麦肯锡:半导体行业如何以新战略-迎接新时代?(附报告)

半导体作为科技行业的幕后英雄,一直默默支持 着玩具、智能手机、汽车和恒温器等行业的发展。

半导体还帮助人工智能和机器学习等多项技术取 得突破,为人们的生活和工作方式带来翻天覆地 的变化。要想进一步推进数字化革命,需要更强大 的计算和存储能力,换言之,便是更先进的芯片。
面对新冠肺炎疫情(扰乱供应链)和地缘政治紧张 (局势升温)的双重背景,半导体公司愈发渴望能 实现先进工艺制程的端到端能力:从设计到生产。

这与众多政府的意愿不谋而合,这些地区的半导 体市场也因此获得了政府的支持。但是,要想大规 模发展先进工艺制程,必须新建晶圆厂(Fab)并 部署广泛的研发项目——这都需要数十亿美元的 投入。工厂和研发的任何一个环节出错(如成本 控制失策或需求低于预期),都会对企业的投资回 报带来沉重打击,甚至导致整个项目血本无归。强 大的研发、供应链、人才和知识产权保护,以及相 关政策分析能力也是企业决胜芯片先进工艺制程 的关键。许多半导体公司都在某几点上有着出众 表现,但真正的“全能型选手”却寥寥可数。

由于半导体相关基建的建造周期长,技术要求 高,企业必须制定出一套长期战略来打造卓越的 设计和制造能力。这一战略必须将建造问题、设备 成本和内部能力升级等各方各面纳入考量。以下 路线图可供参考。

设计和制程日趋复杂,成本高涨 过去10年,“领跑先进工艺制程”已从一句口号变为 半导体公司的切实目标。这10年来,芯片上的晶 体管数量基本每两年翻一番,最近速度虽有所放 缓,但整个过程基本符合“摩尔定律”。芯片的构造 越来越复杂,尺寸结构却在不断缩小。

受限于技术实力以及设计、研发和规模化等活动 的庞大投资需求,只有少数公司能够设计和制造 出14纳米及以下工艺制程的芯片。但是,这些芯片 的需求却一路飙升。在人工智能和机器学习等重 要领域,14纳米是一个重要门槛,因为低于这个尺 寸的芯片可以在保持高性能的同时,节省大量功耗 (参见侧栏“精密芯片的主要市场”)。

市场逐鹿,赢家寥寥。半导体行业的技术一直在稳步改进,促使某些细 分领域的公司竞相开发先进工艺制程,行业整体 充斥着“赢家通吃”的氛围。哪怕某公司的产品或服 务仅略好于竞争对手,这一“小点”竞争优势也能拿 下“大块”市场,甚至是绝大多数行业收入。无论是 设备生产还是芯片制造,这一现象在整个价值链 上下游都十分明显。行业领军者在技术研发方面 通常已具备多年领先优势,后来居上绝非易事。

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