Med letoma 2021 in 2022 je svetovni trg polprevodnikov hitro rasel zaradi pojava posebnega povpraševanja, ki je nastalo zaradi izbruha COVID-19. Vendar pa se je posebno povpraševanje, ki ga je povzročila pandemija COVID-19, v drugi polovici leta 2022 končalo in leta 2023 pahnilo v eno najhujših recesij v zgodovini.
Vendar pa se pričakuje, da bo velika recesija dosegla dno leta 2023, celovito okrevanje pa se pričakuje letos (2024).
Pravzaprav je Logic, če pogledamo četrtletne pošiljke polprevodnikov različnih vrst, že presegel vrhunec, ki ga je povzročilo posebno povpraševanje zaradi COVID-19, in postavil nov zgodovinski maksimum. Poleg tega bosta Mos Micro in Analog verjetno leta 2024 dosegla zgodovinske maksimume, saj upad, ki ga je povzročil konec posebnega povpraševanja zaradi COVID-19, ni znaten (slika 1).
Med njimi je trg polprevodnikov Mos Memory doživel precejšen upad, nato pa v prvem četrtletju (Q1) 2023 dosegel dno in se začel okrevati. Vendar se zdi, da bo za dosego vrhunca posebnih zahtev zaradi COVID-19 potrebno še kar nekaj časa. Če pa bo trg polprevodnikov Mos Memory presegel svoj vrhunec, bodo skupne pošiljke polprevodnikov nedvomno dosegle nov zgodovinski vrhunec. Po mojem mnenju lahko v tem primeru rečemo, da si je trg polprevodnikov popolnoma opomogel.
Vendar pa je glede na spremembe v pošiljkah polprevodnikov očitno, da je to stališče napačno. To pa zato, ker so si pošiljke pomnilnika Mos, ki si opomore, večinoma opomogle, pošiljke sistema Logic, ki so dosegle zgodovinske vrhunce, še vedno na izjemno nizki ravni. Z drugimi besedami, za resnično oživitev svetovnega trga polprevodnikov se morajo pošiljke logičnih enot znatno povečati.
Zato bomo v tem članku analizirali pošiljke in količine polprevodnikov za različne vrste polprevodnikov in celotne polprevodnike. Nato bomo kot primer uporabili razliko med pošiljkami Logic in pošiljkami, da bi pokazali, kako pošiljke rezin TSMC zaostajajo kljub hitremu okrevanju. Poleg tega bomo ugibali, zakaj ta razlika obstaja, in predlagali, da se lahko popolno okrevanje svetovnega trga polprevodnikov odloži do leta 2025.
Skratka, trenutni videz okrevanja trga polprevodnikov je "iluzija", ki jo povzročajo grafični procesorji NVIDIA, ki imajo izjemno visoke cene. Zato se zdi, da si trg polprevodnikov ne bo popolnoma opomogel, dokler livarne, kot je TSMC, ne bodo dosegle polne zmogljivosti in dokler dobave Logica ne bodo dosegle novih zgodovinskih vrhuncev.
Analiza vrednosti in količine pošiljk polprevodnikov
Slika 2 prikazuje trende vrednosti in količine pošiljk za različne vrste polprevodnikov ter celoten trg polprevodnikov.
Obseg pošiljk družbe Mos Micro je dosegel vrhunec v četrtem četrtletju 2021, najnižjo vrednost v prvem četrtletju 2023 in se nato začel okrevati. Po drugi strani pa se količina pošiljk ni bistveno spremenila, saj je od tretjega do četrtega četrtletja 2023 ostala skoraj nespremenjena, z rahlim upadom.
Vrednost pošiljk podjetja Mos Memory se je od drugega četrtletja 2022 začela znatno zmanjševati, najnižjo vrednost je dosegla v prvem četrtletju 2023 in nato začela naraščati, vendar si je v četrtem četrtletju istega leta opomogla le na približno 40 % najvišje vrednosti. Medtem se je količina pošiljk opomogla na približno 94 % najvišje ravni. Z drugimi besedami, stopnja izkoriščenosti tovarn proizvajalcev pomnilnikov se približuje polni zmogljivosti. Vprašanje je, koliko se bodo zvišale cene DRAM-a in NAND flash pomnilnikov.
Količina pošiljk pri Logicu je dosegla vrhunec v drugem četrtletju 2022, najnižjo vrednost v prvem četrtletju 2023, nato pa si je opomogla in v četrtem četrtletju istega leta dosegla nov zgodovinski vrhunec. Po drugi strani pa je vrednost pošiljk dosegla vrhunec v drugem četrtletju 2022, nato pa se je v tretjem četrtletju 2023 znižala na približno 65 % najvišje vrednosti in v četrtem četrtletju istega leta ostala nespremenjena. Z drugimi besedami, pri Logicu obstaja znatno neskladje med obnašanjem vrednosti pošiljk in količine pošiljk.
Količina analognih pošiljk je dosegla vrhunec v tretjem četrtletju 2022, najnižjo vrednost v drugem četrtletju 2023 in od takrat ostala stabilna. Po drugi strani pa se je vrednost pošiljk po vrhuncu v tretjem četrtletju 2022 še naprej zmanjševala do četrtega četrtletja 2023.
Končno se je skupna vrednost pošiljk polprevodnikov od drugega četrtletja 2022 znatno zmanjšala, najnižjo vrednost dosegla v prvem četrtletju 2023 in začela naraščati, pri čemer si je v četrtem četrtletju istega leta opomogla na približno 96 % najvišje vrednosti. Po drugi strani pa se je količina pošiljk od drugega četrtletja 2022 prav tako znatno zmanjšala, najnižjo vrednost dosegla v prvem četrtletju 2023, vendar je od takrat ostala nespremenjena, na približno 75 % najvišje vrednosti.
Iz zgoraj navedenega je razvidno, da je Mos Memory problematično področje, če upoštevamo le količino pošiljk, saj si je opomogla le na približno 40 % najvišje vrednosti. Vendar pa lahko s širše perspektive vidimo, da je Logic velik problem, saj kljub doseganju zgodovinsko visokih količin pošiljk vrednost pošiljk stagnira na približno 65 % najvišje vrednosti. Zdi se, da se vpliv te razlike med količino in vrednostjo pošiljk Logic širi na celotno področje polprevodnikov.
Skratka, okrevanje svetovnega trga polprevodnikov je odvisno od tega, ali se bodo cene pomnilnikov Mos zvišale in ali se bo znatno povečala količina dobavljenih logičnih enot. Ker cene DRAM-a in NAND-a nenehno naraščajo, bo največji problem povečanje količine dobavljenih logičnih enot.
Nato bomo razložili obnašanje količine pošiljk TSMC in pošiljk rezin, da bi posebej ponazorili razliko med količino pošiljk Logic in pošiljkami rezin.
Četrtletna vrednost pošiljk TSMC in pošiljke rezin
Slika 3 prikazuje razčlenitev prodaje TSMC po vozliščih in trend prodaje 7nm in več procesov v četrtem četrtletju leta 2023.
TSMC uvršča 7nm in novejše med napredna vozlišča. V četrtem četrtletju leta 2023 je 7nm predstavljal 17 %, 5nm 35 % in 3nm 15 %, kar skupaj znaša 67 % naprednih vozlišč. Poleg tega se četrtletna prodaja naprednih vozlišč od prvega četrtletja leta 2021 povečuje, v četrtem četrtletju leta 2022 je enkrat upadla, nato pa dosegla dno in se v drugem četrtletju leta 2023 ponovno začela povečevati, v četrtem četrtletju istega leta pa je dosegla nov zgodovinski vrhunec.
Z drugimi besedami, če pogledate prodajno uspešnost naprednih vozlišč, se TSMC dobro odreže. Kaj pa skupni četrtletni prihodki od prodaje in dobave rezin TSMC (slika 4)?
Grafikon četrtletne vrednosti dobav in dobav ploščic družbe TSMC se približno ujema. Vrhunec je dosegel med IT-mehurčkom leta 2000, upadel po šoku Lehman Bank leta 2008 in se še naprej zmanjševal po poku pomnilniškega mehurčka leta 2018.
Vendar pa se vedenje po vrhuncu posebnega povpraševanja v tretjem četrtletju 2022 razlikuje. Vrednost pošiljk je dosegla vrh pri 20,2 milijarde dolarjev, nato pa se je močno zmanjšala, a se je po najnižji vrednosti 15,7 milijarde dolarjev v drugem četrtletju 2023 začela krepiti in v četrtem četrtletju istega leta dosegla 19,7 milijarde dolarjev, kar predstavlja 97 % najvišje vrednosti.
Po drugi strani pa so četrtletne pošiljke rezin dosegle vrhunec pri 3,97 milijona rezin v tretjem četrtletju 2022, nato pa strmoglavile in v drugem četrtletju 2023 dosegle dno pri 2,92 milijona rezin, nato pa so ostale nespremenjene. Tudi v četrtem četrtletju istega leta se je število dobavljenih rezin sicer znatno zmanjšalo od vrhunca, vendar je še vedno ostalo pri 2,96 milijona rezin, kar je za več kot milijon rezin manj od vrhunca.
Najpogostejši polprevodnik, ki ga proizvaja TSMC, je Logic. Prodaja naprednih vozlišč TSMC v četrtem četrtletju 2023 je dosegla nov zgodovinski vrhunec, skupna prodaja pa si je opomogla na 97 % zgodovinskega vrha. Vendar pa je bilo četrtletnih pošiljk rezin še vedno več kot milijon rezin manj kot v obdobju največje prodaje. Z drugimi besedami, skupna stopnja izkoriščenosti tovarn TSMC je le približno 75 %.
Kar zadeva svetovni trg polprevodnikov kot celoto, so se pošiljke Logic zmanjšale na približno 65 % najvišje ravni v obdobju posebnega povpraševanja zaradi COVID-19. Četrtletne pošiljke rezin TSMC so se dosledno zmanjšale za več kot 1 milijon rezin od najvišje ravni, stopnja izkoriščenosti tovarn pa je ocenjena na približno 75 %.
Za resnično okrevanje svetovnega trga polprevodnikov se morajo pošiljke Logic znatno povečati, za dosego tega pa se mora stopnja izkoriščenosti livarn, ki jih vodi TSMC, približati polni zmogljivosti.
Torej, kdaj točno se bo to zgodilo?
Napovedovanje stopenj izkoriščenosti večjih livarn
Tajvansko raziskovalno podjetje TrendForce je 14. decembra 2023 v hotelu Grand Nikko Tokyo Bay Maihama Washington organiziralo seminar z naslovom »Informacije o panogi«. Na seminarju je analitičarka TrendForce, Joanna Chiao, razpravljala o »globalni strategiji TSMC in obetih za trg livarn polprevodnikov za leto 2024«. Joanna Chiao je med drugim govorila o napovedovanju stopenj izkoriščenosti livarn (slika
Kdaj se bodo pošiljke Logica povečale?
Je teh 8 % pomembnih ali nepomembnih? Čeprav je to subtilno vprašanje, bodo tudi do leta 2026 preostalih 92 % rezin še vedno porabili polprevodniški čipi, ki niso namenjeni umetni inteligenci. Večina teh bodo čipi Logic. Zato se mora za povečanje pošiljk Logic in za doseganje polne zmogljivosti večjih livarn, ki jih vodi TSMC, povečati povpraševanje po elektronskih napravah, kot so pametni telefoni, osebni računalniki in strežniki.
Skratka, glede na trenutne razmere ne verjamem, da bodo polprevodniki umetne inteligence, kot so grafični procesorji NVIDIA, naša rešitev. Zato se domneva, da si svetovni trg polprevodnikov ne bo popolnoma opomogel pred letom 2024 ali pa se bo to odložilo celo na leto 2025.
Vendar pa obstaja še ena (optimistična) možnost, ki bi lahko to napoved ovrgla.
Do sedaj so se vsi pojasnjeni polprevodniki umetne inteligence nanašali na polprevodnike, nameščene v strežnikih. Vendar pa se zdaj pojavlja trend izvajanja obdelave z umetno inteligenco na terminalih (robovih), kot so osebni računalniki, pametni telefoni in tablice.
Primera sta Intelov predlagani osebni računalnik z umetno inteligenco in Samsungovi poskusi ustvarjanja pametnih telefonov z umetno inteligenco. Če bodo ti postali priljubljeni (z drugimi besedami, če se bodo pojavile inovacije), se bo trg polprevodnikov z umetno inteligenco hitro razširil. Pravzaprav ameriško raziskovalno podjetje Gartner napoveduje, da bodo do konca leta 2024 pošiljke pametnih telefonov z umetno inteligenco dosegle 240 milijonov enot, pošiljke osebnih računalnikov z umetno inteligenco pa 54,5 milijona enot (samo za referenco). Če se bo ta napoved uresničila, se bo povpraševanje po najsodobnejših logičnih procesorjih povečalo (glede na vrednost in količino pošiljk), stopnje izkoriščenosti livarn, kot je TSMC, pa se bodo povečale. Poleg tega se bo zagotovo hitro povečalo tudi povpraševanje po mikroprocesorskih enotah in pomnilniku.
Z drugimi besedami, ko bo tak svet nastopil, bi morali biti polprevodniki umetne inteligence pravi rešitelj. Zato se od zdaj naprej želim osredotočiti na trende robnih polprevodnikov umetne inteligence.
Čas objave: 8. april 2024