עתיד תעשיית השבבים | עד מתי תמשך הצמיחה בתעשיית השבבים?

קצב ההצטיידות של יצרני השבבים בשנה החולפת שבר שיאים. האם הפריחה תמשך גם השנה? הערכות ראשוניות שסוקרות את מצב הפאבים, חוזות המשך גידול בביקוש. מספר הקסם: 10/7nm. והמומחים? ״הטכנולוגיה מאתגרת״, הם אומרים

2017, ועל כך אין חולקים בתעשיית השבבים, כמו גם בתעשיות הנלוות לה, הייתה שנה בה נשברו לא מעט שיאים בקצב ההצטיידות של יצרני השבבים ועל פי התחזיות המגמה הולכת רק להמשך היישר לתוך 2018. הסיבה: ביקושים חריגים בהיקפיהם לציוד ב-3D NAND  ועם לא פחות ביקוש בתחום ה-DRAM.

מבט מעריך לתוך 2018 מעלה שהביקוש לציוד ימשיך להיות יציב. על פי ההערכות של חברת המחקר VLSI, שנת 2017, בהסתכלות על שוק ציוד המוליכים למחצה, אמורה הייתה להסגר עם היקפים של מעל 70 מיליארד דולר, קפיצה של כ-30% לעומת 2016. בשנת 2018 אומרים האנליסטים, היקף שוק ציוד המעגלים המשולבים טיפה יצטנן לו ועדיין יפגין צמיחה נורמלית (כ-4.4%).

נכון, התחזיות יכולות להתגלות כלא מדוייקות. זה קורה. יש שינויים בלתי צפויים כל הזמן ובהחלט יש כמה משתנים חשובים – כלכליים, כמו גם פוליטיים, שיוכלו להשפיע על מגזר הכלים לפאבים, אבל, בגדול, ההאבים האחראים על ייצור הווייפרים צפויים להצליח. לכך תורמים בצורה ישירה יצרני הסמארטפונים, גדולים כקטנים, הדוחפים לכל מערכת המובייל עוד ועוד תכנים ש׳יושבים׳ על סיליקון, במרוץ מטורף על רכישת לבו של המשתמש הסופי. לכך יש להוסיף את הטרנדים החמים דוגמת IoT, אוטומוטיב, ביג דטה ובינה מלאכותית שיוצרים ביקוש גובר ומתמשך לכוח מחשוב ולעוד זיכרון.

להערכת מרק לפידוס, מעורכי המגזין Semiconductor Engineering , בשטח יש כמה וכמה מנועי צמיחה עבור תחום ציוד הפאבים. סקירה מהירה, הוא אומר, מגלה מספר שווקי מפתח שישפיעו על עיקר ההוצאות הגדולות במהלך 2018 – וגם לאחריה:

• בלא מעט מקרים, יצרני השבבים עוברים מייצור של 16nm/14nm לכיוון ה- 10nm/7nm, מעבר שמשמעותו יצירת ביקוש בתחום ה-Faundry/logic.
• תחום ייצור ה- 3DNAND ממשיך להוות מנוע גידול בולט ומרכזי לציוד בתחום. על פי המידע של IC Insights, סמסונג לבדה השקיעה בתחום הזה מעל 14 מיליארד דולר במהלך שנת 2017 (ועוד 7 מיליארד בתחום ה-DRAM.
• סין נשארה גורם מפתח בתעשייה ובהוצאות על ציוד לפאבים, כשיצרני שבבים מקומיים ובינלאומיים מגיעים אליה מכל קצוות תבל להקמת פאבים חגשים.
• ליטוגרפיית אור אולטרה-סגולי, צפויה לעבור במהלך השנה קרוב יותר לייצור, אבל, הליטוגרפיה המסורתית יותר (multi patterning) תישאר עדיין עסק גדול עבור יצרני הציוד.
• קיבולות הפאבים של ה-200nm יישארו ׳צפופות׳ במהלך 2018, מה שימשיך וייצור ביקוש לציוד 200nm.

השחקנים הגדולים מצטיידים בקצב

אורי תדמור, נשיא חברת KLA-Tencor בישראל, כמו גם אחרים בזירה הזו, מצא עצמו מתמודד בשנתיים האחרונות עם כמה וכמה תופעות חדשות בתעשיית המוליכים למחצה העולמית. “התעשייה כולה נמצאת בצמיחה מאוד גדולה. השחקנים הגדולים, כמוTSMC , אינטל וסמסונג, מצטיידים בקצב מהיר והתהליך כולו מקבל רוח גבית מהשימוש הגובר במערכות ייצור בגיאומטריה של 10 ננומטר ומערכות לייצור זיכרונות פלאש. התוצאה היא שאנחנו רואים קפיצת מדרגה ברמת הביצועים שהתעשייה דורשת מהמכונות”.

לדברי תדמור, הגיאומטריות הולכות וקטנות והביצועים רק הולכים ועולים. מ-10nm עוברים ל-7 וכבר מכינים את המעבר ל-5. ״כולם דורשים כיום מחשבים מהירים יותר, טלפונים חכמים יותר ובעולם השרתים מחפשים גישה מהירה. מכוניות אוטונומיות מתחילות להיכנס לזירה והתעשייה נדחפת כולה קדימה בכדי לספק את הצרכים״.

אורי תדמור, נשיא חברת
KLA-Tencor בישראל

לדברי תדמור היום צריך גם לקחת בחשבון גם את הטרנד הגובר של ה-IoT  כגורם שמניע את התעשייה קדימה. ״המכשירים שמסביב לנו מתחילים לדבר האחד עם השני והם דורשים  צ׳יפים שהם יחסית זולים יותר ולכן נוצרת דרישה מוגברת לרכיבים המיוצרים בטכנולוגיות ישנות. השוק דורש כמויות מאוד גדולות של הצ׳יפים הללו, שהרי הם נכנסים לכמעט כל מוצר. מה עושים? הולכים לחפש בשוק מערכות ישנות יותר, יד שניה ושלישית. וכשלא מוצאים, באים אלינו. כך, מצאנו עצמנו במצב בו אנו מייצרים בו זמנית מערכות בדיקה ישנות מאוד שחוזרות לקווי הייצור, במקביל למערכות החדשות ביותר של החברה. ניתן למצוא כאן ייצור של מכונות וקווי מוצרים שלמים שחזרו לחיים. קיבלנו בקשות לייצר מחדש מערכות שכבר סיימנו את תהליך הייצור שלהן. לדוגמא חזרנו לייצר את מערכת הבדיקה המטרולוגית SFX200 , שיצאה לשוק בשנת 2006….”.

וכן, בשוק, המחסור של תעשיית ה-IC שהסתמן בשנתיים האחרונות בציוד 200nm גרם לביקוש מוגבר. הבעיה היא קשה למצוא ציוד 200nm – לא ישן ולא חדש… והמצב כנראה יימשך גם לאורכה של 2018. כיום, כך מעריכים, התעשייה צריכה עדיין מעל 2000 כלי  200nm  חדשים, או מוחדשים, כדי לענות על צרכי הפאבים.

409 מיליארד דולר

תדמור, כמו מרבית האנליסטים, חושב שכל הסימנים מראים על המשך כיוון גדילה של התעשייה  וכסימוכין אף מביא את נתוני World Semiconductor Trade Statistics שהעריכה כי כבר בתחילת שנת 2017 כי היקף שוק ה-IC  יגיע לכ- 409 מיליארד דולר – עלייה משמעותית של 2.6 אחוז לעומת שנת 2016. ב-2018, העריכו שם כי שווי התעשייה כבר יגיע לשוק של 437 מיליארד דולר.

בתחום הציוד, התחזיות קצת גמישות יותר. לקראת סוף 2016 רבים העריכו כי שוק הציוד של ה- Wafer Fab (WFE) ינוע בין 33.5 מיליארד דולר ל-34 מיליארד במהלך 2017. אלא שהתחזיות התבדו במקצת… תודות להוצאות הגוברות בציוד ל-3D NAND  שוק ה- WFE עבר את רף ה-45 מיליארד דולר בשנת 2017 – סכום המייצג קפיצה של מעל 20 אחוז לעומת השנה הקודמת. האם המומנטום יימשך גם לתוך 2018? להערכת תדמור, בניתוח מפת הביקוש צריכים להפגין אופטימיות זהירה ולהמר על צמיחה חד ספרתית. ״הביקוש בתחום ה- WFE נראה די יציב בכל שלושת ממריצי הגדילה עבור ספקי הכלים והמערכות לפאבים – DRAM, NAND  ו- foundry/logic.  שוק הזיכרון בכל תחומיו חווה כיום גידול משמעותי בהכנסות והוא ייצור את מרבית העלייה ב- WFEלמהלך השנה הקרובה״.

לדברי תדמור, זרזי הצמיחה עבור שוק ה-DRAM  הם הסמארטפונים והשרתים.  KLA-Tencor, הוא אומר מחוברת בטבורה לתעשיית השבבים העולמית. ״בשנים האחרונות  הדרישה לרכיבים אלקטרוניים עלתה, ומכיוון שיש לנו מגוון רחב של מוצרים ייחודיים המכירות שלנו זינקו. מגמות עולמיות כמו IOT , AI ומכוניות אוטונומיות דוחפות כלפי מעלה את הדרישה למוצרים שלנו. לכל אלה ולעוד שינויים של השנים האחרונות, דוגמת הטרנדים של הזיהוי הקולי, בינה מלאכותית ומכונות לומדות יש סיכוי גדול לשנות את הכלכלה כפי שאנו מכירים אותה כיום. המנוע שמאחורי כל השינויים הצפויים הוא כמובן כוח מחשוב ופלטפורמות מיחשוביות רבות עוצמה״.

תדמור אומר כי למרות השינויים המהירים בעולם, חייבים לתכנן לטווח ארוך. ״התשתיות הטכנולוגיות שלנו, דורשות שנות פיתוח רבות. כל שנה כל חטיבות החברה מעדכנות את התוכנית האסטרטגית שלהן. חלק נכבד מהתהליך הוא לחזות את מגמות השוק ב- 5 השנים הקרובות ולתקצב את המחקר הדרוש כדי להתאים את המוצרים שלנו. ברוב המקרים הפיתוחים שלנו דורשים המצאות בתחומי האופטיקה, אלגוריתמיקה, תוכנה, בקרה וכל תחומי ההנדסה ולאילו נדרש זמן וחופש יצירה״.

מתכוננים לשימוש העתידי ב-EUV

אחת הדרכים לחוש את דופק התעשייה, אומר לפידוס, הוא להסתכל מקרוב במצב הביקוש בשני תחומי מפתח: תחום המסכות  (Photomasks) ותחום פרוסות הסיליקון (Silicon Wafers).

שוק הסיליקון היה במשך שנים בעודף היצע ומחירי תחתית. אבל, ביקושים ערים במהלך 2017 הניעו את השוק קדימה וכמה יצרנים אף העלו מחירים. במהלך 2018 צפויים משלוחי פרוסות הסיליקון להגיע למעל 12 מיליון אינצ׳ים רבועים עליה של 3.2 אחוז לעומת 2017 (על פי נתוני SEMI). בתחום מיסוך האור השוק מוגדר כ״שטוח״ כשב-2016 היקפו הגיע לכ-3.32 מיליארד דולר – במכירות.

יצירת המסכות קשור באופן ישיר לתחום הליטוגרפיה. בתחום זה, השאלה הגדולה היא האם ליטוגרפיית ה-EUV תתחיל לנוע סוף סוף להליכי הייצור בשנת 2018, אומר לפידוס יצרני השבבים רוצים את הטכנולוגיה עבור 7nm ו-5nm. בתיאוריהEUV  יכול להפחית את המורכבות בתהליך, אך ההערכה כי הטכנולוגיה לא בשלה עדיין ויש לפתור לא מעט בעיות. ״תעשיית המוליכים למחצה מתכוננת לשימוש העתידי ב-EUV״, אומר לפידוס, ״אם זה יקרה השנה או בשנה הבאה – לא ברור. מה שבטוח היישומים הראשונים יקרו במקומות בהם כבר יש שימוש ב-multiple patterning. יצרני השבבים יוכלו להכניס את ה-EUV  באחת או בכמה שכבות בודדות, אבל, תהליך הייצור בנפח גבוה יקרה רק בעוד שנה שנתיים. ליטוגרפיית EUV על על האקוסיסטם הנלווה תמשיל להתפתח במהלך השנתיים הקרובות וייצור בנפחים גדולים לא יקרה  לפני 2020״.

תחום ה- foundry/logic  פעל בצורה איטית יותר בשנים האחרונות. הסיבה: נדרשת השקעה אדירה בכסף ובזמן פיתוח. במהלך 2018, נראה את היצרניות הגדולות, דוגמת אינטל וסמסונג, מבצעות מעבר מ- 16nm/14nm finFETs  לכיוון 10nm/7nm. וכן, בכולם ניצבים מול אתגרים לא קטנים. כך לדוגמה, מספר לפידוס, אינטל הייתה אמורה לעבור לייצור המוני של שבבי  10nm במחצית השניה של 2017, אבל זה לא קרה. ״הטכנולוגיה מאתגרת״, אומר לפידוס.

סמואל וונג, האנליסט של גרטנר לתחום, מעט אופטימי יותר. להערכתו, המתחרים של אינטל בזירה, סמסונג, TSMC ו-GlobalFoundries נאבקים, אבל, מתקדמים לא רע בזירת ה-7nm. עם זאת, הוא מעריך כי קצב האימוץ של ה-10nm/7nm יהיה הדרגתי במהלך 2018 כשעל פי ההערכה, ההכנסות משבבי ה-7nm יוכלו להגיע לכ-3 מיליארד דולר ב-2018 (זאת לעומת הכנסות של 5 מיליארד דולר משבבי ה-10nm במהלך 2017).

האנליסטים מעריכים כי במהלך 2017 זיכרון היה המניע הגדול של התעשייה כולה עבור חברות ציוד הפאבים וכי 2018 תתנהג בדומה – בעיקר בגלל הגידול המתמשך באספקת השבבים לסמארטפונים (הן DRAM  והן NAND). כך לדוגמה, זיכרון ה-NAND  הממוצע בטלפונים החכמים קפץ בכ-50 אחוז בנפח, מ-24 גיגה ב-2016 לכ-38 גיגה כיום. הביקוש לזיכרון ה-NAND  גם נתמך בתחום ה-SSD ועל פי האנליסטים צפוי גידול בביקוש של בין 40 ל-50 אחוז. תחום ה-3D NAND רואה אף הוא פריחה בגלל המעבר מ- NAND  ל- 3D NAND למרות שהוא קשה יותר בייצור.