“動蕩之年”這句話在年復一年劇變的時代聽起來有些陳詞濫調，但我覺得2022年半導體行業(yè)的環(huán)境確實“動蕩”了。讓我們按領域回顧過去的2022年半導體。

市場狀況突轉為衰退

除了對數(shù)據(jù)中心的積極投資和電動汽車市場的擴張導致需求快速增長外，半導體市場由于供應鏈受到新冠疫情的影響，已顯示出全球長期供應短缺的跡象。供應鏈從2022年初開始放緩，入夏后進入衰退。這種情況被視為臨時庫存/生產(chǎn)調整。

預計明年下半年將出現(xiàn)好轉并恢復增長，但現(xiàn)在確定何時還為時過早。數(shù)據(jù)中心的旺盛需求、人工智能在多個領域的應用，以及電動汽車/自動駕駛等增長領域的技術創(chuàng)新加速，都將充分支持未來市場的持續(xù)擴張。盡管當前業(yè)績不佳，半導體公司仍在對未來增長所需的研發(fā)和設備進行大規(guī)模投資。尤其是在已決定提供超過527億美元的政府補貼的美國，企業(yè)正在迅速提高其“美國制造”的芯片制造能力。

以英特爾和臺積電開始在美國亞利桑那州建設新工廠為開端，TI（德州儀器）和美光也紛紛宣布在美國進行大膽的資本投資。硅基半導體方面，重點投資300mm晶圓微加工技術和制造能力，生產(chǎn)也如火如荼。

隨著蘋果、AMD、高通、NVIDIA等無晶圓廠公司與臺積電、三星等晶圓代工公司合作的興起，雖然直到去年美國半導體制造業(yè)似乎都還在被外國主導，但在拜登政府的領導下，美國半導體好似在強大的后盾下起死回生。對美國至關重要的半導體制造產(chǎn)能正在復蘇。

半導體制造商受到地緣政治影響

美國政府對半導體的興趣表明人們越來越認識到半導體技術是國家安全的重要戰(zhàn)略技術。俄烏沖突暴露了一個事實，即最先進的武器裝備將極大地影響戰(zhàn)爭的進程?，F(xiàn)實情況是，先進半導體本身的存在與否可能構成安全的核心。特別是軍民兩用趨勢下，先進半導體在安全方面的重要性與支持數(shù)字社會的經(jīng)濟基礎技術半導體的重要性不相上下。

半導體是美國當前關注的焦點，美國政府制定CHIPS立法的動作似乎非常迅速，更快的是收到它的半導體公司的反應。積極游說政府的包括英特爾在內的SIA（半導體協(xié)會）會員企業(yè)在補貼獲批后立即宣布愿意投資。

我相信這個行動的速度是美國半導體的力量源泉，美國半導體制造商并不是唯一行動迅速的公司。令人印象深刻的是，半導體界傳奇人物張忠謀親自宣布臺積電亞利桑那州新工廠從5nm升級到4nm，并建設移植3nm制程的最先進工廠的消息，是本月初宣布的。

拜登政府對半導體制造設備實施的嚴格出口限制，對中國國內半導體業(yè)務的增長造成了重大打擊。由于這項規(guī)定，有報道稱駐扎在中國工廠的美國支持工程師被迫返回美國。除了從去年開始實施的尖端設備出口限制外，這種限制上游供應鏈的策略已經(jīng)產(chǎn)生了顯著的效果。據(jù)近日報道，中國已向世界貿(mào)易組織（WTO）提起訴訟，聲稱對中國出口尖端半導體的限制不公平。目前的事態(tài)表明，先進半導體器件的設計和制造技術以及大規(guī)模制造能力的話題明年將繼續(xù)向前發(fā)展。

日本2nm突然火爆

日本全面生產(chǎn)半導體也是今年的一個大話題的概念。在日本政府同樣大規(guī)模補貼后，日本突然決定效仿美國，臺積電和索尼集團開始在熊本建設12/16nm產(chǎn)品工廠；豐田、NTT、電裝等投資了一家名為“Rapidus”的新公司。

最近，Rapidus 將與 IBM 合作，授權 IBM 在其美國實驗室開發(fā)的超先進 2nm 工藝技術。據(jù)稱，與位于比利時的歐盟研究機構imec的合作也已經(jīng)開始。

目前日本并沒有需要大量使用尖端半導體的大客戶，并且只有40nm的代工廠，與先進工藝的差距大約在15-20年。因此，個人對于日本生產(chǎn)2nm的趨勢有點懷疑。但最近積電高管接受采訪時表示：“考慮建設日本的第二個晶圓廠?！辈⑶?，以建立大規(guī)模晶圓代工業(yè)務為目標的英特爾公司的基辛格先生也在12月來到了日本。無論如何，有很多跡象表明，圍繞地緣政治的以半導體為中心的全球運動將在明年大行其道。

英特爾、AMD、英偉達情況如何？

AMD、Intel、NVIDIA這都在半導體的下行周期中受到了重創(chuàng)，但是它們又是非常不同的。AMD和英特爾形成了鮮明的對比。從今年的財務業(yè)績來看，AMD 的快速進步與英特爾的長期低迷之間的反差非常強烈。

在宏觀經(jīng)濟的影響下，PC CPU業(yè)務對兩家公司來說都明顯放緩，在服務器CPU市場，AMD迅速增加的份額劃分了這個市場。自締造英特爾CPU黃金設計時代的傳奇人物帕特·基辛格(Pat Gelsinger)重返英特爾擔任CEO，距今已有兩年時間，至今仍未有結果。

似乎是因為長期低迷，“基辛格魔法”消失了?；粮褚簧先蜟EO就吐槽的晶圓代工公司的成立至今沒有太大進展，據(jù)悉負責該事業(yè)部的高級副總裁最近也辭職了。英特爾和臺積電在獲得美國政府的巨額補貼后，正在亞利桑那州興建新廠。另一方面，AMD繼續(xù)按照新品路線圖推介產(chǎn)品，與臺積電合作貼上了標簽。

GPU 市場冠軍 NVIDIA 曾試圖收購 Arm 以期進入 CPU 市場，但今年早些時候宣布放棄收購計劃。基于GPU技術，長期以來一直尋求增強其軟件資產(chǎn)的NVIDIA，如今在AI領域有著不可撼動的存在。不過，這本身似乎已經(jīng)讓市場對英偉達收購Arm持謹慎態(tài)度。今年，NVIDIA已經(jīng)開始向市場推出基于Arm內核的全尺寸服務器CPU“GRACE”，完全可以預見，半導體行業(yè)利潤率最高的服務器CPU市場競爭將進一步加劇。

AI在數(shù)據(jù)中心和機器領域全面開花

在上述三家公司繼續(xù)在CPU/GPU領域展開激烈競爭的同時，今年另一個值得關注的亮點是自主設計硬件在數(shù)據(jù)中心AI和機器學習領域的推進。

谷歌設計的TPU（Tensor Processing Unit）已經(jīng)是第三代了，為提高整個數(shù)據(jù)中心的吞吐量而設計的IPU（Infrastructure Processing Unit）和DPU（Data Processing Unit）都是以高速CPU為核心。它已發(fā)展成為數(shù)據(jù)中心 AI 和機器學習工作負載的加速器。

Graphcore、SambaNova、Cerebras 和 Tenstorrent 等新興企業(yè)正帶著他們自己設計的半導體設備進入該領域。隨著臺積電等代工企業(yè)的出現(xiàn)，這也成為可能。

隨著人工智能和機器學習的快速擴張，基于大數(shù)據(jù)的工作負載數(shù)量增加，數(shù)據(jù)流計算機時代似乎又回來了。這讓我想起了計算機科學家 Alan Kay，他說：“如果你想認真對待軟件，那么你應該構建自己的硬件?！?/p>