芯片(pian)產(chan)業的發(fa)展。
汽車電子
從當前趨勢(shi)來看，以“零碳排(pai)放(fang)”為(wei)主(zhu)的綠色(se)發展理念以及不斷飆(biao)升的石(shi)油價格(ge)讓新(xin)能源汽(qi)車(che)(che)成(cheng)為(wei)了焦(jiao)點。CINNO Research半導(dao)體事業部總(zong)經理Elvis Hsu認為(wei)，汽(qi)車(che)(che)市場(chang)因(yin)終端新(xin)能源汽(qi)車(che)(che)和全(quan)球零碳排(pai)放(fang)趨勢(shi)帶來新(xin)的汽(qi)車(che)(che)芯(xin)片(pian)需(xu)求。相較于傳(chuan)統(tong)汽(qi)車(che)(che)，新(xin)能源汽(qi)車(che)(che)所需(xu)的芯(xin)片(pian)高達1000多(duo)顆(ke)，僅MCU芯(xin)片(pian)的使用量(liang)就是(shi)傳(chuan)統(tong)燃油車(che)(che)的翻倍。
此外，隨著(zhu)汽車智(zhi)(zhi)能(neng)化(hua)(hua)發展(zhan)的(de)(de)不(bu)斷推進，未來的(de)(de)智(zhi)(zhi)能(neng)汽車或(huo)將(jiang)變成一臺四個輪子上的(de)(de)超(chao)級計算(suan)機(ji)，聽起來很酷(ku)炫，但同(tong)時意味著(zhu)智(zhi)(zhi)能(neng)汽車必須隨時處于交互狀(zhuang)態才能(neng)實現的(de)(de)各種功能(neng)，這就離不(bu)開大量的(de)(de)數據和(he)智(zhi)(zhi)能(neng)運算(suan)。而芯片作為汽車核(he)心技術生態循環的(de)(de)基石，其(qi)算(suan)力一定程度上決定了智(zhi)(zhi)能(neng)汽車的(de)(de)智(zhi)(zhi)能(neng)化(hua)(hua)極限(xian)，芯片算(suan)力越(yue)高，汽車智(zhi)(zhi)能(neng)水平(ping)潛力越(yue)大。
毫無疑問(wen)，智能(neng)汽車(che)的(de)發展對(dui)高算(suan)力的(de)需求已成(cheng)為業內共識。在此背景下，智能(neng)汽車(che)對(dui)于(yu)具備強大計算(suan)能(neng)力的(de)AI芯(xin)片(pian)需求也將與日(ri)俱增(zeng)(zeng)，也催生出了(le)越來(lai)越多的(de)高算(suan)力平臺(tai)。因此，有業內人(ren)士認為，車(che)載芯(xin)片(pian)會超越手機芯(xin)片(pian)成(cheng)為半導體領(ling)(ling)域(yu)引領(ling)(ling)者。IHS數據顯示，到2030年(nian)，汽車(che)電子在汽車(che)中所占的(de)成(cheng)本(ben)將由2000年(nian)的(de)18%增(zeng)(zeng)加(jia)至(zhi)45%。
寫在最后
站在半導(dao)體新一(yi)輪(lun)周期的(de)(de)(de)起(qi)點，迎接我們的(de)(de)(de)是未知的(de)(de)(de)未來，但發展的(de)(de)(de)腳步(bu)不能(neng)停下(xia)，對于我國(guo)來說，這或(huo)許又將是新一(yi)輪(lun)的(de)(de)(de)發展機遇。十四五和新基建驅動政(zheng)府投資高性能(neng)計(ji)算進入快速增長期，觀(guan)研天下(xia)預測(ce)，2022年(nian)中(zhong)國(guo)高性能(neng)計(ji)算行業總體市場(chang)規模將超400億元，2021-2025年(nian)CAGR為13%左右(you)。更(geng)重要(yao)的(de)(de)(de)是，《中(zhong)國(guo)大芯片(pian)的(de)(de)(de)黃金時(shi)代》也已到來。
