機會與變數(shù)
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機會與變數(shù)
經(jīng)歷了幾年的低谷期，終于迎來了電子行業(yè)的復蘇。問題是，這幾年的衰退帶給我們什么經(jīng)驗教訓呢？這些經(jīng)驗教訓會使我們聰明起來嗎？瑞得電子集團的資深編輯和研究人員為了幫助業(yè)界人士更好的了解電子行業(yè)的走勢，幫助經(jīng)營人員把握商機，分別對市場、芯片設計、制成、測試、封裝，以及資源整合趨勢等焦點話題進行了深入的分析。我們在這里精煉出這些研究和分析的精華，以饗讀者。
消費者大量購買采用復雜 IC 的電子裝置會推動技術向著復蘇；支持復蘇的趨勢是音樂、語音、視頻所有數(shù)據(jù)類型，包括數(shù)字化、以及這些不同類型數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡和終端設備上的“融合”。
消費者拉動（pull）信息流增長，而網(wǎng)絡和通信市場作為推動（push）一方，也終于開始前行。希望這是技術經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的一個開端。
在有線通信領域，基礎設施建設有了長足的進步，傳輸速率大大增長。2003 年， 10-Gbit/秒的以太網(wǎng)（10GE）進入數(shù)據(jù)中心、存儲網(wǎng)絡以及城域網(wǎng)。從歷史來看，當芯片制造商能以三倍的價格提供速度為前一代以太網(wǎng)10倍的芯片之際，就是新一代更快的以太網(wǎng)開始占據(jù)市場之時。富士通公司去年夏天推出了一個 12 端口的 10GE 單片交換機。以前的 10GE 交換機是板級模塊，價格在 2 萬美元左右，系統(tǒng)價格則高達 25 萬美元；而富士通的芯片價格只有 200 美元，整體系統(tǒng)的價格也不超過 5000美元。
新的高速傳輸技術走進數(shù)據(jù)中心，前一代傳輸技術就會進入臺式機領域甚至家庭。目前，客戶機正在向千兆以太網(wǎng)轉(zhuǎn)移。所有的新型英特爾主板都帶有一個千兆網(wǎng)卡接口。六個月以后，桌面的 10／100M 的以太網(wǎng)設備將走到其生命周期的盡頭。
無線網(wǎng)絡業(yè)在 2003 年的發(fā)展勢頭強勁，802.11（Wi-Fi）無線局域網(wǎng)更是成為熱門。手機芯片廠商和運營商都在設法支持 Wi-Fi 與手機網(wǎng)絡之間的互連互通。用不了多久，所有的智能手機和連網(wǎng) PDA 都將支持 Wi-Fi 和手機數(shù)據(jù)連接，Wi-Fi 將成為永久在線連接的一種選擇。
DVD 、PVR、等消費電子近來銷售勢頭良好，而數(shù)碼攝像機也跌入 200 美元以內(nèi)。所有這些產(chǎn)品都對網(wǎng)絡帶寬和數(shù)據(jù)存儲容量有更龐大的需求。特別值得一提的是，內(nèi)容擁有者通過網(wǎng)絡提供數(shù)字媒體內(nèi)容，也成為拉動電子消費的主力軍。
技術融合 前景不明(Bill Schweber，EDN 的執(zhí)行編輯)
過去幾年，市場飽和、最終用戶購買疲軟，人們期待出現(xiàn)能讓消費者有購買欲望的產(chǎn)品。而家庭電子設備的“融合”(即“數(shù)字家庭”)可能帶來這樣的商機。融合談了多年，但是由于內(nèi)容、成本、支付能力、等問題，以及技術兼容、標準不統(tǒng)一等各種因素影響了其應用?，F(xiàn)在，業(yè)界不同領域的技術聚集在一起，可能會使夢想得以實現(xiàn)。其中關鍵的技術是 DVD、CD、PC、多媒體軟硬件、數(shù)字音頻、大屏幕、電視、互聯(lián)網(wǎng)、寬帶接入，以及更好的電纜機頂盒等等。把這些技術聯(lián)系在一起的是高速無線連接，既802.11x 技術的應用。當然，在家庭聯(lián)網(wǎng)時可以使用以太網(wǎng)，但以太網(wǎng)要面臨布線、接入點固定以及基礎設施投入的問題。
現(xiàn)在還不十分清楚這種“融合”能給最終用戶帶來什么。很多有關新技術和相關產(chǎn)品為什么和何時被大眾市場接受以及接受程度的研究表明，新產(chǎn)品必須能提供確實有用并且易用的功能。而目前圍繞標準與易用性方面仍有一些技術難題，費用/效果比仍不明朗，家庭影院還不是即插即用式的，盡管它正在朝這個方向努力。
“融合”潮流也將重組供應商，即常說的 OEM。“融合”產(chǎn)品所用 IC 的復雜性和定制特性意味著需要越來越高的產(chǎn)量來分攤這些器件的設計、開發(fā)和配置的成本。與此同時，多數(shù)這類元器件更加專用化 。這顯示出業(yè)界的下一個趨勢：從通用器件進一步轉(zhuǎn)向更專用的器件。這對有晶圓廠和無晶圓廠的公司都將產(chǎn)生深遠的影響。
這種“融合”還有其它意義。像戴爾這樣依靠供應鏈和制造專業(yè)知識而成長的公司，在產(chǎn)品規(guī)格制定和開發(fā)方面不具備優(yōu)勢。但在“融合”的世界里，沒有一套像 Wintel 架構(gòu)那樣的標準占統(tǒng)治地位，而是可以用不同的軟、硬件方法來實現(xiàn)一個給定的標準。因此如果一個公司不能設定和推行標準，而只靠低制造成本打拼，它的日子會很難過。那些有自己研發(fā)機構(gòu)以及相應的制造部門的公司將會在標準的制定方面更具發(fā)言權，其它公司很難取代其專家地位。制定主要“融合”標準的大型IC 供應商們都有緊密的技術與產(chǎn)品開發(fā)聯(lián)盟，包括系統(tǒng)廠商和標準持有者。他們密切合作，建立標準、時間表和限制規(guī)則。當然，戴爾模式也有成功的可能，因為消費者已經(jīng)習慣于降價，而且低檔產(chǎn)品的性能與可靠性并不亞于高價產(chǎn)品。只是低檔產(chǎn)品有的缺少某些附帶功能，但大多數(shù)人并不想知道這些功能的用途，更別說用它們或為其買單了。
這種“融合”還對品牌的營銷帶來挑戰(zhàn)。降低價格的持續(xù)壓力是否會使廠家感到維護品牌沒有意義？隨著高技術產(chǎn)品越來越快地成為日常商品，消費者是否會接受任何品牌的產(chǎn)品？如果幾乎所有的消費產(chǎn)品都在中國的一家工廠制造，甚至都是基于一個公共參考設計而進行的，那么品牌的意義到底是什么呢？
或許，應用試試采用“剃須刀與刀片策略”——硬件只是一個誘餌，剃須刀廠商主要靠不斷交換的刀片掙錢。OEM 廠家不再重放產(chǎn)品的研發(fā)設計，而或為產(chǎn)品規(guī)格的制定人和營銷人。也許惠普就是看清了未來趨勢，所以幾個月前隆重地推出了一百種新的消費產(chǎn)品，包括照相機、掃描儀、PDA 以及照片打印機等，而戴爾也已經(jīng)推出了大屏幕電視，指望靠提供服務、刺激消費賺錢。
對工程設計界的沖擊現(xiàn)在還難以判斷。以前工程師們是用一組通用元件設計出不同的產(chǎn)品。而今天的工程師要為一種大批量、靈活性有限的應用去選擇（或設計）IC。這實際上是將全部信心寄托于設計工程師和 IC 供應商，設計出的部件必須真正滿足系統(tǒng)級和訂制式的規(guī)格要求，并且運行良好，然后由市場去產(chǎn)生訂單。而對工程師來說，將某一片熱門IC應用在A設計中的技能對B設計可能完全沒有用。這使設計工程師更像一個高級的 IC 積木裝配工，只是用專用軟件把它們粘到一起。
EDA市場 低速增長(Gabe Moretti，EDN技術編輯)
EDA在 2004 年將有小而穩(wěn)定的增長。半導體工業(yè)是 EDA 行業(yè)增長的主要推動力量。消費者對照相彩屏手機之類無線設備的需求為增長提供了動力。同時，PC 和消費電子供應商也在降低價格以吸引消費者的購買力。
上市的 EDA 公司的投資者們都獲得了不錯的收益。Magma 設計自動化公司的股票價格翻了一番多，Mentor Graphics 和 Synplicity 的股票也漲了 50% 以上。但是，測試平臺和相關的工具市場相對疲軟。
從技術層面說，可以使設計者用較低的開發(fā)成本設計ASIC器件的“結(jié)構(gòu)化ASIC”概念在2003 年開始流行，但是其代價是要放棄在器件上各單元布局與布線的一些自由度。結(jié)構(gòu)化ASIC可以用來提高產(chǎn)量，減少設計者要完成的分析與驗證工作量，其結(jié)果是器件每單位區(qū)域中含有的晶體管數(shù)量少于全定制 ASIC。結(jié)構(gòu)化ASIC器件是 EDA工業(yè)發(fā)生轉(zhuǎn)變的顯著標志之一，2003年在業(yè)界激起了小小波瀾， 2004 年將成為主流。隨著制造工藝進入 0.13 微米以下水平，原來在 0.18 微米工藝中居于次要地位的物理效應現(xiàn)在上升到首位。邏輯設計師們發(fā)現(xiàn)原來學習的東西已經(jīng)不能解決這些問題了。工程師們必須在功能開發(fā)階段就考慮最終器件的拓撲結(jié)構(gòu)。
更復雜的是，最終產(chǎn)品的物理特性還會影響到產(chǎn)量，尤其是那些含有模擬電路的器件。萬幸的是，如果工程師掌握了 0.13 微米設計的復雜性，那么 90 納米工藝結(jié)點的設計只是在原有基礎上收縮，而不是一個全新的過程。
用于 FPGA 開發(fā)的 EDA 工具價格還需要大幅上升，因為現(xiàn)在開發(fā) FPGA 產(chǎn)品幾乎同開發(fā)一片 ASIC 一樣困難。目前FPGA 供應商還在為客戶提供低價入門級工具，而 EDA 公司則以較高價格但性能更好的工具進入這一市場。
對 FPGA 供應商而言，現(xiàn)在是考慮退出 EDA 市場的時候了。由于需要解決的問題日益復雜，開發(fā)支持產(chǎn)品軟件的成本愈加昂貴。多數(shù)情況下，F(xiàn)PGA 供應商為EDA做的努力是賠錢的，而且客戶還要為購買的每一塊芯片付軟件開發(fā)費用，即使他們根本不用這些軟件工具。FPGA 供應商必須清楚，客戶是根據(jù) FPGA 器件自身的價值來選購，而不是因為有便宜的軟件才來購買。
2004 年可望增長的另一個市場領域是模擬工具、混合信號工具、射頻工具以及能提高產(chǎn)量的工具。如果沒有外部因素干擾的話，所有上述這些因素結(jié)合，將使全行業(yè)保持一個適度的增長，速度大概為 2%-3%。
制成技術 進入新的時代(Peter Singer, Semiconductor International主編)
分析家預測，2004 年所有半導體市場領域都有顯著的增長，整個市場可望增長 19.4%，達到約 1950 億。引領這一增長的將是 DVD 消費市場（增長30%）、服務器市場（15%）、個人電腦（11%），數(shù)碼相機（14%），以及手機（10%）。目標市場是多樣性的，而非10年前只有PC一枝獨秀。
當然，半導體業(yè)也面臨著諸多挑戰(zhàn)。除了技術挑戰(zhàn)以外，還要應付一些經(jīng)濟問題，如生產(chǎn)能力、器件價格、晶圓廠的高昂建廠成本（一個先進的晶圓廠投資要 60 億美元），以及投資回報率（ROI）等。半導體行業(yè)的發(fā)展仍然遵循摩爾定律，但有些人已經(jīng)開始置疑這種做法是否有經(jīng)濟意義。轉(zhuǎn)向新的技術工藝需要巨額的研發(fā)與設備投資，但卻幾乎沒有時間獲得這些投資的回報。
業(yè)界從 200 毫米晶圓向 300 毫米晶圓的過渡使產(chǎn)能可以提高兩倍，而設備和工廠的投資增加不多。這樣就可以顯著地節(jié)約成本，每片晶圓大約能節(jié)省 30%。所以投資于 300 毫米晶圓廠成為一種趨勢?，F(xiàn)在全球約有 20 多家晶圓廠在用 300毫米晶圓生產(chǎn)器件，另有 15 家正在計劃建設。到 2010 年時，預計所有半導體制造能力的 20% 是由 300 毫米晶圓完成的。2005年時，40% 的 300 毫米晶圓廠將建在臺灣。
從技術角度看，最令人矚目的進展就是近來由摩托羅拉研發(fā)人員宣布的新型分裂柵（split-gate）鰭式場效應晶體管（fin-FET）。它將柵分割成兩個部分可以單獨施加偏壓，從根本上改變了空閑狀態(tài)下晶體管的閾值電壓。晶體管從原來的三腳器件變成了四腳器件，但由于省去了其它晶體管，因此設計的復雜度是降低了。
在半導體工業(yè)中，最大的進步幾乎都來自新型材料。業(yè)界已廣泛地用銅代替鋁作為片上互連材料。研究人員正在使用應變硅、SiGe 層、絕緣硅（SOI），甚至混合基材等方法來提高芯片性能。金屬柵（可能與一個高 k 值門電介質(zhì)結(jié)合）也是受到廣泛研究的主題。分立元件的集成也是半導體工業(yè)中的一個重要研究領域。未來的芯片將可能使用光、電信號進行通信。
測試市場 機會多多(Martin Rowe，Test&Measurement World高級技術編輯)
一般來說，測試設備市場要滯后半導體市場一年左右。何時測試設備行業(yè)才會看到成長？什么樣的技術能刺激對新測試設備的需求，從而推動這種成長呢？
2004 年的測試設備市場應當會重新振作起來，但不會重復上個世紀 90 年代中后期電信與互聯(lián)網(wǎng)繁榮期時的“殺手級應用”。取而代之的將是多種化產(chǎn)品對更多測試設備的需求。機械式產(chǎn)品的不斷電子化使得測試設備市場進一步發(fā)展，而且新技術會驅(qū)使市場采用更快、更精密的測試設備。
消費電子產(chǎn)品、計算機和其它無線設備也將促進這一進程，同樣還有白色家電。所有這些產(chǎn)品都需要電子測試設備去驗證其工作狀態(tài)。
無線設備是另一種推動測試需求的產(chǎn)品。無線局域網(wǎng)的應用范圍已經(jīng)超出了辦公室網(wǎng)絡的范疇，手機包括了許多附加的功能，因此需要更多的集成電路，以分別完成模擬和數(shù)字功能。這些系統(tǒng)芯片的應用為測試業(yè)展現(xiàn)出了新的挑戰(zhàn)和機會。頻率測量與射頻測量現(xiàn)在被提前到了制造過程的前期。
軍用電子市場和安全產(chǎn)品市場、企業(yè)計算的升級換代為測試業(yè)帶來新的機會。PCI Express、串行 ATA 以及其它使用串行數(shù)據(jù)流的總線都需要專用的測試設備，因為它們對測試提出了許多新的挑戰(zhàn)。高速串行總線的引入，也使工程師們需要諸如高帶寬示波器、誤碼率測試儀、波形發(fā)生器、抖動分析儀、協(xié)議分析儀以及時域反射計等儀器等新的測試設備。
隨著復蘇的進展，未利用的測試能力將會減少?？偠灾?004 年將比 2003 年更好。
創(chuàng)新封裝 復蘇秘訣(Greg Reed，Semiconductor International執(zhí)行編輯)
后端半導體制造經(jīng)過兩年的低落迎來了復蘇。在衰退期開發(fā)的新的封裝技術成為行業(yè)復蘇先鋒。相對于前端晶圓制造，半導體封裝經(jīng)常不為眾人注目，然而卻在 2003 年后半年上演了一出“灰姑娘”的好戲——幾乎所有半導體廠下半年的封裝與測試業(yè)務都超過了預期。
成功的部分原因歸功于業(yè)界在最凄涼的兩年里對研發(fā)的專注投入。進入2004 年景氣回升時，新技術和新工藝的開發(fā)立刻顯示出其重要性。
半導體封裝業(yè)的最佳創(chuàng)新，要數(shù)對現(xiàn)有技術的不斷精雕細琢。傳統(tǒng)的封裝供應商在完善那些久經(jīng)考驗的技術方面具有卓越的表現(xiàn)。
這些企業(yè)意識到，諸如SOIC、TSOP、QFP、PLCC等許多封裝形式已經(jīng)不能支持最新的小體積、多功能的便攜產(chǎn)品。即使在BGA、CSP、FC等先進的封裝形式出現(xiàn)以后，很多現(xiàn)有封裝也采用了新的材料，并對其產(chǎn)品采用最新的設計、裝配和測試。
另一個創(chuàng)新是三維或堆疊式封裝（以及堆疊式內(nèi)核），主要用于增長迅速的小體積、多功能便攜式應用。盡管三維封裝超出了單片 BGA、CSP 和 FC 封裝的范疇，但仍能從 BGA 和 CSP 設備及工藝過程獲得益處。通過將已有的架構(gòu)與最新的晶圓薄化技術（可以顯著降低芯片內(nèi)核的厚度）相結(jié)合，三維封裝可以在一個結(jié)構(gòu)里提供 2、3、4 甚至更多層的堆疊封裝，而外形尺寸與原來的單內(nèi)核封裝相差無幾。
多芯片封裝（MCP）是半導體封裝領域另一種創(chuàng)新方法。無線應用中高性能、低功耗、空間緊湊等要求，促進了 MCP 的產(chǎn)生。MCP 將使用倒裝芯片、卷帶自動接合（TAB）或打線互連方法，可以在傳統(tǒng)尺寸的高密度基板上包含多個裸核心。
MCP 技術的進一步發(fā)展就是系統(tǒng)封裝（SiP）。SiP 可以在傳統(tǒng)陣列封裝大小的廉價基板上封裝幾個裸芯片，并且可以使用現(xiàn)有設備進行組裝。在集成異種元件方面，SiP 提供了最大的靈活性，可以在一個成本適當?shù)慕M合中裝進不同尺寸的芯片、無源器件、天線、屏蔽以及濾波器等。
最具創(chuàng)新性的當屬晶圓級封裝（WLP）。WLP為半導體制造的前、后端提供了一個技術橋梁。與傳統(tǒng)封裝形式相比，WLP可以節(jié)省大量的勞動，提高產(chǎn)量。WLP封裝尺寸最小，由于連接較短而具有更好的電氣性能，取消了不必要的工藝步驟，還有利于更有效地使用測試資源。因為市場急需更小、性能更強的便攜產(chǎn)品，半導體封裝廠都對 WLP 感興趣，并且在付諸行動。隨著 WLP 的發(fā)展，我們將看到半導體晶圓加工業(yè)與封裝業(yè)之間進一步的整合。
還有兩個趨勢必須提到：推動無鉛封裝發(fā)展的力量仍然很強；越來越多有關制造業(yè)和基礎設備向中國轉(zhuǎn)移。全球的半導體封裝廠商都希望能服務于中國不斷增長的消費市場，從而獲得可觀的回報。
半導體業(yè) 資源重組(Ed Sperling，Electronic News主編)
2001 年開始的衰退使電子業(yè)各方“勢力” 開始轉(zhuǎn)移，出現(xiàn)了一些新的勢力集團，一些集團的地位得以鞏固，同時也為業(yè)界巨頭的爭斗搭好舞臺。正在進行中的勢力轉(zhuǎn)移使某些公司的影響力極大地增長。這些轉(zhuǎn)移已遠不止局限于公司的范疇，甚至涉及不同地理位置以及整個行業(yè)。
以無晶圓廠（fabless）市場為例。長期以來一直被Intel 和 TI 這些工業(yè)設計公司(IDM)視為棄兒的這部分市場，已經(jīng)形成一個具有自己特點的勢力集團。
代工廠已經(jīng)占據(jù)該領域的中心地位，控制著最佳 EDA 設計工作流程，驗證不同種類的知識產(chǎn)權（IP）芯核，有時甚至開發(fā)自己的 IP。而且隨著晶圓廠投資攀升至幾十億美元，代工廠也獲得了越來越多的加工業(yè)務。簡言之，晶圓廠的影響力遠不止芯片生產(chǎn)這么簡單。
臺積電（TSMC）已經(jīng)膨脹為一個市場巨獸。去年夏天，臺積電建立了一個基于 Cadence 和 Synopsys 設計系統(tǒng)的設計工作流程，飛利浦半導體也向臺積電進行了巨額投資。而IBM 也與其伙伴 Chartered 半導體一起悄悄進入代工領域。IBM既是 IDM 又是代工廠。與 Chartered 半導體的交易是為了給所有IBM產(chǎn)品提供第二個生產(chǎn)資源。
IBM 技術集團的首席技術官 Bernie Meyerson 說：“IDM的優(yōu)勢是它有遠光燈。這使我們能看到五至十年以后的情況。如果看到五年后有條溝，我們可以小心地退回來，然后飛越過去。如果只能看到一年后的遠景，意味著你想踩剎車的時候已經(jīng)撞上墻了”
Cypress 半導體公司的總裁兼 CEO TJ Rodgers也認為在缺乏工藝控制以及相關創(chuàng)新的情況下，代工廠和無晶圓公司要想跟上IDM的腳步就要付出艱苦的努力。而且他也表示，在極其復雜的行業(yè)里，創(chuàng)新是生存之根本。創(chuàng)新的需求以及開發(fā)成本的上升都迫使許多公司進行協(xié)同設計。
協(xié)同現(xiàn)象并不僅限于代工廠業(yè)務。飛利浦、摩托羅拉和意法半導體聯(lián)合在法國 Crolles 建立了一個 300 毫米晶圓廠，以開發(fā)下一代 90 納米以下工藝的 CMOS 技術，目的就是分擔開發(fā)成本。中國政府也在極力促成這種聯(lián)合，地方政府通過提供補貼、培訓以及稅收優(yōu)惠來建立設計公司。當大多數(shù)的注意力被中國的增長和市場機會所吸引時，韓國和臺灣則在復雜設計方面取得了顯著的進步。與此同時，臺灣則向原始設計制造商（ODM）模式發(fā)展。
分銷市場銷量就是權力。銷售量越高，對供應商的影響力就越大。有影響力的可以直接銷售，而缺乏影響力的只好依賴全球分銷商。這些巨頭能向全球輸送巨量的貨物，因此比中國那些采用低庫存、低批量、快周轉(zhuǎn)模式的企業(yè)更具優(yōu)勢。
(插入塊)
1、消費者拉動（pull）信息流增長，而網(wǎng)絡和通信市場作為推動（push）一方，也終于開始前行。
2、“融合”產(chǎn)品所用 IC 的復雜性和定制特性意味著需要越來越高的產(chǎn)量來分攤這些器件的設計、開發(fā)和配置的成本。
3、除了技術挑戰(zhàn)以外，半導體業(yè)還要應付一些諸如生產(chǎn)能力、器件價格、晶圓廠的高昂建廠成本以及投資回報率等經(jīng)濟問題。
4、創(chuàng)新的需求以及開發(fā)成本的上升都迫使許多公司進行協(xié)同設計。
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