內存蕭條又要來了？_風聞

來源：內容由半導體行業觀察（ID：icbank）編譯自eetimes，作者：湯之上隆，謝謝。

看到去年2021年各半導體廠商瘋狂的設備投資額，以及各國、各地區超乎尋常的補助金投入動向，筆者感到一種毛骨悚然的恐懼。僅去年，至少投資了12兆日元，動工建設了29家工廠。

筆者不禁認為，如果建這麼多半導體工廠，總有一天會出現供過於求的情況，最終導致價格暴跌和半導體行業不景氣。儘管上述29家工廠還沒有投產，但各種半導體的出貨量，除了Mos Memory以外，都創下了歷史最高紀錄。

值得注意的是，所有種類的半導體在2020年以後(也就是進入了疫情時代)，出貨量都以不同以往的趨勢增長。如果再加上2021年開工建設的29家工廠的半導體，會變成什麼樣呢?

筆者特別在意Mos Memory的舉動。這是因為，其中包含的DRAM的供需平衡很容易被打破，過去曾出現過價格暴跌，其影響波及到自身的情況。

例如，1995年由於期待Windows95的銷售DRAM價格暴漲，第二年1996年暴跌。當時我還在日立製作所工作，受此影響，從中央研究所被推到了DRAM工廠。另外，2000年IT的泡沫經濟達到頂峯，2001年破滅。日立製造所勸告所有40歲及科長以上的員工提前退休，曾被借調到爾必達（ELPIDA）存儲器和Selete(半導體尖端技術公司)工作的筆者被迫退休。而且2008年我在創業晶圓回收公司時，發生了雷曼事件，出資的公司破產了，創業受挫，我陷入了無業無薪的境地，只能去職業指導所工作。

2018年內存泡沫破滅時，筆者奇蹟般地安然無恙。但是，存儲器行業的不景氣在2019年觸底，之後以與2016 ~ 2018年存儲器泡沫時期相同或更大的趨勢再次增加了出貨量。今後，會不會再次出現出貨量高峯結束、存儲器市場不景氣的情況呢? 這麼一想，就會感到一種無法用言語表達的不安。

但是光害怕也沒有用。筆者對世界半導體市場統計(WSTS)的數據進行了徹底的分析。結果得出了“存儲器行業不景氣暫時不會到來”的結論。因此，本文將對其分析結果進行説明。不過，這個結論也有一些令人擔憂的因素。一個是Intel euv光刻(極端紫外線)適用的過程是否能夠成立,另一個是處理器是否能確保用基板，然後另一個是俄羅斯對烏克蘭的軍事侵略的影響在哪裏如何出來,。特別是最後的懸念，希望戰爭能儘早結束。

DRAM的出貨量和出貨量數量的分析

正如開頭所述，Mos Memory中DRAM的供需平衡很容易被打破，過去曾多次引發價格暴跌。因此，甚至出現了“硅循環”一詞。

我們來看一下1991年~ 2021年DRAM的出貨量和出貨量數量的變化(圖3)。出貨金額受價格影響，上下波動很大。因為出貨量的變動，筆者的人生髮生了巨大的變化。

從出貨數量來看，大致可以分為四個時期。

1) 1991年~ 2003年:出貨量緩慢增長的時期

這主要是由日美歐發達國家對PC和電器產品的需求拉動的。

2) 2003年~ 2011年:出貨量急劇增加的時期

進入21世紀，以中國為首的金磚四國(巴西、俄羅斯、印度、中國)等發展中國家實現了經濟快速發展。因為新興國家的人們購買了手機、PC和各種電器產品，所以對這些產品所搭載的DRAM的絕對數量的需求也隨之增加。

3) 2011年~ 2018年:出貨量基本保持在每年150億顆左右的時期

DRAM製造商逐漸被淘汰。特別是2012年爾必達破產，被Micron Technology收購後，DRAM製造商實質上就變成了三星電子、SK hynix、Micron三家。這三家公司壟斷了DRAM市場，為了防止供過於求導致的價格暴跌，進行了默契的磋商，各公司進行了生產調整。其結果，推測出貨個數持平了。

4) 2018年以後:DRAM出貨數量再次開始急劇增加的時期

筆者認為其原因如下。DRAM的主戰場從PC轉移到移動端，並逐漸轉移到數據中心的服務器端(圖4)。結果，三家DRAM製造商為了爭奪Server用DRAM的霸主地位再次展開了競爭。而且，由於數據中心投資活躍，催生了增加DRAM絕對數量的需求。推測是由於這些因素導致出貨數量急劇增加。

內存需求的不斷擴大

除此之外，現在在世的人還流行一個詞，那就是“混搭”。一開始我還不太明白這是什麼意思，不過好像是指建立在網上的3d虛擬空間。雖然我還不懂它的結構，但我明白數據中心比以往任何時候都重要。因此，數據中心需要大量的Server，可以想象，用於該Server的DRAM需求會急劇擴大。

而且，這種需求的擴大不僅限於DRAM，還包括NAND型閃存和處理器(MPU)。下面將對其進行定量分析。

NAND的出貨量和出貨量

圖5顯示了NAND的出貨額和出貨個數的變化。如果和DRAM一樣關注出貨個數的話，可以將其分為三個時期。

1) 2000年~ 2016年:出貨量直線增長的時期

隨着NAND市場擴大到音樂播放器“iPod”、數碼相機、手機等，NAND的需求增大，出貨量也隨之增加。

2) 2016年~ 2018年:出貨量達到每年約110億顆的固定時期

以2016年為界，NAND的結構從二維變成了三維。為了增加存儲容量，三維NAND採用了縱向堆疊存儲單元的方法。在二維技術中，由於存儲單元變得更細，芯片尺寸變小，每片晶圓所能獲取的芯片數量也隨之增加，導致出貨量也隨之增加。但是，在三維空間中，芯片尺寸基本不變。因此，雖然出貨位增加了，但出貨個數卻沒有增加。

3) 2018年以後:NAND出貨量再次開始增加的時期

這與DRAM的出貨量在同一時期不斷增加的原因是相同的。也就是説，由於數據中心需求的擴大，其所使用的Server需求也劇增，因此Server所搭載的SSD需求也增大，其結果就是SSD的核心部件三維NAND的出貨個數開始增加。

綜上所述，DRAM和NAND的出貨量在2018年以後急劇增加。這可以推測是因為數據中心對Server的需求在擴大。那麼，Server的大腦MPU的出貨動向是怎樣的呢?

MPU的出貨量和出貨量

圖6示出了MPU的發貨金額和發貨個數。從出貨數量來看，不太清楚2011年為什麼會出現高峯。但是，2016年的峯值下降是由於Intel在從14nm向10nm推進微縮工藝上的失敗。

從2016年到2018年，我們迎來了真正的大數據時代，亞馬遜、微軟、谷歌等雲製造商紛紛開始建設數據中心。在那個數據中心裏，有必要將最先進的Server一字排開。

然而，如前所述，Intel未能批量生產10nm的MPU。10nm技術停滯不前的狀態持續了5年之久，Intel被逼到絕境，第七任CEO Bob Swan甚至提到2020年“Intel可能會實現Fabless”。

不久前,ibm出身的Lisa su就任amd的ceo了。mpu的生產委託從GlobalFoundries改為TSMC，最尖端的微小化過程中開始發行了高性能mpu(拙著報道《處理器市場的導演嗎?Intel追趕使amd躍進的兩名主角》/ 2020年5月15日)。

不得不與之抗衡的Intel為了提高MPU的性能，採用了在延長14nm工藝的同時增加MPU內核數量的方法。但是，核數的增加，導致1枚晶圓所能獲得的芯片數減少，從而惡化了生產速度。

由於Intel業績不佳，2016年MPU的出貨量為5.18億顆，到2019年下降到3.83億顆，比2016年減少了1.35億顆，導致全球MPU短缺。結果，用於數據中心Server的批量生產的DRAM和NAND充斥市場，導致價格暴跌。實際上，代表性DRAM DDR4的8gbit產品從8.2美元下跌到了2.8美元。另外，代表性NAND MLC的128gbit產品從5.6美元下跌到3.9美元(圖7)。

也就是説，2019年的存儲器蕭條，究其根源，可以説是Intel未能量產10nm MPU所致(拙著文章《Intel10nm工藝延遲引發的存儲器蕭條》/ 2018年12月7日)。今後是否會出現類似的存儲器不景氣呢?

存儲器行業暫時不會不景氣?

圖8示出了MPU、DRAM、NAND的出貨個數變化。MPU的出貨量在2019年下降到3.83億隻，之後開始逐漸恢復。到2021年距離2016年的峯值僅差1900萬個，出貨量達到4.99億隻。

MPU出貨數量增加的原因有兩方面，一是Intel的10nm工藝勉強起步，二是委託台積電生產的AMD MPU出貨數量增加。而且，如果今後MPU繼續增長的話，存儲器市場就不會不景氣(我們迫切希望出現這種情況)。

但是，也有令人擔憂的因素。正如開頭所述，一個是Intel成立EUV，一個是封裝基板不足，另一個是戰爭。

Intel能熟練使用EUV嗎?

Intel第八任CEO Pat Gelsinger於2021年1月公佈了新的發展藍圖(相關報道:《Intel將改變工藝名稱，擺脱“nm”工藝》/ 2021年08月03日)。我們將量產開始的年份與台積電技術節點的對比寫進了這張路線圖(圖9)。

Intel將於2021年批量生產“Intel7”，今年至2022年供貨。這與2016年量產失敗的10nm是同一世代(雖然結構、材料、工藝有所改變)，與台積電的N7 (ArF液體浸版)是相同的。而且，隨着批量生產的開始，世界MPU的供貨數量也會增加。但是，前面的難題堆積如山。

首先，對比Intel和台積電，“Intel4”相當於台積電的5nm，“Intel3”相當於台積電的3nm，“Intel20a”相當於台積電的2nm。假設這個對比是正確的，Intel必須在2022年下半年量產EUV約15層的“Intel4”。

但是，Intel只有3台左右的EUV，而且推測不是量產機NXE3400，而是研發機NEX3300。在這種情況下，2022年下半年，台積電的5nm“Intel4”很難崛起。如此一來，2023年下半年的“Intel3”和2024年的“Intel20a”的立足似乎令人絕望。

如果Intel不能熟練使用EUV，“Intel4”和“Intel3”不能批量生產的話，可能又會引起MPU不足。為了避免MPU不足，Intel將“Intel4”和“Intel3”全面委託給台積電生產，AMD則希望台積電生產足以填補Intel空缺的MPU。

Intel到底會怎麼做呢(能不能不要固執地依賴台積電?) 。

Server用封裝基板不足

另一個令人擔憂的材料是，即使Intel和AMD能夠通過委託台積電生產等方式生產MPU，配備MPU的FCBGA (Flip Chip-Ball Grid Array)基板也不足。

該FCBGA基板由日本的IBIDEN和新光電氣獨佔。(合著文章《半導體制造設備和材料，日本的市場佔有率為何如此高? ~“日本人特有的氣質”所產生的競爭力》，2021年12月14日)。但是，由於全球性的Server需求高漲，FCBGA基板不足的問題變得顯著(圖10)。

據前述報道的共同作者、原Intel的龜和田忠司先生稱，預計FCBGA基板不足的情況將持續到2024年。 如果基板不足的狀態持續的話，它有可能成為瓶頸引起Server用MPU不足。 這是Intel和AMD無法解決的問題，只能依靠IBIDEN和新光電氣的努力來解決。

希望戰爭早日結束

IntelEUV的問題和FCBGA基板不足的問題，是平時(因疫情影響是否可以稱為“平時”表示存疑)的技術和生產容量的問題。

但是，俄羅斯對烏克蘭的軍事進攻顯然是“非常時期”。2022年3月10日，日本內閣總理大臣岸田發言説:“隨着事態的發展，世界和日本將陷入戰後最大的危機。”(《日經新聞》3月10日)。但是，這個發言是在“(日本的)能源價格高漲的情況下”的語境中使用的。筆者不禁想:“這還用説嗎?”

僅以半導體產業為例，在這種“非常時期”，很難預測在什麼地方，什麼供應鏈會斷裂，什麼領域會出現什麼樣的影響。半導體制造中,一級供應商、二級供應商,三級供應商等,非常複雜的供應網在世界上形成,因此任何一個原材料等拖欠,可能會導致完全無法制造半導體芯片的事情發生。也就是説，這場戰爭很有可能導致半導體產業的大蕭條。注)

注)根據《俄羅斯入侵烏克蘭對半導體市場的影響》，烏克蘭是氖、氬、氪、氙等稀有氣體，以及C4F6等半導體原料氣體的主要供應國。首先，稀有氣體的供給停滯，會影響KrF和ArF的曝光裝置的生產和光源的維護。此外，氬、氙、C4F6是用於絕緣膜蝕刻的重要氣體，如果它們的供給停滯，所有半導體都無法制造。如果戰爭長期化，或者即使戰爭結束，天然氣工廠也無法運轉，將對世界半導體產業造成巨大影響。希望不要變成那樣。

最後以筆者的願望作為結束。

1、 希望戰爭早日結束

2 、希望不會出現因MPU不足(或戰爭)而導致的內存蕭條