來源：内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裝置投資額，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于求的情況，最終導緻價格暴跌和半導體行業不景氣。盡管上述29家工廠還沒有投産，但各種半導體的出貨量，除了Mos Memory以外，都創下了曆史最高紀錄。
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?
筆者特别在意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年由于期待Windows95的銷售DRAM價格暴漲，第二年1996年暴跌。當時我還在日立制作所工作，受此影響，從中央研究所被推到了DRAM工廠。另外，2000年IT的泡沫經濟達到頂峰，2001年破滅。日立制造所勸告所有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，出資的公司破産了，創業受挫，我陷入了無業無薪的境地，隻能去職業指導所工作。
2018年記憶體泡沫破滅時，筆者奇迹般地安然無恙。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峰結束、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)的資料進行了徹底的分析。結果得出了“存儲器行業不景氣暫時不會到來”的結論。是以，本文将對其分析結果進行說明。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)适用的過程是否能夠成立,另一個是處理器是否能確定用基闆，然後另一個是俄羅斯對烏克蘭的軍事侵略的影響在哪裡如何出來,。特别是最後的懸念，希望戰争能盡早結束。
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。是以，甚至出現了“矽循環”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，筆者的人生發生了巨大的變化。
從出貨數量來看，大緻可以分為四個時期。
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和電器産品的需求拉動的。
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)等開發中國家實作了經濟快速發展。因為新興國家的人們購買了手機、PC和各種電器産品，是以對這些産品所搭載的DRAM的絕對數量的需求也随之增加。
3) 2011年~ 2018年:出貨量基本保持在每年150億顆左右的時期
DRAM制造商逐漸被淘汰。特别是2012年爾必達破産，被Micron Technology收購後，DRAM制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，為了防止供過于求導緻的價格暴跌，進行了默契的磋商，各公司進行了生産調整。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，并逐漸轉移到資料中心的伺服器端(圖4)。結果，三家DRAM制造商為了争奪Server用DRAM的霸主地位再次展開了競争。而且，由于資料中心投資活躍，催生了增加DRAM絕對數量的需求。推測是由于這些因素導緻出貨數量急劇增加。
記憶體需求的不斷擴大
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虛拟空間。雖然我還不懂它的結構，但我明白資料中心比以往任何時候都重要。是以，資料中心需要大量的Server，可以想象，用于該Server的DRAM需求會急劇擴大。
而且，這種需求的擴大不僅限于DRAM，還包括NAND型閃存和處理器(MPU)。下面将對其進行定量分析。
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，可以将其分為三個時期。
1) 2000年~ 2016年:出貨量直線增長的時期
随着NAND市場擴大到音樂播放器“iPod”、數位相機、手機等，NAND的需求增大，出貨量也随之增加。
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采用了縱向堆疊存儲單元的方法。在二維技術中，由于存儲單元變得更細，晶片尺寸變小，每片晶圓所能擷取的晶片數量也随之增加，導緻出貨量也随之增加。但是，在三維空間中，晶片尺寸基本不變。是以，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。也就是說，由于資料中心需求的擴大，其所使用的Server需求也劇增，是以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。這可以推測是因為資料中心對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年為什麼會出現高峰。但是，2016年的峰值下降是由于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資料時代，亞馬遜、微軟、谷歌等雲制造商紛紛開始建設資料中心。在那個資料中心裡，有必要将最先進的Server一字排開。
然而，如前所述，Intel未能批量生産10nm的MPU。10nm技術停滞不前的狀态持續了5年之久，Intel被逼到絕境，第七任CEO Bob Swan甚至提到2020年“Intel可能會實作Fabless”。
不久前,ibm出身的Lisa su就任amd的ceo了。mpu的生産委托從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，采用了在延長14nm工藝的同時增加MPU核心數量的方法。但是，核數的增加，導緻1枚晶圓所能獲得的晶片數減少，進而惡化了生産速度。
由于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，導緻全球MPU短缺。結果，用于資料中心Server的批量生産的DRAM和NAND充斥市場，導緻價格暴跌。實際上，代表性DRAM DDR4的8gbit産品從8.2美元下跌到了2.8美元。另外，代表性NAND MLC的128gbit産品從5.6美元下跌到3.9美元(圖7)。
也就是說，2019年的存儲器蕭條，究其根源，可以說是Intel未能量産10nm MPU所緻(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，之後開始逐漸恢複。到2021年距離2016年的峰值僅差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，二是委托台積電生産的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，一個是封裝基闆不足，另一個是戰争。
Intel能熟練使用EUV嗎?
Intel第八任CEO Pat Gelsinger于2021年1月公布了新的發展藍圖(相關報道:《Intel将改變工藝名稱，擺脫“nm”工藝》/ 2021年08月03日)。我們将量産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将于2021年批量生産“Intel7”，今年至2022年供貨。這與2016年量産失敗的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，随着批量生産的開始，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”相當于台積電的5nm，“Intel3”相當于台積電的3nm，“Intel20a”相當于台積電的2nm。假設這個對比是正确的，Intel必須在2022年下半年量産EUV約15層的“Intel4”。
但是，Intel隻有3台左右的EUV，而且推測不是量産機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”不能批量生産的話，可能又會引起MPU不足。為了避免MPU不足，Intel将“Intel4”和“Intel3”全面委托給台積電生産，AMD則希望台積電生産足以填補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用封裝基闆不足
另一個令人擔憂的材料是，即使Intel和AMD能夠通過委托台積電生産等方式生産MPU，配備MPU的FCBGA (Flip Chip-Ball Grid Array)基闆也不足。
該FCBGA基闆由日本的IBIDEN和新光電氣獨占。(合著文章《半導體制造裝置和材料，日本的市場占有率為何如此高? ~“日本人特有的氣質”所産生的競争力》，2021年12月14日)。但是，由于全球性的Server需求高漲，FCBGA基闆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基闆不足的情況将持續到2024年。 如果基闆不足的狀态持續的話，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，隻能依靠IBIDEN和新光電氣的努力來解決。
希望戰争早日結束
IntelEUV的問題和FCBGA基闆不足的問題，是平時(因疫情影響是否可以稱為“平時”表示存疑)的技術和生産容量的問題。
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，日本内閣總理大臣岸田發言說:“随着事态的發展，世界和日本将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:“這還用說嗎?”
僅以半導體産業為例，在這種“非常時期”，很難預測在什麼地方，什麼供應鍊會斷裂，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,是以任何一個原材料等拖欠,可能會導緻完全無法制造半導體晶片的事情發生。也就是說，這場戰争很有可能導緻半導體産業的大蕭條。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、氩、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，稀有氣體的供給停滞，會影響KrF和ArF的曝光裝置的生産和光源的維護。此外，氩、氙、C4F6是用于絕緣膜蝕刻的重要氣體，如果它們的供給停滞，所有半導體都無法制造。如果戰争長期化，或者即使戰争結束，天然氣工廠也無法運轉，将對世界半導體産業造成巨大影響。希望不要變成那樣。
最後以筆者的願望作為結束。
1、 希望戰争早日結束
2 、希望不會出現因MPU不足(或戰争)而導緻的記憶體蕭條