DRAM
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AI邊緣催出記憶體市場需求 宜鼎2933/3200 DRAM點燃成長動能
AI技術所衍生的邊緣應用，持續在汽車電子、人工智慧、影音串流、智慧物聯等領域發酵，也逐漸成為備受矚目的趨勢。市場預估，2018年至2022年全球邊緣運算相關市場規模的年複合成長率(CAGR)將超過30%，強大的運算與儲存需求也將同步推升全球記憶體市場，而隨著新興應用產能的排擠效應，加上供給面的持續短缺，都將成全球DRAM繼續上漲的重要推手。
需求持續看漲，宜鼎(Innodisk)3200 DDR4成功導入AI邊際語音應用。宜鼎全球記憶體事業部副總張偉民表示，宜鼎長期專注於工業用DRAM產品，並在全球DRAM市場排名前十大的重要地位。隨著2020年AI邊際應用持續看漲，市場需求預估也將一路延續，而看好AI邊際應用所帶來的商機，宜鼎自去年即率先推出的工業等級記憶體3200 DDR4全系列產品，近期也已經應用於AI邊際語音產品中，對於相關AI應用的崛起早已做好萬全準備。
宜鼎預測，面對網通與5G興起的龐大市場需求，市場仍引頸期盼Intel 3200 CPU加速推出，因此現階段市場更看好2933需求崛起。宜鼎2933/3200 DRAM 全系列產品規格齊全，工業級記憶體包含UDIMM、SODIMM、RDIMM、ECC UDIMM與ECC SODIMM等，除8G,16G常見規格，連近期需求量大增的4G特殊小容量也即將推出。
此外，宜鼎2933/3200 DRAM全系列採用高等級原廠DRAM IC，產品皆經過嚴謹測試，並配合寬溫、抗硫化技術。採用宜鼎工業級記憶體，將可為戶外嚴苛環境運作的AI邊緣裝置，提供較佳效能與防護。
美光首款LPDDR5 uMCP送樣 5G智慧手機效能再提升
美光科技公司(Micron)日前宣布首款搭載LPDDR5 DRAM的通用快閃記憶體儲存(UFS)多晶片封裝(uMCP)正式送樣。uMCP提供高容量和低功耗儲存，專為輕薄小巧的中階智慧型手機設計。
美光資深副總裁暨行動裝置事業部總經理Raj Talluri表示，此款首創的封裝解決方案搭載最新LPDRAM和UFS介面，可將記憶體和儲存頻寬提高50%，並降低功耗。美光最新的uMCP5滿足中階5G智慧型手機對較低延遲運作、低功耗模式的頻寬需求，能支援多項如高解析度影像處理、多人連線遊戲及AR/VR應用的旗艦手機功能。
新款UFS多晶片封裝(uMCP5)是基於美光在多晶片規格尺寸的創新而打造。美光的uMCP將LPDRAM、NAND結合內建控制器，較雙晶片解決方案減少40%占用空間。最佳化的配置可節省功耗、減少記憶體占用空間，並支援更小巧靈活的智慧型手機。
美光uMCP5採用先進的1y nm DRAM製程技術及尺寸小的512Gb 96層3D NAND晶粒。該新型封裝解決方案採297球柵陣列封裝(BGA)，支援雙通道LPDDR5，速度高達6,400Mbps，較上一代介面提高50%效能；並提供目前市場中高儲存和記憶體容量的uMCP規格，分別為256GB和12GB。
uMCP是美光LPDDR5DRAM的解決方案之一。5G網路將於2020年起於全球大規模部署，美光次世代LPDDR5記憶體將可滿足5G網路對更高階記憶體效能及更低耗的需求。 美光LPDDR5將支援5G智慧型手機以高達6.4Gbps的峰值速度來處理資料，這對避免資料瓶頸而言極為重要。而搭載LPDDR5的uMCP5，將於2020年第一季起開始對部分合作夥伴送樣。
電晶體密度提升速度減緩 摩爾定律越走越艱辛
引領半導體產業向前邁進的摩爾定律(Moore’s Law)，近年來明顯遇到瓶頸。記憶體、處理器等使用先進邏輯製程生產的晶片，均已很難按照摩爾定律預期的速度，實現每兩年電晶體數量翻倍。
研究機構IC Insights整理英特爾(Intel)、美國半導體產業協會(SIA)等半導體公司、產業組織的資料，發現不管是DRAM、NAND Flash、CPU或GPU，這些使用最先進邏輯製程的晶片，都已經先後遇上電晶體數量成長速度放緩的問題。
以NAND Flash為例，雖然目前業界已普遍轉向3D結構，但NAND Flash的密度在2012年以後，每年成長速度就只有30~35%。英特爾CPU的電晶體數量，在2010年以前的平均成長速度還有40%，但此後的成長速度則只剩下一半。
蘋果的A系列應用處理器算是比較特別的例外，自2013年以來，A系列應用處理器的電晶體數量成長速度，還能維持在每年40%以上。
因應先進製程需求 科磊量測系統搭載新技術
晶片製程隨著市場所需的功能增加而變得越趨複雜，製造過程仰賴量測系統來控制晶片製作的品質與成本。為了提升晶片製程的產量與良率，製程設備供應商科磊(KLA)推出採用圖像技術的Archer 750疊對量測系統，與針對晶片製造的SpectraShape 11k光學關鍵尺寸(Critical Dimension, CD)量測系統，分別用以確認晶片製作時每一層的正確對準，以及監控立體結構的形狀符合規格。
科磊(KLA)推出採用圖像技術的Archer 750疊對量測系統，與針對晶片製造的SpectraShape 11k光學關鍵尺寸(critical dimension, CD)量測系統。圖片來源：科磊
Archer 750疊對量測系統可生成準確的疊對誤差測量結果並兼顧產量，達到過去僅能透過散射測量技術的疊對系統生產的數量，藉由精準且及時的回饋，協助微影工程師識別製程偏差並改善整體圖案的完整性，同時達到加快生產與良率提升的效果，穩定生產先進邏輯(Advanced Logic)、DRAM及3D NAND裝置。
而SpectraShape 11k 則監控3D結構的形狀，確保電晶體與記憶晶格(Memory Cell)等符合規格。此外，SpectraShape 11k CD與尺寸形狀量測系統結合靈敏度與生產效率，不只可量測多種材料、結構與晶片形狀，還能夠高速測量先進邏輯、DRAM及3D NAND裝置，達成快速識別製程問題並嚴格監控制程的目標。
在5G、AI、數據中心及邊緣運算的高規格記憶體與邏輯晶片需求之下，量測系統技術的進展，增加晶圓廠對製程的控制程度，有助於製程複雜的晶片維持品質。
半導體先進製程超限戰 5nm成下一個金雞母
半導體先進製程已經與晶片效能畫上等號，因此，除了品牌與功能之外，對於晶片商來說，採用先進製程也是技術行銷的一大重點，晶片的成功與擴散很大程度上取決於IC製造商能否繼續提供更多的性能和功能。隨著主流CMOS製程達到其理論、實用和經濟極限，降低IC成本不可避免地與不斷成長的技術和晶圓廠製造能力相提並論。台積電已經正式量產的5奈米(nm)製程將成為下一個製程爭奪重點，並為該公司創造更多營收。
2015~2021年主要晶圓廠製程發展進度 資料來源：IC Insights(2/2020)
根據產業研究機構IC Insights最新研究指出，許多IC公司現在正在設計10nm和7nm製程的高階微處理器、應用處理器和其他高級邏輯設備。在半導體製造領域，採用先進製程具有明顯的優勢。在2019年，台積電是唯一使用7奈米製程技術的晶圓代工廠，也成為各家晶片廠商的「名牌」，台積電的先進製程創造大量營收，7奈米製程也出現排隊狀況，一線大廠才能優先取得產能，搶先量產產品，並為廠商拿來作為產品行銷的重點技術。
也由於IC設計廠商排隊採用7奈米製程製造最新設計，推升台積電單片晶圓總收入。台積電2019年每片晶圓收入高於2014年13%，也是全球唯一一家達成此目標的晶圓廠。相較之下，GlobalFoundries、聨電UMC和中芯國際(SMIC)2019年每片晶圓收入，與2014年相較分別下降了2%、14%和19%，這三家廠商的最先進製程約在12/14奈米。
除了代工和邏輯IC製造外，三星、美光、SK Hynix和Kioxia/WD等記憶體供應商都在使用先進製程來製造其DRAM和快閃記憶體(Flash)元件。無論設備類型如何，IC產業都已經發展到只有極少數的公司可以開發前瞻製程技術並製造前瞻IC的地步。日益成長的設計和製造挑戰以及成本已經將積體電路領域門檻變的越來越高。
DRAM市場供需持平 力抗貿易戰與新冠病毒
2019年第四季到2020年第一季期間歷經中美貿易戰與新型冠狀病毒疫情，產業內出現起伏不一的動盪，其中記憶體市場因半導體業自動化程度高，以及中國準備的原物料尚充足，並未受到人力或物力短缺衝擊，因此DRAM的整體營收仍呈現小幅度上漲的趨勢。
回顧2019年第四季三大DRAM原廠的營收表現，除三星的營收微幅下跌5%，SK海力士及美光營收皆高於第三季。三星官方指出，本季受到DRAM價格走跌影響，獲利少於去年同期，但是數據與相關應用的需求增加、成本下降，整體營收仍高於同年第三季，達67.6億美元營收。TrendForce進一步分析各廠的營收狀況，排名第二的SK海力士儘管報價下跌，銷售額依然達到8%的成長，來到45.4億美元。美光的營收則為43.7億美元，銷售位元出貨成長近10%。
推估2020年第一季，因採購端的備貨意願，DRAM合約價格提升，但是由於價格漲幅有限，且適逢隨春節假期而來的淡季造成出貨下降，原廠的獲利無大幅度提升。根據TrendForce針對三大廠的技術觀察，三星Line 13的DRAM投片下滑，另一方面，平澤二廠將啟動量產，並導入1Z nm量產，整體而言無太大變動。而SK海力士持續將M10的DRAM投片轉移到生產感測器，並增加M14的產量，而位於中國無錫的工廠，受中美貿易戰及新冠狀病毒疫情影響，投片策略傾向保守。目光回到台灣，台灣美光記憶體已全面生產1X nm，下一步則以1Z nm進行生產，晶圓科技部分則已經過半導入1X nm。
綜觀2019年第四季結果與2020年第一季的走勢，仰賴於高度自動化與春節之前的充足備料，DRAM的市場處於穩定狀態，不必擔憂營收表現受到外部經濟因素的重大打擊。
調研：三星穩坐晶圓製造龍頭 前五大占全球產能53%
市場調研機構IC Insights日前發布2020至2024年全球晶圓產能預估報告，根據當前排名，三星以15%獨占鰲頭，台積電則以12.8%緊追其後。至於前五名依序為三星、台積電、美光(Micron)、SK海力士(SK Hynix)以及鎧俠(Kioxia，原為東芝)。
全球前五大晶圓製造商的總產能超過全球總量的半數。
該機構釋出的報告揭示截至2019年12月全球25大晶圓廠的排名，其中前五大晶圓廠總產能占全球晶圓產能53%，且每月皆生產超過100萬片晶圓，相較之下2009年前五大晶圓廠僅占全球總產能36%。至於其他大廠如英特爾、聯電、格羅方德(GlobalFoundries)、德州儀器(TI)和意法半導體(ST)等則紛紛跌至前五名外。
根據統計，三星於全球擁有最大晶圓產能，每月生產超過290萬片晶圓，占全球總產能15%，其中約三分之二用於製造DRAM及NAND快閃記憶體。該公司目前著手於韓國兩處以及中國等三地建造新工廠；居於其後的全球最大晶圓代工廠台積電(TSMC)，以月生產250萬片晶圓的產能占全球12.8%，並計畫持續於台中及台南各新建一座晶圓廠。
歸功於在新加坡新設12吋晶圓廠，使2019年產能提升，美光以9.4%的產能占據全球第三名，每月生產約180萬餘片晶圓。該公司還收購了位於猶他州的IM Flash合資工廠中的英特爾股份，並計畫2020年於美國維吉尼亞州建第二家晶圓廠；排名第四的SK海力士將其超過80%的產能投入DRAM和NAND快閃記憶體晶片製造，月生產180萬片晶圓，占全球總產能8.9%。該公司於2019年分別於韓國及中國新建晶圓廠，之後將持續於韓國利川開設新晶圓廠
Flash記憶體供應商鎧俠則以140萬片晶圓的產能擠進第五名，占全球總量7.2%。同時該報告亦指出，晶圓製造前五大純晶圓代工廠台積電、格羅方德、聯電、中芯國際(SMIC)和力積電均躋身全球產能前12名，以月產480萬片的總量占全球總產能的24%。
半導體設備/材料需求維持高檔 武漢肺炎將成短期變數
由於2019上半年全球半導體元件的庫存水位普遍偏高，直到下半年才調整至穩定狀態，因此2019年全球主要半導體廠的設備投資，大多集中在下半年，特別是在2019年11月與12月，更呈現大爆發狀態。也因為市場需求強拉尾盤，使得2019年全球半導體設備市場的表現不若預期悲觀，僅比2018年衰退8%。
全球最大半導體設備業者美商應材近日發表2020年第一財季的財報，截至2020年1月26日為止的第一季，公司營收41.6億美元，較2019年同期成長11%；每股盈餘亦達0.96美元，較去年同期成長20%，營運表現十分強勁。展望第二季，應材預估營收應落在43.4億美元上下，每股盈餘則可望達到0.98~1.10美元之間。
事實上，不僅應材在2019年底表現亮眼，整個半導體設備產業都在2019年最後兩個月強拉尾盤。除了一掃上半年的陰霾外，也使半導體設備市場的全年產值僅比2018年衰退8%，優於原先預期。
圖 全球半導體設備與材料市場規模
國際半導體產業協會(SEMI)產業研究總監曾瑞榆表示，對半導體設備產業而言，2019年可說是倒吃甘蔗的一年。在2019上半年，由於半導體元件庫存水位偏高，加上中美貿易戰的因素，使得半導體業者在設備投資上都相對保守。但到了下半年，特別是在11月跟12月，在台積電衝刺先進邏輯製程，以及英特爾(Intel)緊急擴增資本支出，以緩解CPU缺貨狀況的帶動下，全球半導體設備的單月出貨金額重新回到20億美元以上。
另一方面，記憶體庫存調整也已接近尾聲，目前NAND Flash業者已重啟設備投資計畫，預料DRAM業者的設備需求也會很快追上。
在邏輯製程需求持續維持高檔，加上記憶體設備需求回穩的情況下，整體來說，2020年全球半導體設備產業將有很不錯的表現，市場規模可望成長8%。
不過，目前仍在發展中的武漢肺炎疫情，可能會對半導體設備市場的短期表現造成衝擊。可以預期的是，中國武漢新芯、長江存儲與武漢弘芯由於位處重災區湖北省，因此短期內機台移入/裝機的作業程序勢必會受到延誤。其他電子零組件供應商及系統組裝廠的復工情況，也會受到疫情影響，使得產業鏈的運作出現問題。
但如果參考過去SARS時期的經驗，在疫情告一段落後，這些遞延的需求會很快回籠。故曾瑞榆認為，2020年半導體設備市場的狀況不必過度悲觀，很可能呈現先蹲後跳的局面。
布局5G手機市場 美光LPDDR5 DRAM開始量產
美光科技(Micron)日前宣布首批量產的LPDDR5 DRAM已正式出貨，並搭載於即將上市的小米Mi 10智慧型手機中。該公司提供的LPDDR5 DRAM擁有良好能耗效率以及更快的資料存取速度，能因應消費者對智慧型手機人工智慧(AI)和5G功能日益成長的需求。
美光推LPDDR5 DRAM加速布局5G智慧手機版圖。
美光行動事業部資深副總裁暨總經理Raj Talluri博士表示，美光搶先推首款用於智慧型手機中的LPDDR5 DRAM產品，將能加速實現5G與AI應用。該公司的顧客與合作夥伴需要最新製程技術的次世代記憶體解決方案，這項解決方案將能驅動低功耗與高效能支援5G與AI系統的發展。美光的LPDDR5 DRAM能夠因應這些需求，新品較前一代提升50%的資料存取速度以及提升超過20%的能源效率。
人工智慧廣泛運用在各式應用的趨勢使先進記憶體解決方案需求持續增加，這些解決方案能提供更快速且更有效率的資料存取方式。美光LPDDR5能提供手機處理器內建的AI引擎所需的傳輸速度與容量，這種處理器仰賴該公司新記憶體的高資料傳輸速率，以進一步驅動其機器學習的能力。同時該產品能夠因應各種包括汽車業、客戶端電腦、專為5G和AI應用打造的網路系統等市場對於更高記憶體效能與更低功耗日益成長的需求。相較於LPDDR4x記憶體，LPDDR5能減少超過20%的功耗。
美光本次推出的記憶體將會搭載於小米即將上市的新手機。
5G網路將於2020年起於大規模部署，本次推出的記憶體便是為了滿足5G網路的需求而設計，能讓5G智慧型手機以6.4Gbps的峰值速度處理資料，這對避免5G資料瓶頸來說極為重要。這項功能可解決其它新興技術需求，例如汽車應用需要有更高頻寬的記憶體子系統支援即時運算與資料處理。
Gartner：2019全球記憶體市場衰退 英特爾重奪龍頭寶座
國際研究暨顧問機構Gartner初步調查結果顯示，2019年全球半導體總營收為4,183億美元，較2018年減少11.9%。由於記憶體市場衰退，許多大廠受到負面衝擊，像是2017、2018年營收都排名第一的三星電子(Samsung)也深受影響，讓英特爾(Intel)藉此重新奪回市場冠軍寶座。
Gartner研究副總裁Andrew Norwood表示，2019年記憶體市場營收下滑31.5%，占半導體整體銷售的26.7%，其中DRAM從2018年底到2019年全年都供過於求，因此2019年營收下滑37.5%。這次供過於求狀況產生，主要原因在於超大規模(Hyperscale)市場需求突然下滑。OEM庫存水位過高，使得廠商於2019上半年期間都在解決此狀況，而下半年DRAM廠商庫存過多也壓低了價格，造成2019年全球DRAM平均售價(ASP)下滑47.4%。
2019年，英特爾從連續稱霸兩年的三星電子手中，重新奪回全球半導體廠商營收排名第一的寶座(見表1)。由於伺服器市場趨緩、CPU供應持續吃緊、英特爾在去年第四季將蜂巢式調變解調器(cellular modem)業務出售給蘋果(Apple)等因素，導致英特爾2019年半導體營收下滑0.7%。
三星因記憶體市場衰退落到第二名，與其他記憶體廠商一樣因DRAM及NAND flash市場供過於求和價格下滑而陷入苦戰。2019年三星記憶體營收下滑34%，占整體銷售的82%。
表1:2019年全球前十大半導體廠商營收(單位：億美元)
就記憶體部門而言，2019年NAND flash衰退幅度較整體記憶體市場小，營收下滑23.1%，主因是2018年底庫存水位上升，2019年上半需求趨緩又更形惡化。KIOXIA和Western Digital合資成立的晶圓廠發生斷電事故，促使廠商出清庫存，推動價格從低點回升，使2019年7月NAND市場開始穩定。由於市場對於固態硬碟(SSD)及5G智慧型手機需求強勁，Gartner認為NAND市場回溫的趨勢將持續到2020年。
其他類型裝置的營收表現各異。類比產品下滑5.4%，主要原因在於終端設備市場疲軟，尤其是工業與舊款車用產品與其他泛用標準型裝置，例如微控制器和其他邏輯產品；受惠於智慧型手機鏡頭數量不斷增加，光電類則是增長2.4%，創下所有類型裝置當中最佳表現。
Andrew Norwood指出，Gartner預期在廠商清空過高庫存，進而拉抬晶片(尤其是記憶體部門)的平均售價後，2020年半導體市場營收將會上揚。邁入2020年，儘管中美貿易戰的局勢似有緩解趨勢，不過2019年美國已將華為等幾家中國大陸企業列入出口管制實體名單，最直接的衝擊就是迫使華為到美國以外地區尋找替代的晶片供應商，像華為獨資成立的海思半導體(HiSilicon)就是名單首選，其他還有日本、台灣、南韓和中國大陸廠商。這部分將是2020年的觀察重點之一。