半导体人必须看的IC产业70年发展变迁

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前言 : 本文主要介绍半导体行业近 30 年的发展轨迹 , 通过这样的介绍使读者能更全面的了解半导体行业 , 建立对半导体行业的基础认识 , 从而利用目前半导体行业的现状分析来有效预测未来发展趋势 .

笔者于 1998 年从事半导体材料设备行业至今 , 并于 2000 年通过台湾证劵分析师资格 . 于 2006 年创办 Acotech 。

全球半导体行业概况

疯狂的 2015

2015 上半年国际半导体市场的三大并购 , 已经确立可以把 2015 这一年载入半导体史册了 , NXP( 恩智浦 ) 三月以 110 亿美金合并 Freescale( 飞思卡尔 ) , 五月下旬 Avago( 安华高 ) 已创历史的 370 亿美金收购 Broadcom( 博通 ) , 这是迄今为止半导体行业的最高收购案 , 而仅仅过了 4 天 Intel( 英特尔 ) 宣布斥资 150 亿美金收购 FPGA 大厂 Altera, 而这其间数亿美元的并购案也是层出不穷 , 比如 Infineon( 英飞凌 ) 以 30 亿美元收购美国模拟芯片大厂 IR 等等 . 7 月中国武岳峰资本经过几轮不计一切的疯狂抬价最终击败 Cypress 以近 8 亿美金拿下年营收不足 1 亿美元的 ISSI( 芯成半导体 )

今年以来台湾 IC 设计龙头 MTK( 联发科 ) 以旋风似的速度收购了四家设计公司 , 其中又以近 300 亿新台币收购台湾最大模拟芯片厂家力琦震撼业界 , 8 月底全球 IC 封测第一大厂日月光宣布将以 350 亿新台币入股全球第三大厂硅品 25% 股份进行恶意收购 , 另外 Atmel （爱特梅尔）放弃中国电子 CEC 的收购要约 , 与德国 Dialog 达成 46 亿美元的收购协议 .

而就在本文还未完成的 10 月初 Dell 宣布以 670 亿美元收购 EMC , 这桩并购是 IT 行业有史以来最大的一桩收购案 , 并名列全球历史上前 10 大收购案第 6 位 , 在此之前英国 Vodafone( 沃达丰 ) 最后以近 2000 亿美金收购德国百年企业曼内斯曼以及美国在线与时代华纳 1800 多亿美金的合并 , 名列历史上第一及第二 . 而 IT 行业的并购案并没有一件能进入历史 20 大的 , 其中以朗讯 230 亿美元收购 Ascent 以及 HP 以 180 亿美元并购 Compaq 为前两大 , 但今年 Avago( 安华高 )370 亿美金收购 Broadcom( 博通 ) 就打破整各 IT 以及半导体行业的纪录 , 而刚刚宣布的 Dell 以 670 亿收购 EMC 则一举造就了 IT 科技行业的历史纪录 .

由上述列举的全球并购史来看 , 之前的超大型并购案基本都是被电信 , 传媒 , 制药以及银行等行业所垄断 , 但现在看来 IT 科技行业甚至单纯的半导体行业已经开始在世界商业历史上占据着越来越重要的位置了 , Dell 与 EMC 的合并属于 IT 行业的范畴 , 本文主要针对半导体行业 , 所以在 2015 年半导体行业产生的并购交易价值将可能破天荒的接近 1200 亿美金 .

以下我们就来了解下半导体行业 ( 严格来说应该称 IC- 集成电路 ) 的发展历史

40~50 年代晶体管的时代以及 IC 的诞生

二战期间 , 军工所领衔的新技术比拼达到了全所未有的境界 , 也因为战争的需求全世界的科技发明出现了大爆发 , 而这其中电子科技被美国视为重点发展的前沿技术

1942 年在美国诞生的世界上第一台军用电子计算机 , 它是由无数电子管 , 电阻 , 电容以及几十万根电线所组成 , 比普通房子还要大 , 重 30 吨 .

1947 年在美国贝尔实验室任职被誉为「晶体管之父」的肖克利与他的两名同事制造出来了第一个晶体管 , 并因此获的诺贝尔物理奖 .

1951 年交付了第一台商用计算器用于美国的人口普查 , IBM 于 52 年发行第一款具有储存程序的计算器也就是我们所说的计算机 .

1958 年 TI ( 德州仪器 ) 的 J.kilby( 基尔比 ) 设计出基于锗的 IC( 集成电路 ) , 这项消息传来由背叛肖克利的八个天才门徒所组成的 Fairchild ( 仙童半导体 ) 马上研发出了基于硅的 IC , 也由于硅 IC 的诞生 , 让 IC 出现大规模工业生产的可能 , 由于对 IC 发明者的荣誉争执不休 1969 年法院正式判决 TI 公司的 J .kilby( 基尔比 ) 与仙童公司的 R. Noyce( 诺伊斯 ) 都是法律意义上 IC 的发明者 .

40~50 年代这个阶段对于半导体行业来说属于发明阶段

60 年代 IC 集成电路的时代

Fairchild ( 仙童 ) 发展出的平面工艺技术 (planar technology) ，借着氧化、黄光微影、蚀刻、金属蒸镀等技巧，可以很容易地在硅芯片的同一面制作半导体组件。 1960 年，磊晶 (epitaxy) 技术也由贝尔实验室发展出来了。至此，半导体工业获得了可以批次 (batch) 生产的能力，终于站稳脚步，开始快速成长。

60 年代末 Fairchild ( 仙童 ) 制造出了 RAM( 随机存储内存 ) , 从仙童出走的诺伊斯以及摩尔创立的 Intel 以及 IBM 公司纷纷提出了商用以及优化的方案 .

1964 年还在仙童公司的摩尔在一次演讲中预言半导体芯片上集成的晶体管和电阻数量将每年增加一倍 , 1975 年，摩尔在 IEEE 正式提交了一篇论文，根据当时的实际情况对摩尔定律进行了修正，把「每年增加一倍」改为「每两年增加一倍」 , 这就是半导体业界最为著名的 moore'slaw( 摩尔定律 )

60 年代这个阶段对于半导体行业来说属于商用阶段

70 年代 LSIC 大规模集成电路 , 个人计算机 PC 的出现

1971 年世界上第一个微处理器 4004 (4 位 ) 诞生于 Intel 公司 , 4004 CPU 其一共有 2300 个晶体管 , 而 40 年后的今天同样 Intel 公司的 Core i7 CPU 最高可达 22.7 亿个晶体管 . 经历了 40 年的发展性能相差了 100 万倍 .

60 年代末期至 70 年代的半导体制造技术出现了大爆发 , 正因为硅谷的形成 , 许许多多的半导体公司聚集在此创立 , 展开了一场又一场的技术竞赛 , 随着技术的发展 , 越来越复杂的工艺纷纷应用到半导体制造上了 , 而且成本却一在的下降 , 就这样 LSIC ( 大规模集成电路 ) 也应孕而生 . 随着 LSIC 的出现也奠定了半导体从商用进入到民用的基础 .

1976 年乔布斯成立了苹果公司并设计出了第一台的民用计算机 , 取得了巨大的成功 , 从此计算机开时普及正式进入了民用时代 .

70 年代这个阶段对于半导体行业来说属于准民用阶段

80 年代 PC 的普及

70 年代末乔布斯的苹果Ⅱ虽然取得了成功 , 并将计算机第一次推入了民用领域 , 但它还是属于富裕阶层的专利 , 直到 IBM 公司于 1981 年推出了第一部型号名为 PC (personal computer) 的个人桌上型计算器 , 此时进入民用领域的 PC 已然是 16 位产品了 .

1984 年 IBM 推出更优化的 PC 并采取了技术开放的策略 , 至此 PC 开始风靡全球 , 与 IBM 的成功对比的是更早推出个人计算器的苹果公司因为其封闭的策略而惨遭市场遗弃 , 创办人乔布斯被苹果董事会扫地出门 .

PC 出现以后的 30 年整个半导体市场基本围绕 PC 发展 , 而这其中最重要的两个组成就是半导体内存 (Semiconductor Memory) 与微处理机器 (Micro Processor) , 也因为内存以及微处理器这两种半导体技术更迭的日新月异 , 造就了 PC 的繁荣 , 更造就了现在无时无刻不再影响着人类的电子科技 .

80 年代 , 日本的半导体制造商采取基于 DRAM 的 IDM 商业模式 , 使其在全球半导体市场处于领先地位 , 全盛期甚至占据了全球半导体市场的半壁江山 , 让半导体行业一直以来的老大美国黯然失色 .

我们可以由上表清楚的看出 , 在 1988 年全球前 20 的半导体制造商中有 11 家为日本厂商 , 美国只占了 5 家 , 这其中全球前三大更是被日本厂家所牢牢长期占据 .

80 年代的日本凭借雄厚的经济实力 , 倾全力发展电子产业 , 塑造了众多知名电子品牌在 PC 以及消费电子领域 ( 尤其消费电子 ) 在全世界大行其道 , 这些 IDM 大厂希望尽可能的自行制造所有的电子元器件 . 他们也奉行制造的尽善尽美 , 所以也造就了日本半导体元器件的全球统治地位 .

1988 年韩国三星首次进入全球半导体 top 20

1987 年 TSMC ( 台积电 ) 成立 , 其首创 Foundry( 晶圆代工 ) 模式 , 促进了日后占据半导体产业近 1/3 强的 Fabless( 无晶园 ) 公司的的繁荣 .

90 年代 PC 的成熟以及 Internet 的诞生

进入 90 年代半导体行业依然遵循着摩尔定律前进 , PC 应用越来越广泛 , 功能越来越强大 , 这时软体就起了决定性的作用 , 微软 Window 作业系统大获成功 . 奠定了其 PC 软体霸主的地位 , 随之配套硬体的美国企业如做 CPU 的 Intel 也不断茁壮 . 在 30 年后的今天 wintel( 微软与英特尔 ) 的联盟依然占据的 PC 产业的绝对主导权 .

Internet ( 网际网络 ) 在 90 年代开始商用 , 短短几年之间便以撩火之势颠覆了整个 IT 以及半导体行业 ,Internet 的行业规则基本都是由美国公司制定的 , 这时候也开始宣告美国传统半导体大厂的回归光荣 .

伴随着日本经济由高峰进入停滞 , 拘泥于完美制造工艺的日本半导体企业 , 也伴随着精美的日本电子产品一去不负返了 .

1992 年 Intel 因为与微软的结盟取得了巨大的成功 , 该年以 50 亿美元的营收打败 NEC 成为全球半导体行业的龙头 , 在此以后便雄踞行业第一 20 多年至今 . 并于 94 年成为首家年营收达 100 亿美元大关的半导体公司 .

1993 年 Samsung 排名大跃进 , 首次进入全球前 10 半导体厂商 , 位列第 7 , 并开始挑战日本半导体公司在 DRAM 的地位

1994 年全球半导体销售总额首次突破千亿美元大关

1998 年长期弱势的欧洲半导体大厂纷纷改组 , SGS-Thomsone 改名 STMicroelectronics( 意法半导体 ) , 99 年 Siemes ( 西门子 ) 剥离其半导体业务成立 Infineon( 英飞凌 )

1998 年成立仅 10 年的 TSMC 进入全球半导体企业 top15

1999 年了曾经的霸主日立、 NEC 、三菱电机分离内存 DRAM 部门 , 共同组成 Elpida ( 尔必达 ), 以对抗日亦强大的三星

2000~2010 年网络泡沫及移动通讯后 PC 时代来临

90 年代末期网际网络的到来 , 改变了人类对以往科技的认知 , 网际网络公司如雨后春笋般涌现 , 加上资本市场的疯狂追逐 , 最终在千禧年来临的时刻 , 泡沫破裂 , 一切回归平静 , 2000 年的全球半导体增长率达到不可思议的 30% 以上的增长 , 但随着泡沫的破裂 2001 年出现了断崖式的下降也出现了惊人的 30% 的降幅 , 甚至在往后的数年都没有缓过劲 , 直到 2004 年全球半导体市场才开始恢复增长 .

网络通讯 IC 随着 Internet 的盛行进入千家万户 , 数据从有线传输到光纤再到超高速度的无线传输 , 我们生活的家里或城市的天空 , 充满着无穷无尽的数据在移动 , 这一切让一直围绕 PC 发展数十年的半导体行业出现了新的应用 , 虽然 PC 仍然是巨大的老大哥 , 但是板块的移动已然悄悄的在发生了 .

2007 年着随着苹果手机 Iphone 以及 Google 推出开放式的 android 手机系统 , 智能移动设备开始占据了全球每各一个角落 , 之后各式平板计算机的推出移动通讯设备出现了喷井式的爆发 .

智能移动设备的出现也是标示着半导体行业的极至发展 , 效能极高体积极小的芯片 , 传输速度极快的无线通信技术 , 但这一切远远不是终点或者只能说是开始

2001 年 TSMC 只经过 10 来年的努力证实了 Foundry 模式的成功 , 首次进入全球 top 10

2001 年已经收购了 LG 半导体的 Hyundai , 正式从现代集团分离出来 , 并改名为 Hynix .( 海力士 ) 成为 DRAM 领域的一个强有力争夺者 .

2002 年节节败退的日本半导体厂商 , 继续尝试重组 , Mitsubishi ( 三菱 ) 以及 Hitachi( 日立 ) 宣布分离其半导体业务 , 共同组成 Renesas ( 瑞萨 )

2003 年 Qualcomm( 高通 ) 以 24 亿美元的营收 , 成为第一家进入全球半导体 top 20 的纯 IC 设计公司 , 开始着 fabless 厂家在半导体行业日亦重要的地位 .

2003 年一代半导体霸主 Motorola ( 摩托罗拉 ) 剥离其半导体业务成立 Freescale( 飞思卡尔 ) , 该公司于 06 年被黑石集团 100% 收购

2005 年 Spansion( 飞索 ) 完全从 AMD 剥离 ,AMD 放弃快闪记忆体市场

2006 年 Infineon ( 英飞凌 ) 分离其内存业务 , 成立 Qimonda( 奇梦达 ) , 该公司在三星统治的 DRAM 市场完全无反抗能力 , 2009 年宣布破产

2006 年 LSI 并购由朗讯分离出来的 Agere( 杰尔系统 ) , LSI 续存

2006 年欧洲半导体巨人飞利浦剥离半导体业务成立 NXP ( 恩智浦 )

2006 年长期以来与 Intel 分庭抗礼的 AMD 宣布放弃一切无效业务 , 仅保留 CUP 与 logic 业务 , 从新出发 . 并收购 ATI 开始转型之路 .

2008 年 TSMC 营收首次突破百亿美元大关 , 并挤身全球第三大半导体企业 , 与 Intel, 三星所形成的三强鼎立局面 , 并且逐渐拉开与其他半导体企业的差距 , 三巨头成型 .

2000 年的全球半导体产值为首次突破 2000 亿美元 , 2010 年突破 3000 亿美元大关

面临以移动通讯为代表的后 PC 时代 , 这 10 年许多曾经的半导体霸主纷纷殒落或改组 , 令人不胜唏嘘 .

2010 年 ~ Big Data( 大数据 ) 的到来以及 Internet of things (Iot) 的成型

随着移动通讯的兴起 , 不管有线或者无线的智能终端所接收或发出的庞大数据都需要依托规模更加宏伟的储存设备 , 越来越多的企业也需要建立更强大的资料库 , 不管是传统的银行 , 电信业者或者是新兴的网络销售甚至实体零售或个人都需要越来越大的存取能力 , 无所不在的数据存取 , 这世界确实需要更加先进的储存设备了 .

先进意味着小型化以及强效化 , 我们没法靠建设无止无尽大的机房来满足需求 , 但是我们可以交给擅长于此的半导体 , 以内存为主的半导体企业也确实在大数据爆发的这几年赚的盆满钵满 .

性能越来越高效的芯片以及高速的无线数据传输催生了智慧型手机 , 平板计算机等可移动的个人智能终端 , 随后 TV 也将以家庭智能终端的新角色重新进入我们的生活 , 他将能满足我们家庭生活所需的一切需求 , 苹果以及 Google 的 TV 产品即将面市 , 而更终极的是原本冰冷的汽车 , 将成为个人移动终端的终极产品 , 他将会成为我们与这世界沟通的智能移动堡垒 , 而不仅仅只是运输工具了 , 苹果以及 Google 在智能汽车方面无不下足工夫 , 倾尽全力发展 .

以下我们通过这最近这几年全球半导体 top 20 的演变来观察半导体行业的变化

2011 年 TI( 德州仪器 )65 亿美元收购了 NS( 国家半导体 )

2011 年 Google 收购 Motorola 移动事业部 , 继 03 年分离半导体业务之后 , 一代霸主 Motorola 分崩离析 , 完全退出手机市场 , 仅仅留下企业解决方案公司 , 2014 年 Google 吸取大量其想要的专利之后 , 将一些无用的专利以及商标卖给了联想

2012 年 MTK 1150 亿新台币收购最大的对手晨星 , 并将其打造为全球 TV 芯片的龙头 .

2012 年 Micron ( 美光 ) 收购破产的 Elpida( 尔必达 ), 这家由曾经的 DRAM 王者 NEC, 日立所组成的内存公司 , 在经历 09 年被日本政府输血数千亿日圆后 , 一样无以为继 , 最后宣布破产 .

2012 年 ASML 发出邀请由 Intel, TSMC , 三星共同分别入股 ASML15% ,5% ,3% 的股份 , 并另外提供额外资金供 ASML 对新一带的超紫外光 (EUV) 微影技术的研发 , 用以加速 10 纳米以下芯片制造工艺的推进 .

2013 年紫光集团分别以 18 亿美元及 9 亿美元收购中国第 2 及第 3 的 IC 设计公司 , 展讯及瑞迪科

2013 年 Avago 以 66 亿美元收购存储芯片制造商 LSI

2014 年 Cypress( 赛普拉斯