TrendForce發佈2023年十大科技產業脈動

作者 : TrendForce

TrendForce針對2023年科技產業發展,整理十大科技產業脈動…

晶圓代工先進製程步入電晶體結構轉換期

純晶圓代工廠製程由16nm開始從平面式電晶體結構(Planar Transistor)進入FinFET世代,發展至7nm製程導入EUV微影技術後,FinFET結構自3nm開始面臨物理極限。先進製程兩大龍頭自此出現分歧,TSMC延續FinFET結構於2022下半年量產3nm產品,預計2023上半年正式產出問世,並逐季提升量產規模,2023年產品包含PC CPU及智慧型手機SoC等;而Samsung由3nm開始導入基於GAAFET的MBCFET架構(Multi-Bridge Channel Field-Effect Transistor),於2022年正式量產,初代產品為加密貨幣挖礦晶片,2023年將致力於第二代3nm製程,目標量產智慧型手機SoC。兩者3nm量產初期皆仍集中在對提高效能、降低功耗、縮小晶片面積等有較高要求的高效能運算和智慧型手機平台。

成熟製程如28nm及以上方面,晶圓代工業者聚焦特殊製程多角化發展,由邏輯製程衍伸出包括HV (High Voltage)、Analog、Mix-signal、eNVM、BCD、RF等技術平台,用以專業化生產智慧型手機、消費性電子、高效能運算、車用、工業控制等領域所需周邊IC,如電源管理IC、驅動IC、微控制器(MCU)、RF (Radio Frequency)等,在5G通訊、高效能運算、新能源車與車用電子等半導體特殊元件消耗增加趨勢下,亟需仰賴多元特殊製程支持,使其更專精於達到各領域所需之特殊用途。

深耕車用IC設計為趨勢

全球汽車產業朝C-A-S-E趨勢前進,帶動車用半導體強勁需求,車用半導體主要分為IDM與Fabless兩大類別。IDM身為傳統車用晶片供應商,在各類ECU的佈局相當完整,並逐漸從傳統分散式架構演進為域控制器(Domain Control Unit,DCU)與區域控制器(Zone Control Unit,ZCU)架構;而Fabless則持續深耕車用高效能運算領域,發展車載資通訊系統與處理自駕運算的SoC。伴隨汽車功能複雜化,驅使ECU中的32Bit MCU躍升為市場主流規格,2023年其滲透率將超過60%,產值達74億美元,並將朝向28nm (含)以下製程發展。此外,自駕車需具備高效能運算AI SoC,持續朝5nm (含)以下先進製程開發、運算力將往1,000TOPS邁進,與MCU等晶片共同加速全球汽車產業升級。

隨著800V車輛電驅系統、高壓直流充電樁、高效綠色資料中心等領域的快速興起,SiC、GaN功率元件已進入高速發展階段。TrendForce預估2022~2026年SiC、GaN功率元件市場規模年複合成長率將分別達到35%與61%。而當電動車對於快速補能,以及更為優越的動力性能需求愈加迫切之後,預計2023年將有更多車企提前將SiC技術引入主逆變器,其中高可靠性、高性能、低成本SiC MOSFET作為競逐關鍵點。GaN於低功率消費電子應用則已進入紅海市場,三星在2022年推出了首款45W GaN快速充電器,再度提振了市場熱情。而隨著技術、供應鏈不斷成熟以及成本下降,GaN功率元件正朝著中大功率儲能、資料中心、戶用微型逆變器、通訊基地台以及汽車等領域拓展。其中,在歐盟鈦金級能效要求和中國東數西算工程背景下,資料中心電源和伺服器製造商已深切意識到GaN技術重要性,預計2023年GaN功率元件將大規模釋放。

DRAM記憶體新世代逐漸成形

DRAM方面,伴隨疫情帶動企業數位轉型加速,除了伺服器出貨更聚焦於資料中心外,也讓新型態的記憶體模組開始聚攏,其中尤以CXL 規範的模組為主。由於伺服器系統的插槽數量有限,因此透過CXL的採用使整機高速運算時能夠避開該限制,增加可支援系統運用的DRAM數量。2023年server CPU如Intel Sapphire Rapids與AMD Genoa不但將支援CXL 1.0,以及DRAM模組將採用DDR5,再者,為了使AI與ML的運算有效運作,部分server GPU也將導入新一代的HBM3規格,因此在記憶體廠商與多家主晶片提供者的規劃下,新一代記憶體世代已經逐漸形成,期望在2023年陸續斬獲市場。

NAND Flash方面,2023年堆疊層數加速,預計將有四家供應商邁向200層以上技術,甚至部分廠商也將量產PLC (Penta Level Cell),期望在單位成長進一步最佳化下,有機會取代HDD在伺服器上的應用。在SSD傳輸介面上,2023年隨著Intel Sapphire Rapids及AMD Genoa的量產,enterprise SSD介面將進一步提升至PCIe 5.0,而傳輸速度更可達32GT/s,用以AI/ML等高速運算需求,也有助於enterprise SSD平均搭載容量的快速提升。

ADAS加速車規MLCC發展

目前先進駕駛輔助系統(ADAS)逐漸成為新車標配,L1/L2是現階主要配置等級,車規MLCC用量約1,800~2,200顆。隨著半導體IDM廠發展ADAS專屬MCU、Sensor IC等越趨成熟,2023年起L3等級ADAS 系統將成為眾多車廠主要高階車款升級目標,而在MLCC用量將大幅躍升至3,000~3,500顆。其中0402尺寸剛好滿足車邊監控模組有限空間,成為主要應用尺寸。

而電動車在消費者對提升續航力的需求,以及最佳化充放電效能與電能回收系統,成為各車廠主要研究發展重點之一,逆變器、電池管理系統、直流電源轉換器三項次系統更是核心,在高容值(10u以上)、高耐溫(X7S/R)車規MLCC用量約在2,000~2,500顆。日廠村田(muRata)在2022年初正式量產1206尺寸,能達到22u 16V的車規高容值、高耐壓的新產品,包含TDK、太陽誘電、三星、國巨等業者也正積極搶進。

碳中和加速交通電動化轉型

多種造車所需的原物料在俄烏戰爭後出現上漲,尤其是電池相關材料更是漲幅驚人且快速傳導至終端車價上,加上經歷兩年的車用半導體短缺問題,使得強化供應鏈韌性、彈性與穩定性成為車廠要務。車廠希冀縮短電池供應鏈以避免斷鏈發生,各國則在政治考量下積極促使電池供應鏈在地化,一方面提出優惠招商條件,同時也要求車輛零組件在地化比例進行軟硬兼施,電池廠因此在全球遍地開花。而隨著多國開始減少或取消電動車的購車補貼,成本問題再度浮上檯面,要在兼顧安全與性能的前提下生產出具成本競爭力的車款,繞不開在電池上下功夫,預期電池會往統一化、多元化、整合化發展。電池組裝統一化,以強化電池生產管理與提升共用性; 技術多元化,按車等級導入不同技術的電池並藉此分散供貨風險與降低成本;設計整合化,cell-to-pack (CTP)、cell-to-chassis (CTC)等高整合度的設計使電池與底盤模組化程度提高。

另一方面,在全球淨零碳排目標的驅動下,動力電池作為電動車的心臟,需求量迅速成長,促使相關企業加速產能擴張,2023年全球動力電池產能規模將超過TWh (Terawatt-hour,百萬兆瓦時),產值將接近1,200億美元。目前動力電池產業鏈的快速擴張受到最上游鋰、鈷、鎳等礦產資源端擴產週期的制約,導致近年來動力電池製造成本攀升,磷酸鐵鋰電池憑藉性價比優勢,全球市佔率可望在2023年超過三元電池。

中國面板廠在小尺寸AMOLED市場影響力擴大

隨著中國軟性AMOLED產能的逐漸擴大,在小尺寸手機市場的發展也漸漸提升其影響力。在旗艦定位的摺疊手機市場中,過去主要是以韓系面板廠與品牌為主要領導廠商,不過隨著中國本土手機品牌也開始陸續推出摺疊手機下,中國面板廠的折疊AMOLED面板也開始有機會躍居檯面,同時搭配著供應鏈本土化的策略,預期中國本土手機品牌將會逐漸擴大採用中國面板廠的摺疊AMOLED面板。為了去化龐大的軟性AMOLED產能,面板廠積極進行成本的最佳化。預期AMOLED驅動IC將轉為RAM less架構,降低成本,配合軟性AMOLED面板結構的調整,讓一部分軟性AMOLED面板產品的成本與報價有機會可以降低至對標Rigid AMOLED面板,用以瞄準具備較大市場比重的中階手機機種市場。

另一個中尺寸市場則為筆電,預估2022年AMOLED筆電約佔整體筆電市場的1.2%,2023年則約1.7%,而中尺寸市場加速往AMOLED面板發展的決定性關鍵則來自於Apple未來在iPad,以及Macbook系列產品的規劃,而Apple已經開始考慮採用AMOLED面板。然現階段的AMOLED面板仍受制於產線尺寸仍在六代線,在切割效率上不那麼經濟,加上筆電對於面板的使用壽命要求較一般手機來得長,因此衍生出Tandem (雙層發光層)的架構的開發。預期未來1~2年,面板廠仍會以既有的產能與技術,聚焦中尺寸筆電產品的開發,並做為為往大世代產能發展的基礎。同時也會進行8.5代線RGB蒸鍍AMOLED產能與技術的討論與規劃。

電視與車用顯示器推動Mini LED背光滲透率

2022年Mini LED背光顯示器出貨總量約1,680萬台,年增74%,其中電視是最多品牌佈局的應用,主要原因有三:首先,Mini LED技術是改善LCD對比最佳的解決方案;其次,由於OLED產能受限,預計2023年仍有高達95%以上的電視採用LCD技術,Mini LED為LCD電視提供了規格提升與產品回春的最佳路徑;最後,中國廠商在Mini LED上中下游積極佈局,搭配以量制價的策略,得以用更高的性價比加速Mini LED背光在電視市場的滲透,預估2023年Mini LED電視出貨量將來到440萬台, 年增約13%。

車用顯示器則是另一個Mini LED背光應用場域的孵化溫床。相較於消費型顯示器,車用顯示器對於亮度、對比,以及信賴性的要求更高,Mini LED背光的相關特性有助於提升行車安全性。在新能源車積極追求更高顯示效果,以及數位儀表顯示趨勢的刺激下,Mini LED背光也將優先在新能源車上廣泛被搭載,預估2023年Mini LED車用顯示器出貨約30萬台,年增約50%。

2023年智慧手錶將是繼大型顯示器後,Micro LED下一個導入量產的應用,而高單價的運動手錶為出發點,未來則將以Micro LED搭配可撓背板為設計主軸。在微型顯示器的穿透式AR智慧眼鏡應用方面,雖然極小尺寸(5um以下)的Micro LED勢必得優先克服全彩化方案與紅光晶片外部量子效率等棘手挑戰,但在LED整體產業奠定的深厚技術基礎下,有機會加速Micro LED微型顯示器的發展。

在車用顯示器方面,為了讓駕駛者能沉浸在高智慧車艙進行人機介面的互動,車載顯示發展涵蓋了大尺寸化、曲面化、透明顯示、高動態對比、甚或是結合更多感測元件以達到智慧化功能,Micro LED十分適合應用在高階車載環境。在抬頭顯示器(HUD)應用方面,HUD將儀錶板資訊,以及導航系統資訊整合投影在前擋風玻璃前方,降低駕駛人低頭的機會,以達到行車安全的目的。而Micro LED搭配主動式驅動方案直接顯示在透明玻璃背板上亦可達HUD的功能。2023年是相關廠商進入產品設計與驗證的關鍵階段,將為Micro LED車用智慧駕駛座艙及透明顯示器建立長遠的發展基礎。

2023年5G智慧型手機市佔可望突破五成

以智慧型手機演進來看,以往多專注於硬體規格提升,但隨著近年來創新幅度降低,品牌更致力於軟體演算,以及周邊服務的推升,像是與光學巨頭蔡司、徠卡等合作影像演算,以及提供支付、影音串流等服務等,除了突顯品牌差異外,同時也透過增加周邊服務帶進營收雙贏。展望2023年,5G智慧型手機的佔比可望提升至六成。隨著顯示技術的推進,預估2022年OLED折疊手機滲透率將達1.1%。隨著品牌旗艦折疊新機陸續推出,在規格提升、價格更具競爭力的帶動下,2023年滲透率可望來到1.8%,有機會為通膨導致消費氣氛低迷的市場,注入一股活水,帶動折疊手機進入主流市場。

AR/VR產品成綠色生產要角

元宇宙議題將促使品牌廠商加速投入AR/VR產品發展,在2023年將會有更多品牌廠商的產品問世,而與此同時各種元宇宙應用服務也將成為廠商積極推動的目標,以便透過平台服務來帶動AR/VR硬體市場的需求,再以硬體裝置的虛擬互動體驗來提升元宇宙應用的效益。在消費市場,虛擬社群、遊戲、虛擬人物直播等將會是廠商聚焦的應用,而商業遠距交流、遠距教育亦能透過元宇宙平台提供比2D視訊更多元的交流互動功能,而在使用者逐漸嘗試這些互動、娛樂應用後,將會逐漸提升對於視覺、人機互動的需求。

因此,也會帶動如Micro OLED、Mini LED、Pancake鏡片等新顯示、光學元件的採用;操作模式也會從原本搭配控制器,朝向影像辨識、或是穿戴裝置應用的方向發展,進而帶動更多影像感測元件、MEMS元件的搭載,以此透過人體數據的分析,達到自然的人機操作效果,促使不少廠商將投入相關的操作設計、分析演算法的技術與專利發展。除此之外,AR/VR應用亦會在智慧製造、智慧交通、智慧城市等領域扮演重要的地位,尤其在節能減碳的綠色產業趨勢下,透過元宇宙平台所帶來的虛擬模擬功能,能減少在真實世界試驗、使用所產生的浪費,包括產品的設計與檢驗、生產線的安排與試行、交通的模擬與規劃、城市設施的虛擬導覽等領域,再搭配AI應用與運算效能的輔助,將能降低企業與政府的成本,也將會提升使用意願,加速元宇宙的普及率。

2023年全球5G FWA實現大規模商用

由於5G FWA可支援家庭和商業應用,帶來更大頻寬和低延遲連接,成為固定寬頻連接之替代方案之一。目前全球已有超過45個國家及地區的83家營運商推出符合3GPP的5G FWA服務,FWA營運商需以盡可能低的總擁有成本(Total Cost of Ownership,TCO)提供數據,同時保證網路和整個廣泛生態系統的未來發展。2023年全球營運商紛紛投入資金發展寬頻建設,加上監管機構將無線視為有線連接之替代方案,亦使得營運商正考慮擴大FWA服務部署,加速提供寬頻互聯網服務,以無線通訊技術進步而提高傳輸速率。部署5G FWA服務上市時間更短,成本更低,因此透過結合5G技術,在更短時間內提供高速、低延遲的寬頻服務,加上提供多個頻段新頻譜及逐步讓家庭負擔得起的服務價格,成為2023年5G FWA發展驅動因素。

 

 

 

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