過去十幾年里，由智能手機帶動的芯片需(xu)(xu)求是半導(dao)(dao)體(ti)產業當之無愧的(de)(de)主力軍。iPhone和安卓手機的(de)(de)爆紅，帶動著整個半導(dao)(dao)體(ti)產業在過去(qu)十年發生了翻天覆地的(de)(de)變化。根據 Siltronic 統計(ji)數(shu)據，2020 年 12 英寸晶圓面積(ji)需(xu)(xu)求最大的(de)(de)終端市場為智(zhi)能手機市場，占比高(gao)達25%。
其實早在(zai)(zai)前幾年(nian)，大(da)家就開始預言智(zhi)能手(shou)機(ji)即將謝幕，不(bu)過，過去幾年(nian)智(zhi)能手(shou)機(ji)市場依(yi)然維(wei)持(chi)著穩定的(de)基(ji)本(ben)盤，但在(zai)(zai)歷(li)經疫(yi)情和地緣政治的(de)影響下，智(zhi)能手(shou)機(ji)產(chan)業舉步(bu)維(wei)艱，日(ri)前郭明淇更是爆(bao)料，國內(nei)各大(da)安(an)卓手(shou)機(ji)品牌今(jin)(jin)年(nian)迄今(jin)(jin)已削減約1.7億部訂單（占(zhan)2022年(nian)原出(chu)貨計劃的(de)20%）。
臺積電日前披(pi)露的財報，更是(shi)成為(wei)了一個風向標。在(zai)他們的財報中(zhong)，手機(ji)貢獻的營收在(zai)近年來首(shou)次跌落(luo)神(shen)壇，被HPC超(chao)越。而從這份財報中(zhong)，我們也看到(dao)汽車電子業務增長迅猛。
圖片來源：臺積電
為此(ci)在筆者看來，屬于智能手機半導體的黃金時代(dai)落下帷幕，新的HPC和汽車電子時代(dai)，疾步而至。
手機成就的半導體黃金十年
自2007年(nian)蘋果發布了(le)iPhone之后(hou)，智(zhi)能(neng)手(shou)(shou)機就迎來了(le)高速(su)發展(zhan)，帶動著全(quan)球(qiu)半導(dao)體(ti)行(xing)業穩步增(zeng)長，到(dao)了(le)2010年(nian)全(quan)球(qiu)半導(dao)體(ti)行(xing)業更是從PC時(shi)代轉(zhuan)向智(zhi)能(neng)手(shou)(shou)機時(shi)代，進入新一(yi)輪快速(su)成長期(qi)。2009年(nian)-2018年(nian)期(qi)間，全(quan)球(qiu)半導(dao)體(ti)行(xing)業整體(ti)增(zeng)速(su)是全(quan)球(qiu)GDP增(zeng)速(su)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)于功能機(ji)時(shi)代五(wu)花八(ba)門的(de)(de)(de)外形設計(ji)，智(zhi)能手(shou)機(ji)時(shi)代的(de)(de)(de)比拼更多的(de)(de)(de)是(shi)(shi)(shi)性能之間的(de)(de)(de)較量(liang)，而芯(xin)(xin)片(pian)就(jiu)是(shi)(shi)(shi)決定手(shou)機(ji)性能的(de)(de)(de)主(zhu)要因素(su)。一(yi)般來說，一(yi)部智(zhi)能手(shou)機(ji)需(xu)要許多種(zhong)類不同(tong)的(de)(de)(de)芯(xin)(xin)片(pian)，按照其構成，可分為處理芯(xin)(xin)片(pian)、基帶(dai)芯(xin)(xin)片(pian)、射頻芯(xin)(xin)片(pian)、存儲芯(xin)(xin)片(pian)、模(mo)擬(ni)芯(xin)(xin)片(pian)和傳感器芯(xin)(xin)片(pian)等。尤(you)其在5G浪潮下，手(shou)機(ji)對芯(xin)(xin)片(pian)的(de)(de)(de)需(xu)求愈(yu)發(fa)旺(wang)盛，一(yi)部5G手(shou)機(ji)所(suo)需(xu)的(de)(de)(de)芯(xin)(xin)片(pian)數(shu)量(liang)大約(yue)是(shi)(shi)(shi)4G手(shou)機(ji)的(de)(de)(de)兩倍，射頻芯(xin)(xin)片(pian)的(de)(de)(de)需(xu)求更是(shi)(shi)(shi)達到了四(si)倍。
圖片來源：泛林集團
以處理(li)芯(xin)(xin)(xin)片(pian)為(wei)例，雖(sui)(sui)然一部智(zhi)能手(shou)機(ji)所(suo)需的(de)芯(xin)(xin)(xin)片(pian)數量(liang)少說(shuo)也要上百，但是(shi)(shi)處理(li)芯(xin)(xin)(xin)片(pian)卻只有一個。Counterpoint數據顯示，2011年(nian)(nian)全(quan)球(qiu)(qiu)智(zhi)能手(shou)機(ji)出貨量(liang)為(wei)5.21億(yi)(yi)臺(tai)(tai)，到2017年(nian)(nian)，全(quan)球(qiu)(qiu)出貨量(liang)高達15.66億(yi)(yi)臺(tai)(tai)。雖(sui)(sui)然2017年(nian)(nian)年(nian)(nian)后(hou)出貨量(liang)有所(suo)下降，但是(shi)(shi)總體數量(liang)依舊(jiu)客觀，2021年(nian)(nian)全(quan)球(qiu)(qiu)智(zhi)能手(shou)機(ji)出貨量(liang)達到了13.9億(yi)(yi)部。飛(fei)速提(ti)升(sheng)的(de)手(shou)機(ji)出貨量(liang)背后(hou)是(shi)(shi)處理(li)芯(xin)(xin)(xin)片(pian)需求(qiu)的(de)暴(bao)增，僅2017年(nian)(nian)一年(nian)(nian)所(suo)需的(de)手(shou)機(ji)處理(li)芯(xin)(xin)(xin)片(pian)數量(liang)就比2011年(nian)(nian)增加了10億(yi)(yi)個。
2011年-2020年全球智能手機出貨量
（圖源Counterpoint）
毫無(wu)疑問(wen)，這(zhe)個高達(da)上千億人民幣(bi)的(de)市(shi)場讓高通(tong)(tong)、聯發科等(deng)手機芯(xin)片(pian)廠商吃足(zu)了紅利。手機芯(xin)片(pian)業(ye)務作為(wei)高通(tong)(tong)營(ying)(ying)收的(de)主(zhu)力軍(jun)，也是(shi)高通(tong)(tong)最(zui)強勢的(de)業(ye)務。2011年時，高通(tong)(tong)受惠于智能手機市(shi)場快速增長(chang)，市(shi)占(zhan)率(lv)持續擴大(da)，半導體營(ying)(ying)收增長(chang)39%，達(da)100億美元。雖(sui)(sui)然高通(tong)(tong)在當(dang)時的(de)前(qian)十大(da)半導體廠商中雖(sui)(sui)僅排(pai)行第(di)六，但增長(chang)卻最(zui)為(wei)強勁。
到了2021年，高通已經榮(rong)登全球前十(shi)大IC設(she)計(ji)業(ye)者榜首，不變(bian)的(de)是(shi)，手(shou)(shou)機(ji)芯片(pian)(pian)(pian)依舊是(shi)其營收(shou)大頭。在2022財年第一財季財報(bao)中，高通曾表示(shi)，當(dang)季營收(shou)增(zeng)長(chang)(chang)主要受到手(shou)(shou)機(ji)芯片(pian)(pian)(pian)營收(shou)增(zeng)長(chang)(chang)42%的(de)推動(dong)，特別是(shi)作為安卓手(shou)(shou)機(ji)核心部件的(de)驍(xiao)龍芯片(pian)(pian)(pian)組業(ye)務同比增(zeng)長(chang)(chang)率超過60%。
聯(lian)發科(ke)(ke)雖然逃不(bu)開“中低端”的枷鎖，但不(bu)得不(bu)承認，截至2021年底，其(qi)智能(neng)(neng)手(shou)(shou)機(ji)(ji)芯片(pian)市占率已經成功登頂(ding)(ding)全球。靠著一站式手(shou)(shou)機(ji)(ji)解決方(fang)案，聯(lian)發科(ke)(ke)在(zai)智能(neng)(neng)手(shou)(shou)機(ji)(ji)時代愈發如魚得水，2011年，聯(lian)發科(ke)(ke)在(zai)中國(guo)大陸(lu)的智能(neng)(neng)手(shou)(shou)機(ji)(ji)芯片(pian)出貨量僅為1000萬(wan)，到了2021年就以1.1億顆登頂(ding)(ding)2021中國(guo)智能(neng)(neng)機(ji)(ji)SoC市場。
再來說(shuo)存儲芯片。2010年iPhone 4正式開啟移動(dong)端的巨大增量，疊加云服務器(qi)端需求不斷上漲，DRAM迎(ying)來第三輪爆發式的增長并持(chi)續至今(jin)。
早在(zai)2011年，調研機(ji)構IHSiSuppli就指出(chu)，應用在(zai)智(zhi)能手(shou)機(ji)上(shang)的(de)DRAM芯片(pian)出(chu)貨量(liang)漲幅達到(dao)157.2%，遠(yuan)高于整體DRAM市場(主(zhu)要為對PC業務(wu)的(de)銷售量(liang))50%的(de)出(chu)貨量(liang)。當時(shi)的(de)IHSiSuppli甚(shen)至(zhi)還(huan)預測，到(dao)2015年之前(qian)，用在(zai)智(zhi)能手(shou)機(ji)的(de)DRAM出(chu)貨量(liang)將上(shang)升至(zhi)139億個單位，較2011年增長700%。
結合上述提(ti)到的(de)，2011年全(quan)球(qiu)智(zhi)能(neng)手機(ji)出(chu)貨量僅5.21億臺，可以說(shuo)是近十年最(zui)低的(de)年出(chu)貨量數據(ju)，那時智(zhi)能(neng)手機(ji)就已(yi)經成為全(quan)球(qiu)內存需求的(de)成長依靠，十年后，隨著智(zhi)能(neng)手機(ji)出(chu)貨量以及搭載內存的(de)提(ti)升，集邦咨詢研究數據(ju)顯(xian)示，全(quan)球(qiu)內存需求的(de)成長仰賴于(yu)智(zhi)能(neng)型手機(ji)與服務(wu)器領域最(zui)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(ju)大的(de)存(cun)(cun)儲芯片(pian)市(shi)場(chang)也成就了SK海力(li)士(shi)、美(mei)光(guang)(guang)等(deng)內存(cun)(cun)廠商。美(mei)光(guang)(guang)執行副總裁兼(jian)首席商務官Sumit sadana日前(qian)曾指(zhi)出，5G智能(neng)手(shou)(shou)機中的(de)DRAM含(han)量(liang)(liang)比4G智能(neng)手(shou)(shou)機高出50%，5G智能(neng)手(shou)(shou)機中的(de)NAND閃存(cun)(cun)內容(rong)翻了一番。到(dao)2022年，隨著更(geng)多5G智能(neng)手(shou)(shou)機的(de)出貨，智能(neng)手(shou)(shou)機的(de)整(zheng)體內存(cun)(cun)容(rong)量(liang)(liang)將大幅上升。
當然，除(chu)了(le)上述芯片設計企業、IDM企業外，多(duo)年來智能(neng)手機單元出貨量的大(da)幅增長也給(gei)晶(jing)圓代(dai)工廠帶來了(le)巨大(da)的收益。
臺積電從2000年-2019年的營收
2010年(nian)以(yi)來，臺(tai)(tai)積電(dian)營收整(zheng)體趨勢大幅(fu)上漲(zhang)，筆者整(zheng)理近5年(nian)數據發現，智(zhi)能(neng)手(shou)(shou)機(ji)(ji)在臺(tai)(tai)積電(dian)營收中基本占(zhan)據40-50%的(de)份額，實(shi)打實(shi)的(de)營收大頭(tou)。2017年(nian)智(zhi)能(neng)手(shou)(shou)機(ji)(ji)約(yue)占(zhan)50%；2018年(nian)智(zhi)能(neng)手(shou)(shou)機(ji)(ji)約(yue)占(zhan)45％；2019年(nian)智(zhi)能(neng)手(shou)(shou)機(ji)(ji)約(yue)占(zhan)49%；2020年(nian)智(zhi)能(neng)手(shou)(shou)機(ji)(ji)約(yue)占(zhan)48.18%；2021年(nian)智(zhi)能(neng)手(shou)(shou)機(ji)(ji)芯片則貢獻了44%。可(ke)以(yi)看出，智(zhi)能(neng)手(shou)(shou)機(ji)(ji)是推動(dong)臺(tai)(tai)積電(dian)業務(wu)的(de)主力軍之一。
HPC和汽車電子隆重登場
終端對半(ban)(ban)導(dao)體(ti)產(chan)業有著絕對的(de)話(hua)語權。過去二十年間，前(qian)十年里，PC(個人計算(suan)機(ji))帶動了全球半(ban)(ban)導(dao)體(ti)行業的(de)增長，后十年進入(ru)智能手機(ji)時代，手機(ji)接棒成(cheng)為半(ban)(ban)導(dao)體(ti)行業增長的(de)主要動力。熟話(hua)說，十年一個輪回，當前(qian)智能手機(ji)業務已經觸頂，或許已無法(fa)成(cheng)為半(ban)(ban)導(dao)體(ti)產(chan)業發(fa)展的(de)強大助推器。
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，不僅(jin)僅(jin)是信息革命，而(er)且(qie)疊(die)加了(le)半(ban)導體(ti)推動(dong)的能源革命。
圖片來源：陳杭
從某種意(yi)義上(shang)(shang)來說(shuo)，HPC和(he)汽車(che)電子(zi)正好(hao)與信息革命(ming)、能(neng)源革命(ming)相(xiang)對應。其實，在過去幾(ji)年(nian)(nian)間(jian)，HPC和(he)汽車(che)電子(zi)就(jiu)已經屢屢被提及(ji)。2018年(nian)(nian)間(jian)，汽車(che)電子(zi)高毛利(li)吸(xi)引臺(tai)(tai)積電、聯(lian)(lian)電、聯(lian)(lian)發科(ke)等全力布局，臺(tai)(tai)積電預估，未(wei)來四大(da)技術平臺(tai)(tai)中，車(che)用電子(zi)將(jiang)扮演推升營收和(he)獲(huo)利(li)重(zhong)要(yao)動能(neng)之一。此外，臺(tai)(tai)積電首席執行官魏(wei)哲家則是(shi)在2018年(nian)(nian)第四季(ji)度財(cai)報電話(hua)會議上(shang)(shang)強調，相(xiang)信HPC將(jiang)成為未(wei)來五年(nian)(nian)收入增長方面我們業(ye)務的最大(da)貢獻者。
此次(ci)，HPC超越手機成為第一大業務，只是一個開始，未來(lai)十年(nian)，HPC和汽車電子又(you)將如(ru)何驅動一系列的(de)芯片(pian)需求，帶(dai)來(lai)新時代下的(de)半導體機會？
HPC
HPC全稱是High Performance Computing，也就是我們(men)常說的(de)(de)高(gao)性能(neng)計算。作為計算機技術的(de)(de)源(yuan)頭之一，HPC并不是簡單的(de)(de)CPU堆(dui)砌，其(qi)在底層芯(xin)片性能(neng)要(yao)求上高(gao)于普通的(de)(de)數據中(zhong)心(xin)和智算中(zhong)心(xin)。一般(ban)來說，HPC產(chan)(chan)品(pin)比其(qi)他產(chan)(chan)品(pin)更(geng)(geng)復雜，因為它(ta)們(men)需要(yao)更(geng)(geng)大的(de)(de)芯(xin)片和更(geng)(geng)高(gao)的(de)(de)產(chan)(chan)量。
具體(ti)來(lai)看，CPU和GPU都能在HPC中(zhong)發(fa)揮關鍵作用。D2S的(de)Fujimura曾指(zhi)出，對于順序數(shu)據處理(li)類(lei)型(xing)的(de)編程，CPU往(wang)(wang)往(wang)(wang)比(bi)GPU更具成本效益。但(dan)是(shi)對于為任何給定(ding)數(shu)據單(dan)(dan)元進(jin)行(xing)(xing)大量計算的(de)任務，GPU可以(yi)更高(gao)效，特別(bie)是(shi)如果(guo)計算任務可以(yi)轉換(huan)為單(dan)(dan)指(zhi)令多數(shu)據（SIMD）問(wen)題，這(zhe)是(shi)并(bing)行(xing)(xing)處理(li)大部分數(shu)據并(bing)在不同數(shu)據上以(yi)相同指(zhi)令執行(xing)(xing)的(de)地方。
為了滿(man)足(zu)HPC產品的(de)(de)需求，英偉達(da)、臺(tai)積電(dian)、三星等巨頭紛(fen)紛(fen)發力。英偉達(da)在(zai)今(jin)年(nian)3月宣布推(tui)出(chu)首款面向 AI 基(ji)(ji)礎(chu)設(she)施(shi)和(he)高性能計(ji)算的(de)(de)基(ji)(ji)于(yu) Arm Neoverse 的(de)(de)數據中心(xin)專屬 CPU——NVIDIA Grace CPU，據介紹，Grace CPU 超級芯(xin)片(pian)將(jiang)與(yu)基(ji)(ji)于(yu) NVIDIA Hopper 架構的(de)(de) GPU一同應(ying)用于(yu)大型 HPC 和(he)AI 應(ying)用。此(ci)前，供應(ying)鏈曾傳(chuan)出(chu)，NVIDIA內部預計(ji)，數據中心(xin) HPC芯(xin)片(pian)業績將(jiang)有年(nian)成長上看200~250%左右(you)的(de)(de)高目(mu)標。
臺積電則推出了(le)專(zhuan)門滿(man)足HPC產品(pin)需求(qiu)的(de)N4X芯片技術(shu)，預(yu)計(ji)將在明年上半(ban)年進(jin)入(ru)風險生產。三(san)星近(jin)日聘請前英特(te)爾(er)超級計(ji)算(suan)機負責(ze)人擔(dan)任(ren)高(gao)級副總裁兼高(gao)性(xing)能(neng)計(ji)算(suan)(HPC)首(shou)席(xi)架構師(shi)以及三(san)星高(gao)級技術(shu)研究(jiu)院(SAIT)美國系(xi)統架構實驗室負責(ze)人。
隨著技(ji)術的進步以及數(shu)字(zi)經濟的快(kuai)速興起，YOLE 預(yu)計 2024 年(nian) HPC 市場規模(mo)增至(zhi) 470.14 億美元，2020 年(nian)至(zhi) 2024 年(nian) HPC 市場規模(mo)年(nian)均復合增長(chang)率(lv)達 10.7%。在如(ru)此龐大的芯片需求(qiu)下，想必也(ye)將極(ji)大得帶動(dong)芯片產業(ye)的發(fa)展。
汽車電子
從(cong)當前趨勢(shi)來看，以“零(ling)碳排(pai)放”為(wei)主的綠色發展理念以及不斷飆(biao)升的石油(you)價格讓新(xin)能源汽(qi)車(che)成(cheng)為(wei)了焦(jiao)點(dian)。CINNO Research半(ban)導體事業部總經理Elvis Hsu認(ren)為(wei)，汽(qi)車(che)市場因終端新(xin)能源汽(qi)車(che)和全球零(ling)碳排(pai)放趨勢(shi)帶來新(xin)的汽(qi)車(che)芯片需(xu)求。相較于傳統(tong)汽(qi)車(che)，新(xin)能源汽(qi)車(che)所需(xu)的芯片高達1000多(duo)顆，僅MCU芯片的使(shi)用(yong)量就是傳統(tong)燃油(you)車(che)的翻倍(bei)。
此外，隨(sui)著汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)化發展的(de)(de)(de)(de)不斷推進(jin)，未來的(de)(de)(de)(de)智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)或(huo)將變成一臺四個輪子上的(de)(de)(de)(de)超級計算機(ji)，聽起來很酷炫，但(dan)同(tong)時(shi)意味著智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)必須隨(sui)時(shi)處于交互狀態(tai)才(cai)能(neng)(neng)實現(xian)的(de)(de)(de)(de)各種(zhong)功(gong)能(neng)(neng)，這就離不開大量(liang)的(de)(de)(de)(de)數(shu)據和(he)智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)運(yun)算。而(er)芯片作(zuo)為汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)核心(xin)技術生態(tai)循環的(de)(de)(de)(de)基石，其算力(li)一定(ding)程度上決定(ding)了智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)(de)(de)智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)化極限，芯片算力(li)越高，汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)水平潛力(li)越大。
毫無疑(yi)問(wen)，智能(neng)(neng)汽車(che)的(de)(de)(de)發展對高算(suan)(suan)力(li)的(de)(de)(de)需求(qiu)已成為業內(nei)共識。在此背景下，智能(neng)(neng)汽車(che)對于(yu)具備強大(da)計算(suan)(suan)能(neng)(neng)力(li)的(de)(de)(de)AI芯片(pian)需求(qiu)也(ye)將與日俱增，也(ye)催(cui)生出了越來(lai)越多的(de)(de)(de)高算(suan)(suan)力(li)平臺。因此，有(you)業內(nei)人士認為，車(che)載芯片(pian)會超越手機(ji)芯片(pian)成為半導體領域(yu)引(yin)領者。IHS數據(ju)顯示(shi)，到2030年，汽車(che)電(dian)子(zi)在汽車(che)中(zhong)所占(zhan)的(de)(de)(de)成本將由2000年的(de)(de)(de)18%增加至(zhi)45%。
寫在最后
站在半導體(ti)新一(yi)輪(lun)周期的(de)(de)起點，迎接我們(men)的(de)(de)是未(wei)知的(de)(de)未(wei)來(lai)，但發展的(de)(de)腳步不能(neng)停(ting)下，對于我國(guo)來(lai)說，這或許又(you)將是新一(yi)輪(lun)的(de)(de)發展機(ji)遇(yu)。十(shi)四五和新基建(jian)驅動(dong)政府投(tou)資(zi)高性能(neng)計(ji)算(suan)進入快速增長期，觀研天(tian)下預測，2022年中(zhong)國(guo)高性能(neng)計(ji)算(suan)行(xing)業(ye)總體(ti)市(shi)場(chang)規模將超(chao)400億元，2021-2025年CAGR為(wei)13%左右。更重(zhong)要的(de)(de)是，《中(zhong)國(guo)大芯片的(de)(de)黃(huang)金時代》也已到來(lai)。
