从四类芯片看半导体新周期：年底或开始负增长

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汤之上隆：新冠特殊需求的结束：迹象出现在 2021 年 7 月

作者：汤之上隆   编译：小芯

汤之上隆先生为日本精密加工研究所所长，曾长期在日本制造业的生产第一线从事半导体研发工作，2000 年获得京都大学工学博士学位，之后一直从事和半导体行业有关的教学、研究、顾问及新闻工作者等工作，曾撰写《日本 " 半导体 " 的失败》、《" 电机、半导体 " 溃败的教训》、《失去的制造业：日本制造业的败北》等著作。

以下为编译全文：

《新冠特殊需求的结束：迹象出现在 2021 年 7 月》

01

突然刹车

2021 年，全球半导体出货金额和出货量均创下 5530 亿美元和 1 兆 2021 亿个的历史新高（图 1）。并且，2022 年初的出货金额以及出货量同样创历史新高。然而，从年中开始却乌云密布，从 2022 下半年到 2023 年，半导体行业进入衰退似乎已不可避免。

图 1：世界半导体季度出货金额与出货量（预计 2022 年）

来源：作者根据 WSTS 数据制作

为了确认情况，我制作了世界半导体市场季度出货金额和出货量的图表（图 2）。事实证明，两者都达到了顶峰。为了明确何时达到的顶峰，我绘制了从 2015 年第一季度到 2022 年第二季度的图表（图 3）。

图 2：世界半导体季度出货金额与出货量（截至 2022 年 Q2）

来源：作者根据 WSTS 数据制作

图 3：世界半导体季度出货金额与出货量（2015-2022 Q2）

来源：作者根据 WSTS 数据制作

我看到之后感到很惊讶。

出货量在 2021 年第三季度达到峰值 2940 亿个，出货金额则在 2021 年第四季度达到 1526 亿美元巅峰。也就是说，半导体市场在 2021 年下半年已经到了一个拐点，但当时我们所假设的 " 繁荣——萧条 " 时期仍在继续（本文最后将讨论单位出货量首先达到顶峰的奇怪现象）。

我在去年下半年没有看到过任何一篇文章警告经济衰退即将来临，并且，我也没有想过 "2021 年经济将陷入萧条 "。但是这种征兆明显是在去年下半年出现的，当时为什么没有注意到呢？

02

本文的目的和总结

" 新硅循环 " 的发现

因此，本文将更加定量地阐明去年半导体市场遭遇急刹车的事实。具体来说，通过计算出半导体出货金额和出货量的 3 个月均值与前一年同期相比的增长率（以下称为增长率），并绘制图表。

另外，半导体出货金额的增长率以 3 到 5 年为周期波动，因此通常被称为 " 硅周期 "。

接下来，我们将分析 Mos Micro（包括处理器和微控制器）、Mos Memory（半导体存储，包括 DRAM 和 NAND 型闪存等）、Logic（逻辑）和 Analog（模拟）这四种半导体的季度出货金额和出货量，并绘制这四种半导体的增长率。

从以上结果可以看出，2021 年年中确实存在拐点，并且出货量出现拐点要早于出货金额。

最终的结论是，2021 年是 " 新冠特殊需求 " 的一年。然而，特殊需求在 2021 年 7 月达到顶峰并结束。此外，虽然硅周期都是以出货金额的增长来表示，但我们发现出货量的增长率较早出现衰退迹象。

因此，我想指出，从现在开始，我们应该将出货量的增长率视作 " 新的硅周期 " 的观察角度。

03

基于半导体出货价值

计算的硅周期

若将某年 ( Y ) 某月 ( M ) 的半导体出货金额 ( Ship ) 设为 S ( Y，M ) ，则某年 ( Y ) 某月 ( M ) 与去年同期相比的一季度移动平均增长率 G ( Y，M ) 通过以下公式计算 ( 图 4 ) 。

图 4：季度移动平均同比增长率公式

图 5 显示了从 1999 年 1 月 ~2022 年 7 月的增长率。当然，尽管每次背景情况都不同，但增长率依旧每 3 到 5 年波动一次，这就可以理解为什么人们要称之为 " 硅周期 "。

图 5：全球半导体市场季度移动平均线同比增速（至 2022 年 7 月）

来源：作者根据 WSTS 数据制作

2000 年 8 月 IT 泡沫达到顶峰，增长率达到 52%。但是 IT 泡沫破灭后，第二年即 2001 年 9 月则产生 45% 的跌幅。

此外，由于 2008 年 9 月雷曼兄弟破产，2009 年 2 月发生了 31% 的跌幅，但次年 2010 年 3 月又增长 60%，呈 V 字型复苏。

如果没记错的话，2016 年开始的存储泡沫（也被称为 " 超级周期 "）导致了三年的高增长。特别是 2017 年 6 月至 8 月的三个月，呈现出 24% 的高增长率。然而，从 2018 年 7 月开始，增长率开始下降，内存进入衰退，到 2019 年 6 月已下降了 16%。

然后，2020 年内存衰退恢复过程中发生了新冠疫情。不过，新冠疫情引发的下降幅度很小，从 2020 年到 2022 年，仍连续三年保持高增长。我决定将这种增长称为 " 新冠特殊需求 "。

尤其是 2021 年 6 月至 2021 年 8 月的三个月，增速超过 30%，但在同年 10 月之后增速开始回落。换句话说，在 " 硅周期 " 中，我们确实应该在 2021 年 10 月进入了下降阶段，事实也确实显示了衰退的迹象。在 2022 年 7 月，也就是最近，增长率已经跌至 7.3%，按这种趋势持续下去，到 2022 年底将跌至负增长。

那么，为什么新冠特殊需求会出现并迎来终结呢？

04

新冠特殊需求及其终结

从 2020 年 6 月 2 日起以线上形式举行的 " 台积电技术研讨会 " 指出，以下新生活方式（新常态）迅速普及并固定下来。

1. 网购在 8 周内创造了 10 年的出货金额

2. 从事远程工作的人数在 3 个月内增加了 20 倍

3. 在线学习在短短两周内扩大到 2.5 亿人

由于新冠的全球传播，人们被迫待在家里，如上所述，远程工作、在线学习和在线购物呈爆炸式增长。与此同时，为了在家能够舒适地工作和生活，人们对各种电子设备的需求急剧扩大（图 6）。

图 6：各种电子设备出货量同比增长率（YoY%）（截至 2022 年 7 月）

来源：Joanne Chiao（TrendForce），《2022 年晶圆短缺推动晶圆代工产能总体增长》，作者根据 Memory Trend Summit2022 的报告创作

与 2020 年相比，2021 年有多种电子设备出货量增长率超 10%，如笔记本（16.5%）、游戏机（35%）、可穿戴设备（11.1%）等。总之，从 2020 年到 2021 年，各种电子设备卖得不错，产生了 " 新冠特殊需求 "。与此同时，应用在各种电子设备上的芯片产量也大大增加。

但是从图 6 可以看出，2022 年，各类电子设备的需求明显下降。理由有两个，首先，这些电子设备不是每年都更换的。其次，到 2022 年，人们对新冠病毒的恐惧已经消退，" 宅经济 " 也随之消退，人们开始恢复外出通勤。于是，" 新冠特殊需求 " 告一段落。

05

发现新的硅循环

在开头的图 3 中，记载了全球半导体市场的出货量和出货金额分别在 2021 年 Q3 和 2021 年 Q4 达到峰值。我再重申一遍，出货量比出货金额提前到达峰值是非常不可思议的事情。

因此，我们不光对出货金额，还对出货量的平均增长率进行计算，并将结果绘制在同一张图表中（图 7）。

图 7：全球半导体出货金额及出货量增长率（至 2022 年 7 月）

来源：作者根据 WSTS 数据制作

两条曲线上下波动的轨迹非常相似。例如，2008 年，美国第四大投资银行雷曼兄弟投资失利引发的金融海啸所造成的影响与后续复苏情况在图上几乎一致。

但是也有一些不同的情况。例如，在存储泡沫期间，出货量的增长率似乎先于出货金额下降。

而在这次 " 新冠特殊需求 " 中，两者的区别更加明显。出货量的增长率从 2021 年 7 月开始下降，而出货金额的增长率从同年 10 月开始下降。其差距达 3 个月。

也就是说，不仅出货量在出货金额之前达到峰值，并且出货量的增长率在出货金额之前就开始下降。由于这种机制很难阐明，所以将在后面讨论，但在这里可以明确的是，在某些情况下，半导体衰退的迹象在出货量上比出货金额更早出现，在增长率的体现上也是如此。

到目前为止，" 硅周期 " 是以出货金额的增长率表示的。但据调查，此次出货量的增长率可以更快地捕捉到半导体萧条的征兆。总之，找到了 " 新的硅周期 " 的存在。

下面，我们将详细分析 Mos Micro、Mos Memory、Logic、Analog 这四种半导体的出货金额、出货量以及增长率。

06

按类型划分的半导体季度出货量

图 8 显示了从 1991 年到 2022 年第二季度按类型划分的半导体季度出货量。DRAM 和 NAND 闪存占绝大部分的 Mos Memory，在 2021 年后半期仿佛要 " 啪 " 一声断了似的迎来了高峰。包括处理器和微型计算机在内的 Mos Micro 似乎正在下降，尽管不如 Mos Memory 显著。而 Logic 和 Analog 继续增长。

图 8：按类型划分的半导体季度出货量（截至 2022 年第二季度）

来源：作者根据 WSTS 数据创建

在这里，为了了解新冠危机期间的行为，我绘制了 2015 年第一季度至 2022 年第二季度的特写图（图 9）。

图 9：半导体按类型分季度出货量（2015-2022Q2）

来源：作者根据 WSTS 数据制作

上下运动最为激烈的是 Mos Memory。它在 2016 年开始的内存泡沫期间迅速扩张，在 2018 年第三季度达到顶峰，然后急剧下跌。跌幅在 2019 年第二季度触底，2020 年在复苏中期出现新冠危机时，在同年第四季度下跌。从那里开始，它随着 " 新冠特殊需求 " 的顺风而迅速增长，到 2021 年第三季度达到顶峰。

Mos Micro 没有像 Mos Memory 那样剧烈的起伏，在 2020 年 Q3 以后处于适度增长的中间阶段，在 2021 年 Q4 出现峰值。另一方面，Logic 和 Analog 从 2020 年 Q2 开始得益于 " 新冠特需 " 而急速扩张，即使到了 " 新冠特殊需求 " 结束的 2022 年 Q2，也没有出现见顶的迹象。

接下来，让我们进一步详细分析这四种半导体的出货量。

图 10 显示了从 1991 年到 2022 年第二季度按类型划分的半导体季度出货量。随着 Mos Memory 和 Mos Micro 在 2021 年底达到顶峰，Logic 和 Analog 似乎持续快速增长。

图 10：按类型划分的半导体季度出货量（截至 2022 年第二季度）

来源：作者根据 WSTS 数据创建

在这里，为了了解新冠危机期间的行为，我画了一张从 2015 年第一季度到 2022 年第二季度的特写图，类似于出货量（图 11）。

图 11：按类型划分的半导体季度出货量（2015-2022Q2）

来源：作者根据 WSTS 数据制作

大约在同一时间，Mos Memory 在 2021 年第三季度达到顶峰，尽管不如出货量那么明显。自 2021 年第四季度以来，Mos Micro 也有所下降，与出货量大致相同。

另一方面，Logic 和 Analog 仍在增长，它们的出货量也在增长，即使在 " 新冠特殊需求 " 结束的 2020 年第二季度也是如此。

下面，让我们看看这四种半导体各自的出货价值和出货数量的三个月移动平均值的同比增长率。特别是，我们将关注新冠危机中的行为。

07

四种半导体的出货金额和出货量增长率

图 12 显示了 Mos Micro 的出货金额和出货量的增长率。出货量增长率将在 2021 年 7 月见顶，但出货值增长率将在 2022 年 4 月见顶。相差 9 个月。

图 12：摩斯微出货金额及出货数量增速（至 2022 年 7 月）

来源：作者根据 WSTS 数据制作

图 13 显示了 Mos Memory 出货金额和出货量的增长率。出货量的增长率在 2021 年 9 月达到顶峰，出货金额的增长率达到顶峰是在 2022 年 1 月。其差距达 4 个月。

图 13：MosMemory 出货金额及增长率（至 2022 年 7 月）

来源：作者根据 WSTS 数据制作

图 14 显示了 Logic 出货金额和出货量的增长率。无论是出货金额还是出货量，其增长率都在 2021 年 6 月达到顶峰（Logic 的出货金额和出货量都在 2022 年 Q2 为止持续增长，对此结果感到惊讶）。但是，高峰期过后，出货量的增长率下降幅度更大。总之，两个增长率的高峰期相同，但高峰期后的下降幅度在出货量方面更为明显。

图 14：Logic 出货金额与出货量增长率（至 2022 年 7 月）

来源：作者根据 WSTS 数据制作

图 15 显示了 Analog 出货金额和出货量的增长率。2021 年 7 月出货量和个数增速均见顶。（增速较早见顶）不过和 Logic 一样，见顶后的下降幅度更大，出货量增速更为明显。

图 15：Analog 出货金额与出货量增长率（至 2022 年 7 月）

来源：作者根据 WSTS 数据制作

08

新冠危机期间半导体

出货金额出货量及增长率汇总

到目前为止的所有结果都总结在图 16 中。

图 16：COVID-19 期间半导体出货金额、出货量和增长率汇总

首先，在全球半导体市场，出货金额在 2021 年第四季度达到峰值，但出货量在同年第三季度早些时候达到峰值。其次，分析各自的增长率，发现出货金额的增长率从 2021 年 10 月开始下降，而出货量的增长率则提前 3 个月从当年 7 月开始下降。

接下来，我们对 MosMicro、Mos Memory、Logic 和 Analog 这四种半导体的出货金额、出货量及其增长率进行了类似的分析。

Mos Micro 的出货金额和出货量均在 2021 年第四季度达到顶峰。但是，出货金额的增长率从 2022 年 4 月开始下降，而出货量的增长率则从 2021 年 7 月开始下降，提前了 9 个月。

Mos Memory 出货金额和出货量均在 2021 年第三季度达到顶峰。但是，出货金额的增长率从 2022 年 1 月开始下降，而出货量的增长率则从 2021 年 9 月开始下降，提前了 4 个月。

到 2022 年第二季度，Logic 和 Analog 的出货金额和出货量继续增长。另一方面，Logic 的出货金额和出货量的增长率从 2021 年 6 月开始下降，Analog 的出货金额和出货量的增长率从 2021 年 7 月开始下降。而且，Logic 和 Analog 都具有出货量的增长率下降幅度大的特点。

综上所述，结论如下。

09

新冠中的特殊需求和硅周期结论

从 2020 年年中到 2021 年开始的半导体市场的高速增长可谓是一种被称为 " 新冠特殊需求 " 的短暂现象。根据对出货金额和出货量及其增长率的分析，这种 " 新冠特殊需求 " 在 2021 年下半年达到顶峰后结束。

很多文章都说半导体市场在 2022 年年中发生了变化，但量化分析显示，较早的迹象出现在 2021 年的 Q3-Q4。

分别对四种半导体进行分析，2021 年所有类型的出货量增长率均有所下降。最早的是 2021 年 6 月的 Logic 和 Analog，同年 7 月的 Mos Micro，同年 9 月的 Mos Memory。

直到现在，被称为 " 硅周期 " 的现象一直是根据出货金额的增长率来讨论的。而在这种情况下，事实证明，出货量的 " 硅周期 " 可以更早地捕捉到衰退的迹象。从现在开始，我们应该关注 " 新的硅周期 "。

但为什么在出货金额之前出货量会达到峰值呢？另外，在增长率方面，为什么出货量比出货金额下降得快呢？

10

新的硅循环机制

事实上，笔者尚未弄清出货数量在出货金额之前减少的机制。我认为这是一个非常奇怪的现象。下面，虽然不太确定，但让我们来谈谈一个假设：

1. 首先，半导体厂商分析出货方的客户等情况，决定何时踩刹车，以减少生产和出货量；

2. 不过，当时业界弥漫着 " 半导体紧缺 " 的氛围，因此出货的半导体价格不断上涨；

3. 由于价格暴涨，即使出货数量减少，也会产生出货金额增多的一种扭曲现象；

4. 在这种情况下，半导体制造商将进一步减少出货量，因此在某个时候出货金额将开始下降。

令人怀疑的是，真的会发生这样的事情吗？展望未来，半导体的出货金额和出货量的上下变动或将持续下去。在此过程中，我想验证上述假设。如果有读者能解释清楚，请告诉我。非常感谢。

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来源：内容由芯世相（ID：xinpianlaosiji）编译自「eetimes」

作者：汤之上隆