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半导体下一个黄金十年,谁主沉浮?
发布时间:2018-11-16
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  半导体过去的十年,是以iPhone为首的智能手机带动的黄金十年。然而,根据《半导体行业观察》的报道,最近智能手机的标志——苹果的iPhone屡屡遭遇销售挑战,上一代iPhone X销售已经是差强人意,而本代iPhone XR则更是最近被曝出正在压缩产能的消息,分析师也纷纷认为iPhone XR的销售业绩将不及预期。消息一出,苹果股价应声下跌,除此之外苹果供应链相关的十多家半导体公司的股票也纷纷下挫,例如Lumentum日跌30%,Universal Display收跌13.07%,Synaptics收跌8.21%,Qorvo也跌6.38%。苹果一款手机销量不及预期,竟然能带动如此多的苹果概念半导体公司股价一起下跌,可见整个半导体行业与苹果以及智能手机的关联之大,羁绊之深。除了苹果之外,根据工信部的最新统计,今年前十月中国手机市场出货量同比下降15%,也就是说整个手机行业都遇到了瓶颈。
  
  分析半导体市场的历史(如下图),我们会看到典型的周期性现象,即每个周期都会有一个明星应用作为引擎驱动半导体市场快速上升,而在该明星应用的驱动力不足时半导体市场就会陷入原地踏步甚至衰退,直到下一个明星应用出现再次引领增长。这些明星应用包括90年代初的PC,21世纪第一个十年的手机移动通信,以及2010年前后开始的智能手机。在两个明星应用之间则可以看到明显的半导体市场回调,例如1996-1999年之间那段时间处于PC和手机之间的青黄不接,而2008-2009年则是传统移动通信和智能手机之间的调整。
  
  现在的半导体行业,即将进入两个明星应用出现之间的调整期。如前所述,以iPhone为代表的智能手机作为上一代明星应用的驱动能力已经遇到瓶颈,而下一个明星应用尚未出现。
  
  前面讲到半导体行业很可能会进入调整阶段,其实这样的调整对于半导体人来说绝非世界末日,按照往常的经验这样的回调时间不会很久,通常在两年左右,而在信息技术高速发展的今天我们更有理由相信半导体作为信息技术的基础其回调时间不会很长。
  
  这里我们想要讨论的是,谁将成为下一个引领半导体行业发展的明星应用?在我们进入正式讨论之前,首先分析一下要成为明星应用需要满足的条件。根据我们的观点,一个应用对于整个半导体行业的驱动作用可以分为两部分,即应用的芯片出货量以及技术驱动力。众所周知,半导体行业是一个十分看重出货量的领域,只有应用的芯片出货量足够大时才能这个市场才能容下足够多的竞争公司,从而驱动半导体行业。有些应用市场总额很大,但是其走的是高售价高利润率的模式,芯片出货量反而不大,这样的话其对于半导体行业的驱动作用就有限。当然,这并不是说在这种高利润高售价较低出货量的领域就不会出伟大的半导体公司。例如,Nvidia是一家半导体巨头,但是其主打芯片GPU所在应用(PC,游戏机以及一些云端服务器)的出货量有限,因此GPU对于半导体行业的驱动力实际上有限。
  
  除了出货量之外,另一个重要因素是应用的技术驱动力,即该应用是否对于半导体技术的更新有着强烈而持续的要求,因为只有当半导体技术一直在快速更新迭代时,半导体行业才能是一个高附加值的朝阳行业,才能吸引最好的人才以及资本进入,否则一旦半导体技术更新缓慢整个行业就会陷入僵化的局面。PC时代的PC机就是对半导体有强烈技术驱动力的典型,PC上的多媒体应用对于处理器速度有着永不满足的需求,而这又转化成了对于处理器相关半导体技术强烈而持续的更新需求,直接推动了摩尔定律和半导体行业在90年代的黄金时期。反之,有一些应用的出货量很大但是其对于半导体的技术驱动力并不大,例如传统家电中的主控MCU芯片,这些MCU芯片出货量很大,但是在技术上并没有强烈的进步需求,不少传统家电多年如一日一直在用成熟半导体工艺实现的8位MCU,那么这样的应用对于半导体来说实质上引领作用也比较有限。应用出货量决定了半导体行业的横向市场规模,而技术驱动力则决定了半导体技术的纵向进化动能。回顾之前几个成为半导体行业引擎的明星应用,无不是出货量和技术驱动力双双领先。PC出货量(在当时)很大,且是当年摩尔定律黄金时代的主推者;移动手机在出货量很大的同时还推动了CMOS/III-V族工艺射频相关电路设计技术的大幅进展;智能手机则更是驱动了多项半导体芯片相关技术的发展,例如2.5D高级封装,用于3D识别的激光模组,触摸屏和指纹相关芯片等,而一个智能手机中包含的半导体芯片数量从射频前端、存储器到惯性传感器数量也极多,因此其能撑起半导体的上一个黄金十年;另一方面当智能手机衰落时,我们也看到了其供应链上的半导体厂商是一损俱损,竟然全球有这么多大型公司因为iPhone出货量不及预期而大幅下跌,可见其能量之大。
  
  那么支撑半导体下一个黄金十年的明星应用可能会花落谁家呢?我们不妨来分析一些关键词。
  
  人工智能AI:人工智能是现在非常火热的关键词。那么,人工智能应用(即AI芯片)是否能撑起半导体行业呢?事实上,严格意义上的AI芯片只存在于云端或者边缘服务器。在终端手机这样出货量很大的设备上,AI特性主要是SoC上的AI加速模块提供的,并不存在单独的AI芯片。而云端或边缘服务器AI芯片对半导体的支撑作用类似于当年互联网起步阶段的交换机芯片,这样的芯片是作为一种基础设施出现的,归根到底是服务2B客户,因此AI芯片的出货量相比智能手机这样的智能设备要小很多。当然这并不意味着AI芯片不是一个好的行业,事实上做AI芯片的公司有可能成长为Nvidia这样的巨头,但是AI应用的出货量有限导致了AI应用对于整体半导体行业上下游产业链的支撑作用远小于智能手机。
  
  物联网IoT:毋庸置疑IoT的出货量很大,但是IoT的商业模型导致了其芯片主要追求的是能用简单的设计尽快低成本铺开,而对于半导体技术发展的驱动力就比较有限。例如现在我们可以看到几乎不会有人用最新的半导体工艺去做IoT芯片,而高级封装技术应用也不多,因此其技术驱动效应远小于iPhone这样的智能设备(因为模组简单)。这并不是说IoT选择这样的商业模型有问题,只是说应用特性导致了光靠IoT难以撑起整个半导体行业。最后,目前看来在全球范围内IoT有一定量但是由于基础设施尚未完善预计这两年还不会释放出所有能量,但是一旦IoT的能量完全释放它将成为半导体行业的重要组成部分。
  
  下一代主流智能设备:纵观半导体发展史每一代上升总是由新智能设备带来的,当年的PC,后来的智能手机,因此我们预计下一个半导体黄金十年的支撑还是下一代智能设备。如前所述,智能设备首先出货量很大,几乎人手一个;此外智能设备上运行的应用程序的不断更新迭代对于智能设备中的芯片技术提出了强烈而持续的技术进化需求,因此其对于半导体行业的技术驱动力极强。此外,AI对于下一代主流智能设备来说几乎是必备的,其AI加速功能预计将由智能设备SoC上的加速器IP提供,在这里我们更愿意将该应用对于半导体行业的支撑作用归类为“下一代智能设备”而非“AI”,因为AI只是下一代智能设备的诸多特性之一。
  
  今天来看下一代智能设备的具体形态还不好说,最有可能还是由苹果主导(苹果技术积累和公司基因都最适合,且战略上不会束手待毙一定会积极布局),如果苹果成功那么将再续辉煌,反之则会产生另一个苹果。总之,下一代智能设备一定会出现,不确定的只是是否还是苹果引领潮流了。在智能设备相关芯片领域的另一个重要趋势是,互联网公司在智能设备芯片领域会入局(详见互联网巨头入局芯片,将给半导体产业带来深远变化):事实上我们已经看到facebook,微软,Amazon都在自研相关芯片了。互联网公司用的商业思维和传统半导体公司不同,互联网公司做芯片追求的是芯片的高性能可以给自家的智能设备带来足够的区分度从而成为流量入口,至于芯片的成本不会像传统半导体公司一样斤斤计较,因为本来互联网公司也不靠芯片赚钱。当然互联网公司自研芯片和传统半导体公司也并非直接竞争关系,因为互联网公司的芯片只会自用不会对外销售,只是传统半导体公司的市场份额恐怕会少一块。
  
  汽车电子:汽车电子的增长点主要还是汽车的智能化,包括自动驾驶,车联网等等,其实智能汽车也是广义的新智能设备。但是汽车电子的出货量比起智能设备,一方面每年总换车需求限制了相关芯片出货量,另一方面相关法规和基础设施铺设需要时间也限制了汽车智能化的速度,从而限制了汽车电子芯片的上升动能。
  
  通过分析我们认为支撑下一个半导体黄金十年的主力明星应用最有可能是在两三年内出现的下一代智能设备。同时,在那个时间节点我们预计IoT设备的能量也会加速释放,因此我们预计下一代智能设备相关芯片和IoT芯片交相辉映预期会撑起半导体行业的下一个高峰。