回顾动荡的2022年半导体

半导体是2022年被关注的焦点。

“动荡之年”这句话在年复一年剧变的时代听起来有些陈词滥调，但我觉得2022年半导体行业的环境确实“动荡”了。让我们按领域回顾过去的2022年半导体。

除了对数据中心的积极投资和电动汽车市场的扩张导致需求快速增长外，半导体市场由于供应链受到新冠疫情的影响，已显示出全球长期供应短缺的迹象。供应链从2022年初开始放缓，入夏后进入衰退。这种情况被视为临时库存/生产调整。

预计明年下半年将出现好转并恢复增长，但现在确定何时还为时过早。数据中心的旺盛需求、人工智能在多个领域的应用，以及电动汽车/自动驾驶等增长领域的技术创新加速，都将充分支持未来市场的持续扩张。尽管当前业绩不佳，半导体公司仍在对未来增长所需的研发和设备进行大规模投资。尤其是在已决定提供超过527亿美元的政府补贴的美国，企业正在迅速提高其“美国制造”的芯片制造能力。

以英特尔和台积电开始在美国亚利桑那州建设新工厂为开端，TI（德州仪器）和美光也纷纷宣布在美国进行大胆的资本投资。硅基半导体方面，重点投资300mm晶圆微加工技术和制造能力，生产也如火如荼。

随着苹果、AMD、高通、NVIDIA等无晶圆厂公司与台积电、三星等晶圆代工公司合作的兴起，虽然直到去年美国半导体制造业似乎都还在被外国主导，但在拜登政府的领导下，美国半导体好似在强大的后盾下起死回生。对美国至关重要的半导体制造产能正在复苏。

美国政府对半导体的兴趣表明人们越来越认识到半导体技术是国家安全的重要战略技术。俄乌冲突暴露了一个事实，即最先进的武器装备将极大地影响战争的进程。现实情况是，先进半导体本身的存在与否可能构成安全的核心。特别是军民两用趋势下，先进半导体在安全方面的重要性与支持数字社会的经济基础技术半导体的重要性不相上下。

半导体是美国当前关注的焦点，美国政府制定CHIPS立法的动作似乎非常迅速，更快的是收到它的半导体公司的反应。积极游说政府的包括英特尔在内的SIA（半导体协会）会员企业在补贴获批后立即宣布愿意投资。

我相信这个行动的速度是美国半导体的力量源泉，美国半导体制造商并不是唯一行动迅速的公司。令人印象深刻的是，半导体界传奇人物张忠谋亲自宣布台积电亚利桑那州新工厂从5nm升级到4nm，并建设移植3nm制程的最先进工厂的消息，是本月初宣布的。

拜登政府对半导体制造设备实施的严格出口限制，对中国国内半导体业务的增长造成了重大打击。由于这项规定，有报道称驻扎在中国工厂的美国支持工程师被迫返回美国。除了从去年开始实施的尖端设备出口限制外，这种限制上游供应链的策略已经产生了显着的效果。据近日报道，中国已向世界贸易组织（WTO）提起诉讼，声称对中国出口尖端半导体的限制不公平。目前的事态表明，先进半导体器件的设计和制造技术以及大规模制造能力的话题明年将继续向前发展。

日本全面生产半导体也是今年的一个大话题的概念。在日本政府同样大规模补贴后，日本突然决定效仿美国，台积电和索尼集团开始在熊本建设12/16nm产品工厂；丰田、NTT、电装等投资了一家名为“Rapidus”的新公司。

最近，Rapidus 将与 IBM 合作，授权 IBM 在其美国实验室开发的超先进 2nm 工艺技术。据称，与位于比利时的欧盟研究机构imec的合作也已经开始。

目前日本并没有需要大量使用尖端半导体的大客户，并且只有40nm的代工厂，与先进工艺的差距大约在15-20年。因此，个人对于日本生产2nm的趋势有点怀疑。但最近积电高管接受采访时表示：“考虑建设日本的第二个晶圆厂。”并且，以建立大规模晶圆代工业务为目标的英特尔公司的基辛格先生也在12月来到了日本。无论如何，有很多迹象表明，围绕地缘政治的以半导体为中心的全球运动将在明年大行其道。

AMD、Intel、NVIDIA这都在半导体的下行周期中受到了重创，但是它们又是非常不同的。AMD和英特尔形成了鲜明的对比。从今年的财务业绩来看，AMD 的快速进步与英特尔的长期低迷之间的反差非常强烈。

在宏观经济的影响下，PC CPU业务对两家公司来说都明显放缓，在服务器CPU市场，AMD迅速增加的份额划分了这个市场。自缔造英特尔CPU黄金设计时代的传奇人物帕特·基辛格(Pat Gelsinger)重返英特尔担任CEO，距今已有两年时间，至今仍未有结果。

似乎是因为长期低迷，“基辛格魔法”消失了。基辛格一上任CEO就吐槽的晶圆代工公司的成立至今没有太大进展，据悉负责该事业部的高级副总裁最近也辞职了。英特尔和台积电在获得美国政府的巨额补贴后，正在亚利桑那州兴建新厂。另一方面，AMD继续按照新品路线图推介产品，与台积电合作贴上了标签。

GPU 市场冠军 NVIDIA 曾试图收购 Arm 以期进入 CPU 市场，但今年早些时候宣布放弃收购计划。基于GPU技术，长期以来一直寻求增强其软件资产的NVIDIA，如今在AI领域有着不可撼动的存在。不过，这本身似乎已经让市场对英伟达收购Arm持谨慎态度。今年，NVIDIA已经开始向市场推出基于Arm内核的全尺寸服务器CPU“GRACE”，完全可以预见，半导体行业利润率最高的服务器CPU市场竞争将进一步加剧。

在上述三家公司继续在CPU/GPU领域展开激烈竞争的同时，今年另一个值得关注的亮点是自主设计硬件在数据中心AI和机器学习领域的推进。

谷歌设计的TPU（Tensor Processing Unit）已经是第三代了，为提高整个数据中心的吞吐量而设计的IPU（Infrastructure Processing Unit）和DPU（Data Processing Unit）都是以高速CPU为核心。它已发展成为数据中心 AI 和机器学习工作负载的加速器。

Graphcore、SambaNova、Cerebras 和 Tenstorrent 等新兴企业正带着他们自己设计的半导体设备进入该领域。随着台积电等代工企业的出现，这也成为可能。

随着人工智能和机器学习的快速扩张，基于大数据的工作负载数量增加，数据流计算机时代似乎又回来了。这让我想起了计算机科学家 Alan Kay，他说：“如果你想认真对待软件，那么你应该构建自己的硬件。”

来源：半导体产业纵横