世界半导体产业发展动态

2015-06-15 15:01:54 江苏省企业技术改造协会 5

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一、世界半导体产业总体发展态势

(一)全球半导体产业稳定增长

(二)美国市场走强,日本市场销售额急剧下跌

(三)半导体资本支出高度集中

(四)半导体巨头研发斥巨资,联盟有效降低研发成本

二、世界半导体产业链发展及其布局动向

(一)设计业并购整合频繁

(二)代工业持续快速增长

(三)封装测试业中国台湾地区仍处领先地位

(四)设备业有望进入上升通道

三、主要国家(地区)产业发展动态

(一)美国瞄准中国手机市场

(二)日本日元贬值促进出口,企业加紧整合转型

(三)韩国在全球市场份额超过日本

(四)中国台湾增长迅速,希望得到更多政策支持

(五)印度... 19

四、主要跨国公司发展动态... 20

(一)传统巨头英特尔艰难转型... 21

(二)三星电子的手机业务影响市场表现... 23

(三)台积电的纯代工厂仍具优势... 24

五、世界半导体产业技术及市场发展趋势... 25

(一)摩尔定律面临瓶颈... 25

(二)可穿戴式设备成半导体厂商新布局重点... 26






世界半导体产业发展动态

(2014)

 

 

一、世界半导体产业总体发展态势

(一)全球半导体产业稳定增长

2013年全球半导体产业稳定增长,据世界半导体贸易统计组织( WSTS)的数据,半导体产业2013年销售额首次突破3000亿美元,达到3056亿美元,比2012年的2916亿美元增长4.8%,几乎在所有细分市场和区域市场都实现了稳定增长。受到智能手机、平板电脑以及汽车电子的推动,预计半导体产业在2014年将保持增长态势,销售额有望增长6.5%,达到3254亿美元。鉴于对该预测周期内宏观经济复苏的预期,2015及2016年的半导体产业将持续这样的增长态势,分别增长3.3%及4.3%至3361亿美元及3505亿美元(图1)。


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在半导体细分市场,集成电路占半导体市场总体80%以上,其中逻辑芯片占比接近30%,随着云存储、大数据产业的发展,存储芯片实现了17.6%的增长,而微处理器则有所下降。2014年,模拟芯片以及传感器将增长9.1%,超过其他各类产品(表1)。2015年至2016年,所有主要产品类别都将保持稳定的增长,除微处理器外,其他主要产品类别都将实现较高的个位数增长。而在终端市场,预计汽车电子以及通信(特别是无线通信)行业表现将优于整体市场,而消费电子和计算机市场则将表现平平。


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(二)美国市场走强,日本市场销售额急剧下跌

从半导体销售市场区域分布来看,美国市场走强,2013年的增长幅度为13.1%,全年销售额达到614.96亿美元,明显超过其他国家和地区,全球占比约为20%;而亚太地区(不包括日本)从所占市场份额来看,仍然是全球最大市场,2013年亚太地区销售额为1744.10亿美元,占全球市场的比例超过57%;欧洲地区终于扭转了多年的下降趋势,在2012年销售额下降幅度超过10%之后,2013年增长5.2%;而日本市场则持续萎靡,加上日元下跌的影响,2013年日本市场急剧下滑,下跌幅度为15.2%(表2,图2)。

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(三)半导体资本支出高度集中

2012年,全球半导体产业资本支出总计590.4亿美元,排名前十大企业资本支出452.98亿美元,占整个产业总体资本支出的76.7%; 2013年全产业资本支出574.3亿美元,下降3%,前十大企业占比79.6%; 预计2014年全球半导体企业资本支出将提高8%达到622.3亿美元,前十大企业资本支出增加10%,占比超过80.5%,其中前三大资本支出厂家三星电子、英特尔、台积电占比51.8%。这种“大者恒大”的趋势以及持续数年并且继续下去,这主要是因为随着技术的不断发展,半导体芯片的复杂程度以及工艺水平不断提高,半导体产业,尤其是芯片的加工制造对于资本的要求也越来越高,保持先进制程所需要的投资快速飙升,预计到10纳米时代时,可能只有前三大企业有能力进行大规模投资。



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从前十大企业来看,2013年仅有台积电、格罗方德、东芝、中芯国际4家企业的资本支出较2012年增加,但2014年除三星电子小幅下降外,其余9家企业的资本支出均高于2013年。其中闪迪( SanDisk)由于与东芝合资的NAND闪存厂将在2014年下半年量产,并且对于先进的3D NAND闪存的研发也将加快,其资本支出涨幅最大,约为86%,不过明显提高的资本支出并不会显著提高闪迪的NAND闪存产能。

2014年资本支出预算增加达到或超过10亿美元的企业有两家。美光( Micron)于2013年以20亿美元并购日本DRAM企业尔必达后,销售收入实现了88%的跳跃式增长,为了加速转进20纳米并提高NAND闪存产能,预估2014年资本支出将大幅提高58%达到30.5亿美元;另外,纯代工企业格罗方德的半导体资本支出也将增加约10亿美元。

SK海力士2014年的资本支出预计将提高18%。但是,鉴于该公司在2013实现了43%的销售收入增长及其遭受火灾的中国DRAM厂重建计划,这个数字很可能只是个保守的预计。

不过,虽然2014年预计将有九家企业的资本支出超过10亿美元,但前三大企业与其他企业之间存在明显的差距,如三星电子及英特尔的资本支出仍将超过110亿美元,台积电也接近100亿美元,几乎是排名第四的格罗方德的两倍,更是排名第十的中芯国际年度支出的十倍以上。2012年至2014年,三星电子的资本支出超过350亿美元,其中大约60%用于存储器生产;英特尔、台积电的资本支出都在300亿美元上下。2014年前十大资本支出之外的企业的支出涨幅仅为3 %,随着“轻晶圆”( fab-lite)商业模式的继续实行,今后很可能继续这种低增长或负增长的趋势。

(四)半导体巨头研发斥巨资,联盟有效降低研发成本

相较于其他产业,半导体企业通过密集的资本支出追赶产业日新月异的技术演进趋势,巩固领导地位的态势更为明显。在代工业,先进制程的竞争越来越激烈,4G LTE时代的来临也促使集成电路(IC)设计厂商纷纷推出高规格(如八核、64位)芯片。2013年全球半导体企业中,英特尔以106.11亿美元的研发投入高居首位,年增5%。在前十大半导体研发投入企业中,英特尔的投资额占据37%,占全球半导体产业的19%。排名第二的高通(Qualcomm)的研发投入相对于2012年增长28%,达到33.95亿美元,仅为英特尔的三分之一。三星电子排名第三,其研发投入较2012年仅有2%的小幅提高,事实上,自201 1年以来三星电子的研发支出一直维持在28亿美元上下。业内最大的两家垂直整合制造企业( IDM)英特尔以及三星电子虽然都将重点放在先进制程的内部产能,但研发支出并不相同,原因是由于三星电子通过参加IBM的通用平台联盟(Common Platform joint development alliance)

压低了成本,该联盟帮助三星电子近年来将其研发/销售比保持在10%以下,而该联盟还拥有格罗方德作为研发伙伴。三星电子保持低研发/销售比的另一个原因是其主营业务是制造和出售DRAM以及闪存设备,相比英特尔以及台积电的复杂、高性能、逻辑为本的研发密集型产品,此类商品类产品属于资本密集型而非研发密集型产品。总体看,三星电子的销售额比其研发支出的增长要快得多(表4)。

2013年半导体研发支出排名第4至第10的分别是博通( Broadcom)、意法半导体(ST)、台积电、东芝、德仪、美光以及瑞萨。除博通研发支出为24.86亿美元外,其他6家企业的研发支出都在10亿至20亿美元之间。 



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从区域分布来看,前十大研发支出企业中有5家美国企业、2家日本企业,其他3家企业则分别位于韩国、欧洲以及中国台湾地区。从企业类型来看,有7家垂直整合制造(IDM)企业、2家无晶圆厂设计企业以及1家纯代工企业。

二、世界半导体产业链发展及其布局动向

(一)设计业并购整合频繁

2013年,全球无晶圆厂芯片市场总额为'779.11亿美元,年度增长8%,其占半导体整体市场的比例持续增加,从1999年至2013年,这个数字已经从7.1%稳步增长到了2013年的29.2%(图3)。预计到2018年设计业所占比例将达到至少1/3。如果有其他大型企业如富士通、松下等在未来5年内转向无晶圆厂模式,这个数字可能还会更高。


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设计业中,最大的25家企业2013年实现销售额630.29亿美元,增长率为12%,市场份额超过80%;而其他厂商的销售额则萎缩了5%,市场的整合仍在继续。在2013年前25大无晶圆厂设计企业中,有14家总部位于美国、5家在中国台湾地区、2家在中国大陆、2家在欧洲、1家在日本、I家在新加坡。最大的10家设计企业中,8家来自美国,另外两家则来自中国台湾地区以及新加坡,其中中国台湾地区的联发科( MediaTek)通过扩大投资、强化竞争实力,终于成功突破“高通防线”打入索尼、LG等国际品牌厂供应链,2013年销售额达到45.87亿美元,年度增长36%,是唯一进入前5的非美国企业(表5)。

2013年,销售额超过10亿美元的设计企业有14家,这些企业实现销售额超过555亿美元,占设计业总体销售额的71.3%。随着设计业企业频繁的并购整合,整个行业将进一步呈现“大者愈大”的趋势。事实上,2013年前25强外的设计企业销售额下滑5%的主要原因是三起针对较小企业的并购以及一起解体事件。另外,在前25强中,排名第七的艾萨华( LSI)已被排名第十的安华高科技( Avago)所收购,而排名第四的联发科对排名十三的晨星半导体(MStar)的收购过程仍在继续,因此2014年这两家企业很可能从榜单上消失。

从增长速度来看,前25家设计企业中中国企业表现极佳,2013年增长速度最快的8家企业中,有5家来自中国大陆和台湾地区。其中中国的展讯( Spreadtrum)以48%的年度增长成为全球增长速度最快的半导体设计企业,销售额突破10亿美元大关达到10.7亿美元,排名从2012年的18位上升到14位。增长率排名第二的是中国台湾地区的联发科,成长率也达到了36%。另一家成长率超过30%的则是世界最大的半导体设计公司——美国的高通。这三家企业的整体销售额从2012年的172.7亿美元增长到了2013年的228.68亿美元,仅高通就增长了约40亿美元(表6)。


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总体而言,大多数大型无晶圆厂设计企业的表现将保持良好,并且对主要的半导体代工厂(例如台积电、格罗方德、三星电子、联华电子等)的销售额产生显著的驱动作用。另外,随着进入门槛的不断提高以及新成立的设计公司数量减少,领先的半导体设计公司将继续拉开与其他设计企业的差距。


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(二)代工业持续快速增长

自1984年台联电诞生以来,半导体代工业已经过了30年的发展。目前代工业70%以上的客户来自设计业的无晶圆厂企业,代工业与设计业相辅相成,皆处于行业快速发展的时期。2013年,全球半导体代工业产值达到428亿美元,较上年增长14%。其中包括台积电、台联电、格罗方德、中芯国际等企业的纯晶圆代工产值362亿美元,增长16%,而包括三星电子、IBM等IDM代工厂产值约为66亿美元,增长2%; 2014年,纯晶圆代工产值预计将达412亿美元,IDM代工产值约为68亿美;而至2018年这两个数字分别为646亿美元以及76亿美元;2013年至2018年的年度复合增长率( GAGR)分别为12%以及3%(表7)。


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整体而言,对于IDM代工厂商最为紧迫的问题是来自主要纯晶圆代工厂商的竞争,苹果(Apple)的“去三星电子化”进程逐渐进行,于2014年将其大量代工订单从IDM厂商三星电子转向台积电及/或格罗方德等纯晶圆代工厂时尤为明显。此外,由于IBM将注意力专注于其所专长的射频绝缘体上硅( RF SOI)以及锗化硅(SiGe)工艺代工,今后的IDM代工业可能只会留下三星电子以及英特尔这两家主要大规模先进制程代工厂商,而目前英特尔对于代工的涉及程度尚不明朗(图4)。


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2013年,全球最大的13家半导体代工企业中,台积电的龙头地位仍然不可动摇。其全年销售额达到了198亿美元,继2012年大幅增长19%后,2013年继续增长17%,占代工业总产值的46.3%,超过榜单中其他12家厂商的总和,是排名第二的格罗方德产值的4倍以上。在前13家代工厂商中,有10家纯晶圆代工企业,仅有三星电子、IBM、美格纳半导体(Magnachip)3家IDM企业,三星电子是最大的IDM代工厂商,销售额是IBM的8倍(表8)。


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从增长率来看,经过几年的稳扎稳打,成功转型为纯代工厂的力晶表现最佳,2013年实现销售额11.75亿美元,较2012年增长88%。力晶于2011年1月宣布停止销售自由品牌的DRAM,转而生产自主品牌以及为其他厂商代工的液晶( LCD)驱动器、互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器、闪存、电源管理设备等,2011年力晶代工销售额为3.74亿美元,占公司半导体销售额的29%; 2012年力晶的代工销售额大幅提高67%至6.25亿美元,占公司半导体总体销售额的67%; 2013年力晶宣布已经完全转为纯晶圆代工厂。

增长率排名第二的是中芯国际( SMIC),得益于中国市场的强劲成长以及政策支持,2013年实现销售额19.73亿美元,增长率为28%;而增长率排名第三的是台积电旗下的世界先进(Vanguard),年度增长23%至7.13亿美元。

相对于设计业,代工业的进入门槛更高并且也在不断提高,预计排名靠前的厂商占市场份额将继续缓慢提升。

(三)封装测试业中国台湾地区仍处领先地位

2013年全球半导体封装及测试( SATS)产业市场产值总计250.8亿美元,较2012年增长2.3%,成长速度较预期缓慢,其中一个重要原因是日元贬值导致日本半导体封测厂商的收入较2012年大幅衰退,从而影响了市场的整体表现;另外,DRAM存储器厂商提高了内部产能的使用,使产能使用更为紧密以及利用率也更高,从而减少了对于外包的需求并最终影响封测市场的成长;其他导致封测业市成长缓慢的因素还包括个人计算机(PC)市场的持续疲软与消费需求低迷所导致的厂商产能利用率偏低、许多成熟封装技术供过于求;以及二三线厂商逐渐转型铜打线技术,降低的成本回馈客户引起的收入降低。


中国台湾地区在2013年仍然在封测行业保持领先地位,在前5大封测厂商中占据3席,分别是排名第一的日月光、排名第三的硅品精密以及排名第五的力成科技。排名靠前的封测厂商继续拉开与其他厂商之间的差距,排名前三的厂商增长速度明显高于市场总体增长,并且占据更大的市场份额,封测龙头日月光2013年所占市场份额达到了18.9%,前三家厂商占市场份额共计达40%(表9)。


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这些厂商收入增长优于行业平均水准的原因,除了得益于铜打线制程产能的持续提高带来的成本优势外,还在于聚焦于先进的封装技术。2012年以来,日月光、硅品精密等一直锁定应用处理器(application processor,AP)、基频晶片(base band,BB)等通信应用晶片朝先进制程与高整合方向发展,积极扩充凸块封装( Bumping)、覆晶封装(flip chip,FC)、晶圆级封装(wafer level package,WLP)、系统级封装( system in chip, SiP)等先进封装产能,这类封装的平均售价较高,增加了厂商的收入,目前少数厂商的先进封装业务已经占其整体封装业务的近50%,而这也是中国台湾地区的封测产业继续占据领先地位的主要因素。

另一方面,先进制程的资本支出要求极大,从而拉高了竞争门槛,以晶封装必备的晶圆凸块制程而言,光是以月产能1000片来计算,即需要高达1亿元的资本支出,1万片就要10亿元之多,2014年包括日月光、硅品精密、力成科技在内的领先厂商不约而同提高资本支出锁定先进封装制程,更增加了其他厂商的竞争难度。 值得一提的是,长电科技( JCET) 2013年实现收入7.14亿美元,较上年增长19%,在全球封测业排名第六,较2012年上升了一位,是中国大陆唯一一家进人世界前十的半导体封装测试企业。2014年,借中国政府对于集成电路产业扶持政策的东风,长电科技欲携手中国大陆代工龙头中芯国际设立合资公司,打造集成电路制造的本土产业链,提升产业优势。而随着中国大陆对于集成电路产业发展扶持力度加大,中国大陆集成电路产业的整合将进入新一轮高潮,从而加强国际竞争力。

(四)设备业有望进入上升通道

2013年,全球半导体资本设备支出约为338亿美元,较2012年下降11.5%。由于微影及其相关工艺表现强劲,晶圆级制造设备的需求高于市场平均水平;而背端制造领域的需求则远远低于市场平均水平。不过,2014年全球半导体设备市场有望进入上升通道,包括中国大陆和台湾地区、北美、欧洲、韩国、日本等在内的主要地区设备市场增长率有望超过20%,并且该趋势将延续到2015年。

在这种背景下,半导体厂商,尤其是少数几家大厂商的资本支出有所减弱。与内存有关的资本支出在2013年有所恢复,但并不能抵消设备销售下滑所造成的影响。虽然代工厂设备投资有所增加,但与逻辑芯片相关的支出却表现消极。因此,制造设备销售额的季度增长缓慢,第四季度的销售额爆发不足以挽回设备业连续两年的负增长(表10)。图片关键词


从企业来看,应用材料公司继续保持第一,2013年的销售收入达到54.6亿美元,较2012年小幅下降1.0%,它在沉积(deposition)以及蚀刻(etch)业务上仍然保持相对优势;而尽管极紫外光( EUV)领域的销售业绩有限,艾司摩尔(ASML)仍然依靠在微影方面的相对优势排名第二,并实现了8.5%的销售增长以及53.0亿美元的销售收入,缩小了与应用材料公司之间的差距;排名第三的是科林研发(Lam Research),其依靠蚀刻及沉积领域的强劲表现实现了31.6亿美元的销售收入,年度增长12.7%,超过了东京威力科创(Tokyo Electron);而东京威力科创则受到日元对美元汇率大幅下跌以及客户采购模式不利的因素,销售收入大幅下跌27.5%,排名也下跌了一位。

与半导体行业其他产业链一样,设备业也呈现“大者恒大、大者愈大”的趋势。从市场占有率来看,排名第一的应用材料公司2013年的销售收入虽有所下降,但由于市场整体下降幅度更大,其市场占有率反而有所上升,从2012年的14.45%上升到2013年的16.2%;排名第二、三的艾司摩尔以及科林研发的市场占有率分别为15.7%和9.4%.前三甲的市场占有率超过40%,前十大厂商的销售份额也从2012年的68%上升到了70%。这些大厂商的优势进一步压缩了小厂商的生存空间,设备市场将越来越集中在少数厂商的掌控之中。

而从区域分布来看,根据半导体设备材料协会( SEMI)的数据,在晶圆代工以及封测厂商的积极投资下,中国台湾地区连续第二年成为设备销售金额最高的地区,达到105.7亿美元,年度增长11%,预计在存储器相关投资的复苏下,2014年中国台湾地区很可能再度蝉联第一;除了中国大陆(32.7亿美元,增长30%)以及中国台湾地区以外,其他地区半导体产业的设备支出均呈下滑状态,北美市场在2013年以52.6亿美元的销售金额超过韩国成为第二名;而韩国地区设备销售金额下降41%,排名三。

三、主要国家(地区)产业发展动态

(一)美国瞄准中国手机市场

随着个人计算机( PC)市场的持续萎缩,智能手机、平板电脑等移动终端对于半导体厂商起到了重要的推动作用。目前全球的智能手机市场正处于高速发展,据IDC的数据,2013年全球智能手机总出货量约为10亿部,市场规模达800亿美元,而预计2014年这个数字将达到12亿部,增长约为19.3%。

中国的智能手机市场正处于蓬勃发展的时期,据ABI Research的研究报告,2013年中国大陆手机销售商手机发货量占据全球手机总发货量38%,随着市场增长向低价格手机倾斜,特别是智能手机,中国大陆手机销售商的市场份额将进一步增长。预计到2015年,中国大陆手机销售商将占据全球手机销量的50%以上。在智能手机市场,三星电子、苹果两强仍然保持明显领先地位,但第二集团的手机厂商正在迅速发展。中国的华为2014年第一季度智能手机出货量同比增长47.3%达到1370万部,市场占比4.9%;联想2014年第一季度智能手机出货量为1290万部,华为和联想分别为智能手机第三、第四大厂商。其他中国领先的智能手机厂商还有酷派、小米、中心通信等。这些厂商对于半导体产业的芯片制造商具有极大的吸引力。

老牌的美国芯片制造商正在努力迎合中国的智能手机厂商,宁肯牺牲利润率来提高销量,换取市场占有率的提高。随着发达经济体需求停滞,一直专注于发达市场的半导体厂商开始遭遇增速放缓,而主要关注包括中国在内的新兴市场的厂商却实现了健康的增长,目前包括高通( Qualcomm)和新思国际( Synaptics)在内的零部件供应商在拓展中国市场方面遥遥领先。在拓展中国市场过程中,为了换取中国手机厂商的巨大需求,这类芯片制造商不惜以稀释自身毛利率的代价来换取市场占有率。

以新思国际( Synaptics)为例,在截至2013年6月的财年内,公司的中国市场营收增长10%,大约占到该公司这一时期总营收的60%。由于对中国市场出售了更多利润率相对较低的低价元件,预计随着中国市场的销量增长,Synaptics的长期毛利率将在46%至48%之间,而在发达市场的毛利率为8%至50%。公司的策略在于用高销量追求高增长的市场。目前新思国际为HTCOne和索尼Xperia等机型供应芯片,这两款手机均在中国受到欢迎。该公司的表现超过了竞争对手听众( Audience)、爱特梅尔( Atmel)和美信集成产品(Maxim Integrated Products),后三家企业都因为最大客户三星电子的库存削减而受到冲击.直到最近才开始大举进军中国,例如专为智能手机提供通话降噪芯片的听众 Audience)已经开始与小米、中兴、华为和联想合作。

另外,在全球基带芯片市场占据近半销售份额的高通,在2013年前三季度中有半数销售收入来自中国,而2011财年这个数字是32%。在高通的案例中,亚洲智能手机制造商向其支付的网络技术授权费相对较低,而且并没有使用最顶尖的零部件,这都对该公司的利润率产生了影响。

不过,对美国零部件制造商来说,要破解中国市场并非易事,因为他们的竞争对手是更具本土优势且能提供24小时支持团队的亚洲芯片制造商。例如,中国台湾地区的联发科之所以能取得成功,就是通过为缺乏资金和专业技能的小众手机厂商提供设计帮助来实现的。

(二)日本日元贬值促进出口,企业加紧整合转型

2013年日本半导体市场萎靡,据世界半导体贸易统计组织( WSTS)的数据,2013年日本半导体销售额为347.95亿美元。而2014年,在日元贬值带动出口以及内需复苏的背景下,预计日本销售额将达到343.6亿美元,下跌约1.3%。

从厂商表现来看,在2013年的日本财年(2013年4月至2014年3月),得益于NAND闪存平均合约价格高于2012年度,且日元贬值带来的出口增加,日本半导体龙头东芝( Toshiba)销售额走出2012年谷底,增长至1.2兆日元,达到2008年以来最高水准,也是2013年度唯一进入全球前十大半导体厂商的日本厂商。另外,因东芝持续提升先进制程产出比重以提升获利能力,2013年度其半导体相关事业销售收入亦达2008年度以来最高水准;受到汽车电子成长以及日元贬值的影响,瑞萨电子( Renesas)的销售收入从2012年度7247亿日元回升至2013年度的7968亿日元,由于微控制器( micro controller unit,MCU)所占营收比重上扬有助改善产品组合,进而提升整体毛利率,瑞萨电子在持续控管营业费用的情况下,于2013年第1季摆脱连续7季营业亏损,至2014年第1季已连续5季维持获利;而索尼( Sony)则由于其以游戏机为主要应用的系统大规模集成电路(LSI)销售收入呈现衰退,虽然其主力产品图像传感集成电路的销售收入增长400亿日元达到3200亿日元,但其销售收入从2012年度的4800亿日元下滑至2013年度的4700亿日元。不过展望2014年度,日本前三大厂商东芝( Toshiba).瑞萨电子(Renesas)以及索尼(Sony) 2014年度的运营展望均趋于乐观。

另一方面,由于日本半导体产业多年来的不佳表现,其对于全球半导体市场的影响和所处地位都在不断减弱,许多著名的日本厂商相继退出顶级厂商名单。为了改善这种情况,重振日本半导体产业,近年来日本企业不断进行整合转型,希望获得更强的市场竞争力。例如,随着智能手机芯片需求增长,东芝和尔必达都将恢复芯片的扩产投资,东芝于2013年8月正式在日本三重县四日市着手兴建NAND闪存新厂,预计在未来3年内,将对该工厂投资7000亿日元投资先进设备,以与三星电子竞争;尔必达在广岛县和台湾地区子公司的产能皆已饱和,并投资增加台湾地区子公司的产能;索尼通过收购瑞萨在日本山形县的鹤冈工厂提高CMOS图像传感集成电路的产能;而瑞萨则积极整顿日本国内工厂,除了出售鹤冈工厂外,关闭了日本5座工厂,并大规模施行裁员。

(三)韩国在全球市场份额超过日本

韩国自20世纪80年代开始生产半导体,经过30多年的发展,2013年韩国企业的半导体销售额达到515.16亿美元,在全球的市场份额达16.2%,超过日本(13.7%)跃居全球第二。从近年来两国所占全球市场份额来看,日本一路下跌,而韩国则持续上涨,终于在2013年实现了超越(图5)。


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但是韩国半导体的发展极不平衡,过于偏重存储芯片的研发和销售。世界半导体市场以非存储型为主,存储型和非存储型半导体的比重为35:65,美国的非存储型半导体所占的比重更是达到了93%。而韩国市场则以存储型为主,其存储芯片销售额达到342.97亿美元,占半导体销售总额的66.5%,在全球的市场份额也达到52.4%,远远超过位居第二的美国(27.1%)。相比之下,被称作下一代半导体产品的系统芯片市场份额仅为5.8%,在五大半导体生产国家中排名倒数第一。属于高附加值项目的光子器件和分立器件市场份额仅为10.4%,与日本(31.5%)的差距甚大。

而从厂商角度,韩国半导体呈现明显的垄断局面,市场集中度极高。三星电子和现代两家公司主导了韩国的半导体产业。内存部门中,三星电子占24.5%,现代占7.4%,而在DRAM方面则是三星电子占了32.2%,现代占12.8%。三星电子股价左右韩国国内股市的能力全球居首,占韩国股市份额接近20%,相较之下苹果仅占美国股市总市值的约2%。

韩国政府对于半导体产业的发展一直起到积极的推动作用。从而使产业发展遵循这样一种战略和路径,即以自主创新和掌握自主知识产权技术为根本目标和定位,从引进技术和从事硬件的生产加工及服务开始,对引进技术进行消化吸收,到研发一些技术等级较简单的芯片,逐步提升自主创新能力,最终实现掌握高端核心技术。

2013年7月,韩国政府表示将加强推动半导体业和面板业大公司与小企业间的合作,以促进分享技术。该项计划包括韩国五大财团和15家中小企业,其中包括了韩国半导体巨头三星电子和SK海力士,这两家公司也已经达成分享晶片制造技术专利的协议;10月,韩国产业通商资源部发布了“重振半导体产业的战略规划”。根据规划,韩国将进一步加强移动CPU国产化工作,以提振韩国半导体产业的发展,并提出了几项半导体产业战略目标:保持半导体储存领域领头羊地位;将系统半导体领域的全球地位从目前的第四位提升至2025年的第二位;培养具有软件和系统半导体职业能力的复合型人才等;2014年,韩国政府计划投入2030亿韩元(近10亿人民币)预算,推动半导体、显示器产业发展,协助这些产业提升国际竞争力。

(四)中国台湾增长迅速,希望得到更多政策支持

中国台湾地区的半导体行业表现一直相当优秀,如台积电的先进制程技术一直是其最大的竞争优势。据台湾半导体产业协会( TSIA)引述工业技术研究院(IEK)的数据,2013年台湾地区集成电路(IC)产业(含IC设计、IC制造、IC封装、IC测试)产值达新台币18 886亿元,较2012年增长15.6%,优于同时期全球半导体市场4.8%的增长率;在台湾地区IC产业各项目中,2013年以IC制造业成长表现最佳,年产值为新台币9965亿元,较2012年增长20.2%,其中晶圆代工业为新台币7592亿元。

工业技术研究院(IEK)预计2014年台湾地区IC产业产值可达新台币20 981亿元,较2013年增长11.1%。其中设计业为新台币5425亿元,增长率12.8%;制造业为新台币11 110亿元,增长11.5%;封装业增长8.2%达到新台币3078亿元;测试业则为新台币1368亿元(表11,表12)。


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不过,随着中国大陆半导体行业的奋起直追,台湾地区半导体行业也面临着挑战。例如展讯规划3至5年内要成为亚洲最大的IC设计公司,将可能对台湾地区的半导体业形成威胁。而中国大陆对于集成电路产业扶持力度的加大将进一步促进集成电路厂商的发展。面对中国大陆半导体厂商的挑战,台湾地区半导体产业也希望得到更多政策支持,台湾半导体产业协会认为,半导体产业仍是新兴、创新的产业,期望产业政策能对半导体业鼓励,特别是通过对半导体行业员工分红配股制度的改革,将公司利润分给员工和股东,吸引更多优秀的年轻人才进入这一行业。

(五)印度

印度是全球主要软件开发中心之一,近年来,随着印度对于电子产品的需求迅速上升,其半导体产业发展良好,已经成为推动印度经济成长的关键之一。

2012年10月,印度政府批准了电子产业振兴政策The National Policy on Electronics 2012,计划在2020年之前投资1000亿美元培育电子产业,通过高额的补助金和税收优惠等举措,推动半导体工厂的设立以及电子设备制造开发设施的引进。目的是以印度一直以来的优势——软件产业为核心,将产业领域由LSI设计制造扩大到设备制造,在印度国内建立可一条龙生产消费类产品、医疗器械和汽车用电子设备等的体制。

印度对于在国内设立半导体制造工厂一直十分关心,希望能够在国内生产芯片,以减少长期以来对于进口的依赖。对此,印度政府双管齐下,2012年10月起印度政府即规定公有部门采购的桌机、笔记本、平板计算机及点阵打印机等计算机硬件必须有半数以上为国内制造;另一方面,政府也提出最高27.5亿美元的奖励计划,希望吸引芯片业者在印度兴建首座芯片厂。2013年9月印度通信暨资讯科技部表示,印度至少需要15座晶圆厂。

2014年2月,印度政府批准建设两家半导体晶圆片工厂,总投资超过100亿美元。印度Jaipra kash Associates和Tower Jazz以及美国的国际商用机器公司(IBM)组成联合体,计划在靠近新德里的地方建设一家芯片工厂,投资额达到3440亿卢比(约合55.2亿美元)。而印度HSMC Technologies、马来西亚Silterra和意法半导体则组成另一团体,准备投资2900亿卢比(约合46.5亿美元),在西部的古吉拉特邦建设另一家工厂。两家工厂的最终建设协议预计在2014年8月签署。为吸引芯片公司在印度设厂,印度政府提供了包括25%的资本投资补贴、税收减免和每家工厂512.4亿卢比无息贷款等优惠。另外,印度政府也已经向LG、三星等韩国半导体生产商发出在印度建厂的邀请。

不过,印度想要发展半导体制造业,其关键并不仅在于一两家,或是几家半导体制造厂,最大的问题在于国内基础设施建设的欠缺以及一些阻碍产业发展的政策才是问题关键。例如不佳的道路状况将大大增加芯片的运输成本,另外还有电力、供水设施的不稳定等;另一方面,印度对部分电子产品征收的进口关税低于电子零件进口关税等也制约了国内半导体制造业的发展。

四、主要跨国公司发展动态

2013年全球前二十大半导体厂商中,9家总部所在地为美国,3家为日本,3家为中国台湾地区,3家在欧洲,还有2家在韩国,地理区域分布较广。总体而言,前二十大半导体厂商销售额2013年增长了9%,优于全行业约4%的增长(表13)。

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从产业链分布格局来看,前二十强中有3家纯代工业厂商(台积电、格罗方德、台联电)以及5家无晶圆厂设计厂商。排名前四的厂商涵盖了产业链的所有分支,英特尔、三星电子为垂直整合型制造( IDM)企业,台积电为纯代工厂商,高通则是设计业龙头。

与2012年相比,前二十大半导体厂商发生了巨大变化。通过收购日本厂商尔必达,美光排名上升了5位,进入了前5强;SK海力士虽然由于其无锡工厂遭遇火灾并导致产能受损,但受益于DRAM市场的蓬勃发展,2013年实现了129.7亿美元的销售收入,年度增长43%,从第8名上升到第6名;博通上升两位进入前10名行列;联发科技上升6位,进入了前20强行列;另外,通过收购艾萨华( LSI),安华高科技(Avago)有望在2014年实现超过50亿美元的销售额,从而从2013年的27位前进到13位。相对于排名上升的厂商,富士通( Fujitsu)从2012年的16位跌出20强,排名第21位,瑞萨则从第7位滑到11位。

(一)传统巨头英特尔艰难转型

英特尔是全球半导体产业的龙头企业,长期占据第一的宝座。2013年,英特尔的销售额为483.21亿美元,虽然有2%的小幅下降,但仍比排名第二的三星电子多出大约140亿美元。不过,由于个人计算机( PC)市场的持续下滑以及移动终端的错失先机,英特尔面临着许多挑战,目前这一半导体传统巨头正在艰难转型,巩固其霸主地位。

在PC和服务器芯片市场,英特尔占据了垄断地位,目前英特尔旗下产品已经控制了硅谷主流服务器97%的份额,而其主要对手超微半导体(AMD)在x86服务器市场的份额已经从2006年的25%下降到2013年的不足3%。另外,英特尔在移动电脑芯片的市场份额为90%,桌面电脑芯片市场份额为83%。依靠领先的技术水平,英特尔通过不断提供更高性能的芯片产品逐步提高其芯片售价,其Xeon产品线是英特尔利润的一大来源,在一定程度上帮助公司缓解了PC市场不断萎缩的负面压力。2014年第一季度,英特尔总利润同比下滑5%,但其中包括服务器芯片业务的运营利润同比增长了15%,占到公司总利润的52%。英特尔该季度服务器芯片平均售价同比增长了8%。

在移动终端市场,英特尔曾错失先机,而现在,英特尔正在努力重新夺回这个市场,蓬勃发展的中国市场成为英特尔关注的焦点。英特尔2014年将在中国大陆投资1亿美元,成立“英特尔中国智慧装置创新资金(Intel Capital China Smart Device Innovation Fund]”,该资金将用于在深圳建造一座英特尔智慧装置创新中心( Intel Smart Device Innovation Center),借此协助中国大陆当地供应链厂商在平板、手机、穿戴式设备以及物联网等相关技术的开发,并强化该公司在中国大陆市场的影响力。

另外,英特尔于2014年首度参加香港春季电子展,大力推广最新Bay Trail处理器平台和参考设计,以抢占中国大陆白牌平板市场商机。英特尔为了提高其在移动设备市场影响力,正多管齐下促使供应链伙伴采用Bay Trail平台,不仅放出参考设计(reference design)、开发工具,帮助原始设计制造商( ODM)及原始设备制造商(OEM)推出低至99美元的平板电脑,希望在2014年达到4000万台平板出货量的成长目标。2014年6月,英特尔在台北国际电脑展上表示,当年将会有130款采用英特尔处理器的平板电脑,包括Android及微软(Microsoft) Windows两大操作系统,而且Windows平板将不再局限于高价机种,99或129美元的Windows平板方案将大量出现;而英特尔2014年4月推出的SoFIA手机集成芯片则是其2015年进军手机芯片市场的“法宝”。

另外,英特尔积极参与可穿戴设备市场,这个市场尚未定型,英特尔希望能够在不断适应变化的同时也参与引领变化。例如,英特尔在2013年9月发布的夸克( Quark)处理器因为低功耗被认为是可穿戴设备的主打产品。该芯片比现有的Atom芯片体积小5倍,功耗只有1/10; 2014年3月英特尔收购了总部设在旧金山的可穿戴技术公司Basis Science,交易完成后,Basis Science将加入英特尔新设备集团。这个业务部门在2013年5月成立,专注于发展可穿戴计算与联网设备。英特尔对于可穿戴领域的主要研发和投资方向更多在于人机交互,包括3D传感的技术,以及在现有的基本体感识别上发展更先进的技术,还有智能手机和可穿戴式设备互联互通的技术。

另外,公司还成立了物联网解决方案小组,力图使“物联网”在公司战略中成为一个首要重点;并加大进军汽车市场的力度,在2014年5月公布了名为“车载方案平台”的产品,希望该产品能成为车载数字娱乐和导航等应用的平台;而进军代工市场也是英特尔的一个新尝试。

(二)三星电子的手机业务影响市场表现

三星电子是全球排名第二的半导体巨头,据IHSiSuppli的数据,三星电子2013年的销售收入为338亿美元,在内存和系统芯片领域比2013年上涨8.2%,全球市场份额为10.6%,略高于2012年的10.3%;而英特尔的销售收入则为470亿美元,较2012年下降0.9%。其市场份额也从15.6%下降到14.8%,与三星电子的市场份额差距从2012年的5.3%减小到4.2%。

其主要原因是三星电子在移动DRAM和NAND闪存存储芯片市场的表现,而英特尔则由于PC需求的下降而遭到挫折。但是,三星电子主要的销售收入来源——手机业务销售出现疲软迹象,可能影响其未来的市场表现,三星电子的手机部门面临的挑战之一是零售成本上扬,从而拉低其销售利润率;另外,其手机业务也面临着更为激烈的市场竞争,在高端手机市场,三星电子的主要对手包括苹果,而在低端市场,华为等中国品牌则是其强有力的对手。2014年第一季度,三星电子在全球智能手机市场占有率达31%,但低于2013年同期的32.4%,这是其4年来在该领域市场占有率首次下滑,凸显其正面临挑战。目前,三星电子降低了自己生产的Exynos处理器与基带处理器的依赖,部分采用了其竞争对手高通公司的产品。

另一方面,三星电子加大了其对干平板电脑市场的攻势。年初通常为平板电脑销售淡季,但2014年年初各大品牌厂商都加大了销售力度,其中三星电子最为积极,不但推出大量新品种,还加大了价格攻势,希望提高平板电脑销量。在品种方面,除既有的7英寸、10.1英寸的GalaxyTab3,8英寸、10.1英寸的Galaxy Note系列产品,以及在北美等市场针对儿童所开发的7英寸平板电脑产品外,2014年第1季度,三星电子又推出了Galaxy Tab Lite系列产品,其中7英寸产品售价拉低到159美元价位;另针对高阶市场,三星电子则推出Galaxy Tab Pro与Galaxy Note Pro系列新品,前者尺寸目前为8.4英寸与10.1英寸,后者则有全球首款12.2英寸的产品上市,三星电子还推出了曲面荧幕设计的Galaxy Round新品。

在代工领域,三星电子为了挑战台积电,加入了IBM的技术联盟,并借此加强与其他厂商之间的合作,一方面将14纳米鳍式场效晶体管( Fin FET)制程技术授权给格罗方德,希望重新争取苹果下一代的A9处理器订单,也在积极争取与台联电进行联络。三星电子希望借由IBM技术联盟,由其扮演主要角色,让客户自由选择将部分订单转向格罗方德或联电等位于美国、韩国或我国台湾地区的工厂生产。不过,作为IDM厂商的三星电子在代工领域发展也存在问题,三星电子的客户,如昔日生产手机的诺基亚、面板的Sony与苹果,既是三星电子重要客户,也都曾受制于三星电子,双方成为竞争对手。多数企业担心技术外流问题,对三星电子仍保有高度的戒心,即使委托三星电子代工,也不会把高端产品提供给三星电子,未来三星电子要在晶圆代工业发展,还有待观察。

(三)台积电的纯代工厂仍具优势

2013年,半导体代工业发展迅速,龙头企业台积电实现销售额198.5亿美元,年度增长17%。在先进制程中,台积电在28纳米制程晶圆的出货量及销售收入增长近三倍,市场占有率超过80%;而在20纳米制程,台积电已于2014年进入量产,预计将成为驱动台积电2014及2015年成长动力;关于16纳米鳍式场效电晶体( Fin FET)架构,已于2013年11月进入试产、2014年初如期完成制程验证,并预计在2015年达成量产目标,同时也在发展比16纳米Fin FET制程效能更高15%的16纳米Fin FET制程强效版16纳米Fin FET+;并计划在2015年开始试产、2016年量产10纳米制程;并着手7纳米制程的开发。

由于晶圆代工对于资本的要求越来越高,企业的进入以及保持先进制程的门槛也越来越高。截至2013年8月,全球有8英寸晶圆厂的半导体公司约有76家,但拥有12英寸晶圆厂的只有27家。早期投资一座月产能2万片的8英寸厂需花费8亿—10亿美元,到了现在12英寸厂需25亿—30亿,而下一代制程的18英寸厂初步估计至少需投入80亿—100亿美元,能够负担这笔金额的半导体公司除台积电外,只有英特尔、三星电子、格罗方德等少数几家。

对于台积电来说,其最大的对手是英特尔,虽然近几年台积电在制程与技术上都有飞跃式发展,但目前仍与英特尔差上至少1到1.5个世代的技术,约落后1到2年的时间,现在英特尔积极切入晶圆代工领域,对于台积电的威胁远比在后追赶的三星、格罗方德大得多。不过,虽然台积电整体技术尚落后于英特尔,但目前仍然具有三个优势,一是台积电于20纳米制程时的金属导线宽间距(metalpitch)为65纳米,而英特尔于22纳米制程时的金属导线宽间距则为80纳米,相较之下台积电更具密度优势。其次,若就功耗而言,ARM架构的CPU和英特尔的Atom处理器相比,仍旧拥有优势。第三,台积电20纳米制程将于2014年初开始量产,并在2014年下半年放量,仍较英特尔快一个季度左右。

与英特尔或是三星电子相比,作为纯代工厂商的合积电还具有一个优势,就是不会与其客户直接竞争,而这也是一直将手机处理器交给三星电子代工的苹果在近几年极力“去三星化”的主要原因之一。直到A7芯片,三星仍然是苹果iOS设备处理器的唯一代工厂商,但是苹果的A8处理器已经指定台积电为唯一代工厂商。当然,台积电在20纳米制程上的相对成熟也是苹果选择台积电的主要原因。

但是另一方面,由于太过专注于苹果,导致台积电原有的主要客户如超微( AMD)、高通等开始寻求与格罗方德、三星电子合作。一些来自中国大陆额平板电脑芯片厂商也将部分28纳米订单转向价格更为诱人的格罗方德、三星电子。

五、世界半导体产业技术及市场发展趋势

(一)摩尔定律面临瓶颈

当价格不变时,集成电路上可容纳的晶体管数目,约每隔2年便会增加一倍,性能也将提升一倍。换言之,每一美元所能买到的电脑性能,将每隔18个月增加一倍以上。这就是英特尔创始人之一戈登·摩尔提出的摩尔定律。

在摩尔定律的指引下,集成电路的线宽不断缩小,基本上是按每两年缩小至原尺寸的70%的步伐前进。如2007年达到45纳米,2009年达到32纳米,2011年达到22纳米。但是到了2013年的14纳米时开始出现偏差,英特尔原先承诺的量产时间推迟。这反映出摩尔定律或面临瓶颈,集成电路未来的微缩之路难以维持2年的周期。

在集成电路的微缩道路上,28纳米是一个有些特殊的节点,当业界从45纳米向下演进时,跳过了原本公认的32纳米节点,因此该制程的生存周期可能会更长。另外,在大部分情况下,在系统级芯片( SoC)中嵌入静态随机存储器(SRAM)、输入输出端(I/O)及其他逻辑功能时,28纳米的成本最优,而继续向下集成电路的成本很可能反而上升,如果无法降低成本,这将成为摩尔定律发展的瓶颈。目前,28纳米制程主要有两个工艺方向:高性能型(high performance,HP)和低功耗型(low power,LP)。LP低功耗型是最早量产的,不过它并非Gate-Last后栅工艺,还是传统的SiON (氮氧化硅)介质和多晶硅栅极工艺,优点是成本低,工艺简单,适合对性能要求不高的手机和移动设备。而HP才是真正的高介电常数金属闸极( HKMG)  +Gate-Last工艺,又可细分为HP、HPL( Low Power,)、HPM( Moblie)3个方向。HP工艺拥有最好的每瓦性能比,频率可达2吉赫芝以上;HPL的漏电流最低,功耗也更低;HPM主要针对移动领域,频率比HPL更高,功耗也略大一些。就目前而言,从性价比角度讲28纳米可能是最优化的一个制程。对于一般的半导体制造厂而言,是否跟进28纳米之后的工艺制程,还需要综合平衡利弊。

而对于半导体产业中的领先厂家而言,对于摩尔定律的发展也存在着不同看法。英特尔相信半导体产业的摩尔定律可发展至10纳米制程,但台积电却认为摩尔定律即将终止,大概“苟延残喘”5—6年,10纳米不需要极紫外光( EUV)技术,但7纳米若EUV不成熟,会是个大问题。英特尔仍坚持采用193纳米浸液式光刻加上两次图形曝光等辅助技术,于2013年底时推出14纳米的测试芯片,并于2014年开始量产。然而在业界似乎已产生分歧,如台积电从20纳米之后的下一个工艺节点设定为16纳米。

目前,半导体业界中能够继续跟踪14纳米工艺节点的厂商可能还不到10家,包括英特尔、三星、台积电、格罗方得、联电、东芝、海力士、美光等。从长远来看,集成电路产业的发展总是在性能、成本和功耗三者之间做平衡,由市场做出最后的选择。目前尺寸缩小的最大希望在于Fin FET 3D工艺与EUV光刻,现在Fin FET技术已经逐步得到应用,但EUV光刻技术的发展却遭遇到了困难。

这种情况与20世纪80年代的情况类似,最终业界通过逐步采用互补金属氧化物半导体( CMOS)技术来制造内存和逻辑芯片,突破发展瓶颈开创了半导体产业的新纪元,而现在Fin FET 3D工艺似乎同样承载着业界的希望。

(二)可穿戴式设备成半导体厂商新布局重点

目前,可穿戴设备定义非常广泛,这一种类中包含的设备包括健身用跟踪器、智能眼镜、智能手表、内置传感器的衣物,甚至是可以收集服用者数据的可消化智能药丸。通常来说,这类可穿戴设备的初衷并非完全取代智能手机,而是以卫星设备( satellite devices)的形式为这些设备收集、提供大量的有用数据。如果这些设备配备了屏幕的话,它们也可以直接为用户提供一些最基本的应用操作界面。

可穿戴式设备的市场前景十分广阔,据市场研究公司ABI Research的数据,2014年全球可穿戴设备的出货量将超过900万部;IDC认为2014年全世界范围内将超过1900万个可穿戴设备,到2018年,可穿戴设备的装运量复合年增长率将达78.4%,最终达到1.119亿的世界运载量;工业技术研究院( IEK)资料显示,2013年穿戴式设备市场规模约为30亿美元,设备数量贝U约1500万个;而到了2018年其市场规模预计将会突破200亿美元大关,设备数量则会达到19 100万个。

随着个人计算机( PC)设备销量不断下降,智能移动设备的销量虽然仍在增长,其增长速度也已放缓,前景看好的可穿戴式设备已成半导体厂商新的布局重点。2014年各大厂商均有所动作,例如谷歌发布了面向可穿戴终端的基本操作系统Android Wear,该系统将首先在智能手表设备中运行,并在随后逐渐面向所有可穿戴设备开放;英特尔收购了可穿戴设备厂商Basis,并推出了可穿戴芯片Edison,希望在错失移动市场后抓住新的发展机遇;高通和三星电子对专为智能手表等可穿戴设备设计低能耗芯片的创业公司Ineda Systems进行了投资,并且高通表示2014年将会有搭载高通处理器的可穿戴设备出现;博通推出了全球卫星导航系统( GNSS)  SoC芯片BCM4771,专门面向大众市场的低功耗可穿戴设备;联发科展示了专门针对可穿戴设备的Aster2502芯片,并首次提出“胶囊”概念,让可穿戴设备开发者能够快速进行产品设计等等。






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