半导体热潮是英伟达GPU造成的假象吗？

2021年至2022年，因新冠疫情爆发而出现特殊需求，全球半导体市场快速增长。然而，随着新冠疫情造成的特殊需求在2022年下半年结束，半导体行业在2023年陷入了历史上最严重的衰退之一。然而，大衰退预计将于 2023 年触底，今年（2024 年）将出现全面复苏。

笔者认为半导体市场能否全面复苏取决于存储器的趋势。

事实上，从各类型的季度半导体出货量来看，逻辑芯片已经超越了因新冠疫情造成的特殊需求峰值，并创下了新的历史新高。此外，Mos Micro（微处理器）和Analog（模拟器件）很可能在2024年创下历史新高，因为新冠特殊需求结束导致的跌幅并不大（图1）。

图1：按类型和总量划分的半导体季度出货量（截至2023年第四季度）来源：作者根据WSTS数据创建

其中，Mos Memory在大幅下跌后，在2023年*季度（Q1）触底并正在恢复，但似乎仍需要相当长的时间才能达到疫情后需求的峰值。然而，如果Mos Memory超过这个峰值，半导体总出货量肯定会刷新历史新高。这样的话，可以说半导体市场已经全面恢复了。

但是，从半导体出货量的变化来看，很明显这种看法是错误的。这是因为，虽然Mos Memory的出货量已基本恢复，但出货值创历史新高的逻辑芯片却仍处于极低水平。也就是说，要想让全球半导体市场全面恢复，逻辑芯片的出货数量必须大幅增加。

因此，在本文中将针对各类半导体和半导体总量来分析半导体的出货量和数量。接下来，笔者以逻辑芯片的出货量与出货量之间的差异为例，展示台积电的出货量在快速恢复的情况下，晶圆出货量却如何低迷。

进一步推测为什么会出现这种差异，并论述了全球半导体市场全面恢复的可能性很有可能推迟到2025年。

结论是，现在半导体市场似乎正在复苏，这是由于英伟达 GPU以非常高的价格交易而引起的“错觉”。因此，在台积电等代工厂达到满负荷、逻辑芯片出货量再创历史新高之前，半导体市场似乎不会全面复苏。

1、半导体出货额及出货数量分析

图2显示了各种类型的半导体以及整个半导体的出货量和数量的趋势。

Mos Micro的出货量在2021年Q4达到峰值后，在2023年Q1达到底部并正在恢复。另一方面，其出货个数没有大的变动，大致持平，从2023年Q3到Q4略有减少。

图2 各类半导体及半导体整体出货额及出货数量趋势（截至2023年第4季度）来源：作者根据WSTS数据制作

Mos Memory的出货量从2022年Q2大幅下降，在2023年Q1触底并转为上升，但在同年Q4也仅恢复到峰值时的40%左右。另一方面，其出货个数恢复到高峰时的94%。也就是说，可以认为存储器制造商的工厂运行率接近满容量。问题是DRAM和NAND闪存的价格会上涨多少。

逻辑芯片的出货量在2022年Q2达到峰值后，在2023年Q1触底并开始上升，并在同年Q4刷新历史新高。另一方面，其出货个数在2022年Q2达到峰值后，在2023年Q3下降到峰值时的约65%，同年Q4也持平。换句话说，在逻辑芯片中，发货金额和发货单位数的行为之间存在很大差异。

模拟器件的出货量在2022年Q3达到峰值后，在2023年Q2触底，之后持平。另一方面，其出货个数在2022年Q3达到峰值后，持续下降趋势，直到2023年Q4。

最后，半导体整体出货量从2022年Q2大幅下降后，在2023年Q1触底并转为上升，并在同年Q4恢复到峰值时的约96%。另一方面，其出货数量从2022年Q2大幅减少，在2023年Q1触底，但此后在高峰时的约75%继续持平。

从上面来看，如果只看出货量，Mos Memory才是问题所在，目前仅恢复到峰值的40%左右。然而，如果从更广泛的角度来看，可以看到逻辑芯片是一个主要问题，尽管出货量已经达到了历史新高，但出货量却停滞在峰值的65%左右。逻辑芯片 的出货量和出货量之间的这种差异的影响似乎延伸到了整个半导体领域。

简而言之，全球半导体市场的复苏取决于Mos Memory的价格上涨和逻辑芯片出货量是否会大幅增加。而且，由于DRAM和NAND价格处于上升趋势，*的问题是逻辑芯片的出货数量增加。

下面，我们将解释台积电的出货量和出货晶圆数量的行为，以具体展示逻辑芯片的出货量和出货晶圆数量之间的差异。

2、台积电季度出货额及晶圆出货数量

图3显示了台积电按节点划分的销售比例以及2023年第四季度7nm及以上工艺的销售趋势。

台积电将7nm及以后定位为先进节点，2023年Q4，7nm占比17%，5nm占比35%，3nm占比15%，使得先进节点总数达到67%。此外，先进节点的季度销售额将从2021年*季度开始增长，从2022年第四季度开始下降一次，但在2023年第二季度触底并重新开始上升，同年第四季度达到历史新高。

图3 台积电2023Q4各节点销量占比及先进节点销量趋势 来源：台积电2023Q4财报幻灯片

换句话说，如果你看看先进节点的销售情况，台积电的表现就很好。那么，台积电整体季度销售额和晶圆出货量情况如何（图4）？

图4：台积电季度出货值与出货晶圆数量（截至2023年第4季度）来源：作者根据台积电历史运营数据制作

台积电季度的季度出货量和芯片出货张数图表的上下变动大致一致。2000年IT泡沫达到顶峰，2008年在金融危机冲击后下跌，在2018年内存泡沫破灭后也下跌。

然而，2022 年第三季度疫情特殊需求高峰后的行为有所不同。出货额最高达到202亿美元，随后大幅下降，但在2023年第二季度触底157亿美元后开始回升，同年第四季度恢复至197亿美元，为峰值的97%。

另一方面，本季度芯片出货量在2022年Q3达到397万片峰值后大幅下降，2023年Q2达到292万片峰值，但此后仍持平，同年Q4也保持在296万片，比峰值时减少约100万片。

在台积电生产的半导体中，逻辑芯片是最多的。台积电在2023年第四季度的销售额创下前端节点的历史新高，整体上恢复到97%的历史新高。尽管如此，该季度的芯片出货量比高峰时少100万张以上。也就是说，台积电整体的工厂运行率仅为75%左右。

就全球半导体整体而言，逻辑芯片出货量已下滑至新冠特殊需求高峰期的 65% 左右。与此相一致的是，台积电季度晶圆出货量比*时期减少了超过100万片晶圆，工厂开工率被认为低迷在75%左右。

今后，全球半导体市场要真正复苏，逻辑芯片出货量需要大幅增加，而要做到这一点，以台积电为首的代工厂开工率必须接近满负荷。

那么具体是什么时候呢？

3、预测主要代工厂利用率

2023年12月14日，中国台湾研究公司TrendForce的研讨会「产业聚焦资讯」在东京湾有明华盛顿酒店举行。研讨会上，TrendForce分析师Joanna Chiao介绍了“台积电全球战略以及2024年半导体代工市场展望”。其中，Joanna Chiao 谈到了预测代工厂利用率（图 5）。

图5：主要代工厂12英寸晶圆厂开工率变化 来源：Joanna Chiao（TrendForce），《台积电全球战略与2024年半导体代工市场展望》

根据该预测，到2022年第二季度，所有晶圆代工厂的运营率将超过90%。然而，在同年Q4期间，许多晶圆代工厂的运营率急剧下降。

其中，只有台积电以99%的运营率稳居榜首，但在2023年Q4时将降至76%。该台积电的运转率与从季度的芯片出货张数推导出的运转率约75%大致一致。

而且，预计包括台积电在内的主要晶圆代工厂的运转率即使到2024年Q4也不会达到满负荷。即使是最高效率的台积电也只有85%。按销售额计算全球第二大晶圆代工公司三星电子（以下简称“三星”）预计开工率低至67%。

也就是说，根据这一预测，主要晶圆代工厂的运营率在2024年底之前不会达到满负荷。因此，预计到2024年，逻辑芯片的出货数量不会大幅增加，因此，全球半导体市场不会真正恢复。

那么，为什么以台积电为首的主要晶圆代工厂的运营率如此之低呢？

4、各类电子设备出货量同比增速

图6 显示了2022年、2023年、2024年各种电子设备出货台数的前一年增长率。其中，对包括逻辑芯片在内的半导体市场有较大影响的电子设备是智能手机、服务器、PC（Notebook）。然而，这三种设备的出货量增长率并不明显。

图6：各类电子设备出货量同比增长率（2022-2024）来源：Joanna Chiao（TrendForce），《台积电全球战略与2024年半导体代工市场展望》

智能手机2022年增长率下降10.6%，2023年增长率为持续下降为2.7%，2024年转正，但仅增长3.0%。服务器销量2022年增长4.7%，2023年下降6.0%，2024年恢复正增长，但增幅仅为2.5%。笔记本电脑将在 2022 年大幅下降至24.5%，2023 年保持在-10.2%，最终在 2024 年恢复至+3.2%。

除了这三种类型外，2024年的增长率也令人失望，平板电脑下降 0.1%，电视下降0.3%，显示器下降1.5%。

在这种情况下，AI服务器和电动汽车（EV）的高增长率令人瞩目。具体而言，AI服务器在2022年为零，但在2023年增长36.9%，2024年增长44.2%。该AI服务器使用AI半导体。而且，英伟达的GPU占该AI半导体的80%以上。

5、逻辑芯片发货金额与发货数量不符的原因

在英伟达的GPU中，H100是目前性能最高的GPU，需求量很大，并且以每颗500万到600万日元的极高价格成交。这被认为是逻辑芯片出货额创下新高的原因。

然而，如图6所示，除了AI服务器和电动汽车之外，许多电子设备的增长速度极其缓慢，因此这些设备中使用的逻辑芯片的出货量将处于较低水平。因此，生产逻辑芯片的主要代工厂的开工率也将低迷。

那么，英伟达的GPU等AI半导体未来会出货多少呢？预计全球逻辑芯片出货量将增加多少？换句话说，AI半导体会成为市场复苏的救星吗？

6、AI服务器出货量变化

图7 显示了2022年～2026年间AI服务器出货台数的推移。根据该预测，2022年AI服务器出货量为87.7万台，到2023年将增长36.9%，超过120万台，到2024年将进一步增长44.2%，超过170万台。预计到2026年将出货约270万台。

图7：AI服务器出货量趋势 来源：Ken Kuo（TrendForce）数据，《从全球内存市场分析预测明年AI的未来》

那么，这台AI服务器占所有服务器的比例是多少（图8）？根据这个数字，预计2022年AI服务器占总数的比例为6%，2023年为9%，2024年为13%，2025年为14%，2026年为16%。

图8：服务器出货数量、AI服务器占比、AI芯片晶圆占比 来源：Joanna Chiao（TrendForce），《台积电全球战略与2024年半导体代工市场展望》

ChatGPT等生成AI正在爆炸性地在全球范围内普及。因此，对AI服务器的需求似乎非常大。然而，现实中，AI服务器的出货量并没有想象的那么大。

7、AI服务器瓶颈

可以认为，其原因在于AI半导体的供给速度。目前，英伟达拥有约80%的AI半导体的GPU在台积电中进行前工序和后工序。在随后的工序中，进行称为CoWoS的封装，但该CoWoS的容量成为瓶颈。

另外，在CoWoS中，在GPU周围配置多个层叠DRAM的HBM（HighBandwidthMemory），但该HBM也被认为是瓶颈之一。因为向英伟达提供HBM的主要是SK海力士，而DRAM*三星则落后了。

这样，除了CoWoS的容量不足之外，很难说HBM也充分供给。此外，CoWoS的提前期约为半年，之后还需要半年时间来组装AI服务器。简而言之，出货AI服务器需要大约一年时间。

而且，在图8的右侧图中，写有AI半导体用芯片在世界先进制程（可能为7nm以后）的容量中所占的比例。人工智能半导体芯片在2022年仅为4%，预计到2026年将翻番8%。

8、逻辑芯片出货量什么时候会增加？

这个8%是大还是小？尽管这是一个微妙的问题，但即使到 2026 年，剩下的 92% 的晶圆也将被非 AI 半导体的芯片消耗。其中大多数都是逻辑芯片。因此，为了让逻辑芯片出货量增加，以及以台积电为首的各大代工厂开工率达到满负荷，智能手机、PC、服务器等电子设备的需求必须增加。

总而言之，以英伟达 GPU为代表的AI半导体不会成为救世主。因此，全球半导体市场在2024年很难真正恢复，预计将推迟到明年2025年。

但是，还有另一种（积极的）可能性来扭转这一预测。

到目前为止已经说明的AI半导体意味着全部搭载在服务器上。但是，现在在PC、智能手机、平板电脑等终端（边缘）上进行AI处理的运动正在出现。

例如，英特尔倡导的AI PC和三星即将制造的AI智能手机等。如果它们爆炸性地普及（即创新），AI半导体市场将迅速扩大。事实上，美国研究公司Gartner估计，到2024年底，将出货2.4亿部人工智能智能手机和5450万部人工智能PC。如果这一预测得以实现，对尖端逻辑芯片的需求（出货量和出货个数）也将增加，台积电等晶圆代工厂的利用率也将上升。此外，对MPU和内存的需求也必将急剧扩大。

换句话说，如果这样的世界到来，AI半导体将成为真正的救世主。因此，今后笔者将重点关注边缘AI半导体的动向。

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