มุมมองและประเด็นสำคัญของภาคอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ระดับโลก

อินฟอร์เมเทค ดิจิตอล » Recursos » มุมมองและประเด็นสำคัญของภาคอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ระดับโลก

เซมิคอนดักเตอร์ได้กลายเป็นโครงสร้างพื้นฐานที่มองไม่เห็นของเศรษฐกิจดิจิทัล : หากปราศจากพวกมันแล้ว ก็คงไม่มีสมาร์ทโฟน คอมพิวเตอร์ รถยนต์ไฟฟ้า เครือข่าย 5G ศูนย์ข้อมูล หรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อุตสาหกรรมและผู้บริโภคส่วนใหญ่ที่เราใช้ในชีวิตประจำวัน ความสำคัญของพวกมันนั้นยิ่งใหญ่มากจนกลายเป็นทรัพยากรเชิงกลยุทธ์ที่อยู่ใจกลางความตึงเครียดทางภูมิรัฐศาสตร์ที่สำคัญ และโครงการลงทุนด้านเทคโนโลยีของภาครัฐที่ใหญ่ที่สุดในโลก

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ภาคอุตสาหกรรมนี้ได้เผชิญกับความต้องการที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ปัญหาคอขวดด้านอุปทาน ความตึงเครียดทางการค้า และคลื่นการลงทุนระลอกใหม่ทำให้ภาคอุตสาหกรรมนี้ได้รับความสนใจอย่างมาก ในขณะเดียวกัน ปัญญาประดิษฐ์เชิงสร้างสรรค์ ระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม การใช้พลังงานไฟฟ้าในการขนส่ง และการเปลี่ยนผ่านด้านพลังงาน กำลังผลักดันให้จำนวนชิปต่ออุปกรณ์เพิ่มสูงขึ้น การทำความเข้าใจทิศทางของอุตสาหกรรมนี้จึงไม่ใช่เพียงแค่ความอยากรู้อยากเห็นทางเทคโนโลยีเท่านั้น แต่มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับรัฐบาล บริษัท และนักลงทุนที่ต้องการคาดการณ์ความเสี่ยงและโอกาส

การเติบโตและแนวโน้มรายได้ล่าสุดของภาคส่วนนี้

ภาคอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์เผชิญกับความผันผวนจากสถานการณ์โรคระบาดในปี 2023 แต่ปี 2024 ถือเป็นจุดเปลี่ยนสำคัญ โดยยอดขายทั่วโลกแตะระดับประมาณ 607.400 พันล้านดอลลาร์สหรัฐตามการประมาณการของ Statista ซึ่งแสดงให้เห็นถึงการฟื้นตัวอย่างแข็งแกร่งหลังจากการปรับลดสินค้าคงคลังในปีที่ผ่านมา แหล่งข้อมูลต่างๆ เห็นพ้องกันว่าการเติบโตอย่างรวดเร็วนี้ไม่ใช่เพียงชั่วคราว แต่เป็นเพียงจุดเริ่มต้นของวงจรการขยายตัวครั้งใหม่

ภายในปี 2025 องค์กรต่างๆ คาดการณ์ตัวเลขการเติบโตที่ทะเยอทะยานไว้สูง Deloitte คาดการณ์ยอดขายไว้ที่ประมาณ 697.000 พันล้านดอลลาร์ในขณะที่สถิติการค้าเซมิคอนดักเตอร์โลก (WSTS) คาดการณ์ไว้ที่ประมาณ 728.000 พันล้านดอลลาร์ ส่วนการวิเคราะห์ตลาดอื่นๆ ประเมินมูลค่าของภาคส่วนนี้ไว้ที่ประมาณ702.000 พันล้านดอลลาร์ในปี 2025และคาดการณ์ว่าจะสูงถึงเกือบ 951.000 พันล้านดอลลาร์ในปี 2030 โดยมีอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปีประมาณ 6-7% ซึ่งได้รับการสนับสนุนจากการจัดส่งชิปมากกว่าหนึ่งล้านล้านชิ้นต่อปี

มูลค่าตลาดสะท้อนให้เห็นถึงความเชื่อมั่นนี้: มูลค่ารวมของบริษัทผลิตชิปที่ใหญ่ที่สุด 10 แห่งมีมูลค่าเกิน 6,5 ล้านล้านดอลลาร์สหรัฐ ณ สิ้นปี 2024ซึ่งเกือบเป็นสองเท่าของมูลค่าเมื่อปีก่อน อย่างไรก็ตาม การเติบโตนี้ไม่ได้เกิดขึ้นอย่างสม่ำเสมอ: บริษัทที่เกี่ยวข้องกับปัญญาประดิษฐ์เชิงสร้างสรรค์และการประมวลผลประสิทธิภาพสูงเป็นผู้นำในการเติบโตอย่างชัดเจน ในขณะที่กลุ่มธุรกิจแบบดั้งเดิมมีการเติบโตในอัตราที่ค่อนข้างช้ากว่า

โดยทั่วไปแล้ว ตลาดมีความเห็นพ้องกันว่า หากปล่อยให้เป็นเช่นนี้ต่อไปอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์จะเติบโตจนมีมูลค่าถึงหนึ่งล้านล้านดอลลาร์ก่อนสิ้นทศวรรษนี้การขยายตัวนี้ได้รับการสนับสนุนจากการฟื้นตัวของตลาดที่มีความผันผวนตามวัฏจักรเศรษฐกิจ (เช่น คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล สมาร์ทโฟน และยานยนต์) รวมถึงความต้องการที่เพิ่มขึ้นในด้านศูนย์ข้อมูล การประมวลผลแบบเอดจ์ การสื่อสารขั้นสูง และพลังงานหมุนเวียน

การส่งเสริมปัญญาประดิษฐ์และระบบคลาวด์

ปัจจัยขับเคลื่อนที่เห็นได้ชัดที่สุดของวัฏจักรที่ผ่านมาคือการเติบโตอย่างรวดเร็วของปัญญาประดิษฐ์เชิงสร้างสรรค์ (Generative Artificial Intelligence หรือ AI) ซึ่งส่งผลให้ความต้องการชิปประสิทธิภาพสูงสำหรับการฝึกฝนและประมวลผลโมเดลภาษาขนาดใหญ่เพิ่มสูงขึ้น ในปี 2024 ชิปที่เกี่ยวข้องโดยตรงกับ AI เชิงสร้างสรรค์ ( เช่น CPU ของ Intelและโดยเฉพาะอย่างยิ่ง GPU และตัวเร่งความเร็วที่ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับศูนย์ข้อมูล) มียอดขายเกิน 125.000 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ และคาดการณ์ว่าจะสูงกว่า 150.000 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2025

ผู้ให้บริการคลาวด์และไฮเปอร์สเกลรายใหญ่กำลังเพิ่มการลงทุนด้านGPU, ตัวเร่งความเร็ว AI และหน่วยความจำแบนด์วิดท์สูง (HBM)อย่างหนัก ส่งผลให้โรงงานผลิตชิปอย่าง TSMC ต้องผลิตเวเฟอร์สำหรับการประมวลผลประสิทธิภาพสูงในปริมาณสูงสุดเป็นประวัติการณ์ TSMC เองคาดการณ์ว่าโปรเซสเซอร์ AI อาจคิดเป็นสัดส่วนประมาณหนึ่งในห้าของรายได้ภายในไม่กี่ปีข้างหน้า ซึ่งจะส่งผลกระทบอย่างมากต่ออุตสาหกรรมโดยรวม

กระแสความนิยม AI นี้ไม่ได้จำกัดอยู่แค่ในศูนย์ข้อมูลเท่านั้น แต่กำลังขยายไปยังส่วนปลายของเครือข่ายมากขึ้นเรื่อยๆ สมาร์ทโฟน อุปกรณ์สวมใส่ อุปกรณ์ IoT และเครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้านอัจฉริยะต่างก็เริ่มนำหน่วยประมวลผลประสาทเทียม (NPU) และชิป ASIC พลังงานต่ำ มา ใช้ ซึ่งสามารถรันโมเดลการเรียนรู้ของเครื่องบนอุปกรณ์ได้ ช่วยเพิ่มความเป็นส่วนตัวและลดความหน่วงเมื่อเทียบกับระบบคลาวด์

การผสานรวมของหน่วยประมวลผล หน่วยความจำ และโครงสร้างพื้นฐาน กำลังสร้างความเชี่ยวชาญเฉพาะด้านใหม่ๆ ขึ้นมา: หน่วยความจำ HBM กลายเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับตัวเร่งความเร็ว AIในขณะที่ศูนย์ข้อมูลกำลังออกแบบสถาปัตยกรรมด้านพลังงานและการระบายความร้อนใหม่ (โดยมักใช้ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลว) เพื่อรองรับความหนาแน่นของพลังงานหลายกิโลวัตต์ต่อแร็ค สิ่งนี้ยังผลักดันความต้องการวงจรรวมการจัดการพลังงานขั้นสูง เซ็นเซอร์ความร้อน และส่วนประกอบพลังงานรุ่นใหม่ด้วย

วัฏจักรของอุตสาหกรรม ลักษณะที่เป็นวัฏจักร และบทบาทของตลาดปลายทาง

นอกเหนือจากการเติบโตของปัญญาประดิษฐ์ (AI) แล้ว ภาคอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ยังคง เติบโตอย่างต่อ เนื่องในอัตราที่สูงกว่า GDP โลกเนื่องจากผลิตภัณฑ์รุ่นใหม่แต่ละรุ่นมีการใช้ชิปมากกว่ารุ่นก่อนหน้า ปริมาณเซมิคอนดักเตอร์ในรถยนต์ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค เครื่องจักรกลอุตสาหกรรม และอุปกรณ์โทรคมนาคมยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ทำให้ไมโครชิปเป็นกระดูกสันหลังที่แท้จริงของสังคมดิจิทัล

อย่างไรก็ตาม อุตสาหกรรมนี้เป็นอุตสาหกรรมที่มีวัฏจักรขึ้นลงอย่างมาก และอ่อนไหวต่อความไม่สมดุลของอุปสงค์และอุปทาน การสร้างโรงงานที่ทันสมัยต้องใช้เวลาหลายปีและต้องใช้เงินลงทุนหลายหมื่นล้าน ทำให้การส่งมอบกำลังการผลิตเพิ่มเติมสู่ตลาดล่าช้า ซึ่งนำไปสู่วัฏจักรของการขาดแคลนและอุปทานล้นตลาดซ้ำแล้วซ้ำเล่า ส่งผลกระทบต่อราคาและผลการดำเนินงานของตลาดหุ้นของบริษัทในภาคส่วนนี้

ในปี 2023 เกิดการปรับตัวขึ้นหลังจากสินค้าคงคลังสะสมเพิ่มขึ้นหลังการระบาดใหญ่โดยเฉพาะในกลุ่มผลิตภัณฑ์ เช่น หน่วยความจำ คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล และสมาร์ทโฟน ส่งผลให้ยอดขายลดลงเมื่อเทียบกับปี 2022 (ลดลงประมาณ 70.000 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ ตามข้อมูลของ Statista) การปรับตัวนี้ค่อยๆ ผ่อนคลายลงตลอดปี 2024 โดยมีสัญญาณของการปรับปรุงในส่วนของหน่วยความจำ DRAM และ NAND และการฟื้นตัวอย่างค่อยเป็นค่อยไปในกลุ่มอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค

ข้อมูลจากสมาคมอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ชี้ให้เห็นว่าภาคอุตสาหกรรมนี้กำลังอยู่ในช่วงการเติบโตที่เร่งตัวขึ้นภายในวัฏจักรซึ่งโดยปกติแล้วมักสอดคล้องกับผลการดำเนินงานของตลาดหุ้นที่ค่อนข้างดี อย่างไรก็ตาม ดัชนี SOX Equal Weighted Index ซึ่งติดตามบริษัทขนาดใหญ่ในภาคอุตสาหกรรมนี้ ลดลงมากกว่า 20% จากระดับสูงสุดเมื่อเร็วๆ นี้ สะท้อนให้เห็นถึงความกังวลของตลาดเกี่ยวกับความแข็งแกร่งและความยั่งยืนของการฟื้นตัว

จนถึงขณะนี้ วงจรเศรษฐกิจถูกครอบงำอย่างมากโดยปัญญาประดิษฐ์ (AI) ในขณะที่ภาคส่วนสำคัญอื่นๆ เช่น สมาร์ทโฟน คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล อุปกรณ์อุตสาหกรรม และยานยนต์ แสดงให้เห็นถึงการฟื้นตัวที่ช้ากว่าเล็กน้อย ภาคยานยนต์ซึ่งได้รับผลกระทบอย่างรุนแรงจากปัญหาคอขวดด้านชิปในช่วงการระบาดใหญ่ ยังคงอยู่ในระหว่างกระบวนการปรับลดสินค้าคงคลังแม้ว่าแนวโน้มจะชี้ไปสู่การทรงตัวอย่างค่อยเป็นค่อยไปก็ตาม

ปัจจัยที่ขับเคลื่อนอุปสงค์เชิงโครงสร้าง

เมื่อมองในระยะกลางและระยะยาว ความต้องการเซมิคอนดักเตอร์ได้รับการสนับสนุนจากแรงผลักดันทางเทคโนโลยีและเศรษฐกิจที่สำคัญ หลาย ประการ การแพร่หลายของแอปพลิเคชัน AI และแมชชีนเลิร์นนิง ทั้งในระบบคลาวด์และที่อุปกรณ์ปลายทาง กำลังผลักดันการบริโภคชิปตรรกะและหน่วยความจำประสิทธิภาพสูง รายงาน WSTS คาดการณ์การเติบโตแบบเลขสองหลักเมื่อเทียบกับปีก่อนหน้า (ประมาณ 37% สำหรับตรรกะและ 20% สำหรับหน่วยความจำในช่วงครึ่งแรกของปี 2025) ซึ่งได้รับการสนับสนุนจากโครงสร้างพื้นฐานของศูนย์ข้อมูลและแอปพลิเคชัน AI ขั้นสูงรุ่นแรกๆ

นอกจากนี้ยังมีแนวโน้มอื่นๆ อีก เช่น การขยายเครือข่าย 5G และการทดลองใช้ 6G ในช่วงแรกการใช้งานคลาวด์คอมพิวติ้งอย่างแพร่หลาย การใช้งานเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมที่ใช้ IoT และการใช้พลังงานไฟฟ้าในระบบขนส่งอย่างแพร่หลาย เทคโนโลยีเหล่านี้แต่ละอย่างล้วนต้องการส่วนประกอบที่ซับซ้อน เช่น ชิปอนาล็อก แหล่งจ่ายไฟ เซ็นเซอร์ โปรเซสเซอร์ และหน่วยความจำ

รถยนต์เป็นตัวอย่างสำคัญของการเปลี่ยนแปลงกระบวนทัศน์นี้: ปัจจุบันชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์คิดเป็นประมาณ40% ของต้นทุนทั้งหมดของรถยนต์เครื่องยนต์สันดาปและตัวเลขนี้จะเพิ่มสูงขึ้นไปอีกในรถยนต์ไฟฟ้าและรุ่นที่มีระบบช่วยเหลือผู้ขับขี่ขั้นสูง (ADAS) รถยนต์ไฟฟ้าและระบบขับขี่อัตโนมัติระดับ 2+ ขึ้นไปนั้นมีการใช้สารกึ่งตัวนำกำลังสูงเพิ่มเติม (ซิลิคอนคาร์ไบด์ แกลเลียมไนไตรด์) โปรเซสเซอร์ประสิทธิภาพสูงสำหรับการรวมข้อมูลจากเซ็นเซอร์ และชิปเฉพาะสำหรับความปลอดภัยในการทำงาน

การเปลี่ยนผ่านด้านพลังงานยังเพิ่มความสำคัญของเซมิคอนดักเตอร์กำลังสูงในอินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลม รวมถึงระบบจัดเก็บพลังงานส่วนประกอบเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานและลดการสูญเสียในการแปลงและการจัดการพลังงาน ทั้งในการผลิตพลังงานหมุนเวียนและโครงข่ายไฟฟ้าอัจฉริยะ

การรวมกันของปัจจัยเหล่านี้บ่งชี้ถึงอุปสงค์เชิงโครงสร้างที่เพิ่มขึ้นอย่างมั่นคง แม้ว่าจะไม่ใช่ว่าจะปราศจากความผันผวนก็ตาม การเติบโตที่พุ่งสูงขึ้นอย่างรวดเร็วอาจสร้างความตึงเครียดให้กับห่วงโซ่อุปทานในขณะที่การเข้ามาของกำลังการผลิตใหม่จำนวนมากพร้อมกันอาจนำไปสู่ภาวะอุปทานล้นตลาดและแรงกดดันด้านราคาที่ลดลง ดังที่เคยเกิดขึ้นแล้วในปี 2023

การสนับสนุนจากภาครัฐ การย้ายถิ่นฐาน และความเสี่ยงจากกำลังการผลิตที่มากเกินไป

ความสำคัญเชิงกลยุทธ์ของเซมิคอนดักเตอร์ทำให้รัฐบาลในประเทศเศรษฐกิจหลัก ๆ เปิดตัวโครงการจูงใจที่ไม่เคยมีมาก่อนเพื่อเสริมสร้างการผลิตภายในประเทศ กระจายห่วงโซ่อุปทาน และลดการพึ่งพาเอเชีย

ในสหภาพยุโรปกฎหมายที่เรียกว่า European Chip Actได้ระดมเงินทุนประมาณ 43.000 พันล้านยูโรโดยมีเป้าหมายที่จะเพิ่มส่วนแบ่งของสหภาพยุโรปในตลาดโลกเป็นสองเท่า หรือ 20% ภายในปี 2030 บรัสเซลส์ต้องการสร้างระบบนิเวศที่ยืดหยุ่นมากขึ้น สนับสนุนโรงงานที่ทันสมัย ​​และเสริมสร้างตำแหน่งของยุโรปในกลุ่มอุตสาหกรรมที่แข็งแกร่งอยู่แล้ว เช่น ยานยนต์ อุตสาหกรรม และสารกึ่งตัวนำแบบผสม (ซิลิคอนคาร์ไบด์ แกลเลียมไนไตรด์) ที่มุ่งเน้นพลังงานหมุนเวียน

ในสหรัฐอเมริกา กฎหมาย CHIPS and Science Act ที่ผ่านการอนุมัติในปี 2022 ได้จัดสรรเงินทุนโดยตรงประมาณ 52.000 พันล้านดอลลาร์ และมาตรการจูงใจทางภาษีมากกว่า 100.000 พันล้านดอลลาร์เพื่อฟื้นฟูการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ภายในประเทศ และสนับสนุนโครงการขนาดใหญ่สำหรับโรงงานผลิตชิปตรรกะ หน่วยความจำ และบรรจุภัณฑ์ขั้นสูง คาดการณ์ว่า เมื่อรวมกับการลงทุนจากภาคเอกชนแล้ว เงินลงทุนทั้งหมดที่ประกาศในรัฐต่างๆ มีมูลค่าเกิน 540.000 พันล้านดอลลาร์แล้ว

อินเดียได้เข้าร่วมการแข่งขันนี้ด้วยโครงการจูงใจที่ทะเยอทะยานเพื่อดึงดูดการลงทุนในการผลิต บรรจุภัณฑ์ และการทดสอบชิป (OSAT)ตัวอย่างที่เห็นได้ชัดคือแผนของ Micron ที่จะเปิดโรงงานประกอบและทดสอบ DRAM และ NAND ในรัฐคุชราต ซึ่งสอดคล้องกับกลยุทธ์ของประเทศในการลดการนำเข้าและมุ่งมั่นที่จะเป็นผู้เล่นสำคัญในห่วงโซ่อุปทานเซมิคอนดักเตอร์ระดับโลก

ในส่วนของจีนนั้น กำลังผลักดันแผนงาน “Made in China 2025” ด้วยการสนับสนุนอย่างแข็งแกร่งจากภาครัฐสำหรับโรงงานในประเทศ การพัฒนาเครื่องมือ EDA ภายในประเทศ และการสร้างขีดความสามารถในกระบวนการผลิตที่เติบโตเต็มที่ (28 นาโนเมตรขึ้นไป) ในขณะเดียวกันก็ต้องรับมือกับข้อจำกัดที่เพิ่มขึ้นในการนำเข้าอุปกรณ์และซอฟต์แวร์ขั้นสูงจากสหรัฐอเมริกาและประเทศพันธมิตร

การใช้มาตรการกระตุ้นเศรษฐกิจนี้มีสองด้าน ด้านหนึ่งคือช่วยกระจายการผลิตไปในเชิงภูมิศาสตร์และลดความเสี่ยงที่เกิดจากการกระจุกตัวมากเกินไปในเอเชียตะวันออก อีกด้านหนึ่งคือ มีความเสี่ยงที่กำลังการผลิตใหม่จะเติบโตเร็วกว่าความต้องการที่แท้จริง ทำให้เกิดภาวะกำลังการผลิตล้นเกิน แรงกดดันต่ออัตรากำไร และสงครามราคาในบางสายผลิตภัณฑ์

ความตึงเครียดทางภูมิศาสตร์การเมืองและการควบคุมการส่งออก

ความเป็นผู้นำในด้านเซมิคอนดักเตอร์ได้กลายเป็นประเด็นสำคัญในการแข่งขันทางเทคโนโลยีระหว่างสหรัฐอเมริกาและจีนซึ่งส่งผลโดยตรงต่อโครงสร้างตลาด การควบคุมการส่งออกของสหรัฐฯ ในหลายรอบได้จำกัดไม่เพียงแต่การขายชิป AI และซูเปอร์คอมพิวเตอร์ขั้นสูงให้กับบริษัทจีนเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการจัดหาอุปกรณ์การผลิต เครื่องมือวัด ซอฟต์แวร์วิเคราะห์การออกแบบอิเล็กทรอนิกส์ (EDA) และบริการบำรุงรักษาด้วย

เนเธอร์แลนด์ได้เพิ่มความเข้มงวดในการควบคุมเครื่องจักรสำหรับการพิมพ์ภาพด้วยแสงความละเอียดสูง (Deep Lithography) และเครื่องพิมพ์อัลตราไวโอเลตแบบเข้มข้น (EUV) บางประเภท ซึ่งส่งผลกระทบต่อซัพพลายเออร์รายสำคัญ เช่น ASML ในขณะที่ประเทศตะวันตกอื่นๆ กำลังกำหนดข้อกำหนดด้านใบอนุญาตสำหรับการส่งออกอุปกรณ์ที่สำคัญ มาตรการเหล่านี้ทำให้บริษัทจีนหลายสิบแห่งต้องเผชิญกับอุปสรรคด้านใบอนุญาตเพิ่มเติมเร่งโครงการทดแทนในประเทศ และเปลี่ยนแปลงกลยุทธ์การจัดซื้อของผู้ผลิตชิปรายใหญ่

ความตึงเครียดทางภูมิรัฐศาสตร์ยังปรากฏให้เห็นอย่างชัดเจนในสถานการณ์ที่ไต้หวัน ซึ่งเป็นศูนย์กลางการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ขั้นสูงระดับโลก โดยผ่านทางบริษัท TSMC เกาะแห่งนี้มีส่วนแบ่งการส่งออกเซมิคอนดักเตอร์ล้ำสมัยประมาณสามในห้าของโลกซีอีโอของบริษัทเองได้เตือนว่าความขัดแย้งทางทหารในภูมิภาคนี้อาจทำให้การผลิตหยุดชะงัก ซึ่งจะส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อเศรษฐกิจโลก

ในทางปฏิบัติ บริษัทข้ามชาติในภาคส่วนนี้กำลังตอบสนองด้วยกลยุทธ์การจัดหาจากสองแหล่ง การวางแผนการผลิตสำรองในภูมิภาคต่างๆและการเพิ่มทรัพยากรที่จัดสรรให้กับการปฏิบัติตามกฎระเบียบและการบริหารความเสี่ยง การแบ่งแยกกฎระเบียบนี้เพิ่มต้นทุนในการประสานงาน ทำให้การกำหนดมาตรฐานซับซ้อนขึ้น และอาจทำให้การเปิดตัวผลิตภัณฑ์บางอย่างที่ต้องพึ่งพาห่วงโซ่อุปทานระดับโลกนั้นล่าช้าออกไป

แนวโน้มเทคโนโลยีที่สำคัญ: โหนด, ชิปเล็ต และลิโทกราฟี

ในด้านเทคโนโลยี ภาคส่วนนี้กำลังก้าวไปในสองทิศทาง: ด้านหนึ่งคือการแข่งขันเพื่อพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตที่ทันสมัยที่สุด (3 นาโนเมตร 2 นาโนเมตร และต่ำกว่า 2 นาโนเมตร)ในอีกด้านหนึ่งคือการใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีการผลิตที่พัฒนาแล้ว ซึ่งยังคงมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับแอปพลิเคชันด้านอนาล็อก พลังงาน และไมโครคอนโทรลเลอร์

ประมาณปี 2024 กระบวนการผลิต 5 นาโนเมตรคิดเป็นสัดส่วนมากกว่าหนึ่งในสามของรายได้จากการผลิตชิป ในขณะที่แพลตฟอร์ม 3 นาโนเมตรเริ่มได้รับความนิยมมากขึ้น โดยมีสัดส่วนใกล้เคียง 20% ของรายได้ของ TSMC กลุ่มแรกที่นำเทคโนโลยีเหล่านี้มาใช้คือโปรเซสเซอร์สำหรับแอปพลิเคชันสมาร์ทโฟนระดับไฮเอนด์และ SoC ที่เน้นด้าน AI ส่วนภาคยานยนต์ซึ่งมีความเข้มงวดมากกว่าเนื่องจากข้อกำหนดด้านการรับรองคุณภาพและความปลอดภัยในการใช้งาน จะทยอยนำมาใช้เมื่อไลบรารีต่างๆ เสร็จสมบูรณ์และกระบวนการผลิตได้รับการตรวจสอบแล้ว

โครงสร้างชิปที่มีขนาดมาตรฐาน (28 นาโนเมตรขึ้นไป) ยังคงมีประสิทธิภาพดีเยี่ยม ด้วยเทคโนโลยีการจัดการพลังงาน ไมโครคอนโทรลเลอร์ และวงจรหน้าคลื่นความถี่วิทยุ (RF front-end ) ซึ่งหัวใจสำคัญอยู่ที่ประสิทธิภาพด้านอนาล็อก ความทนทาน และต้นทุน มากกว่าความหนาแน่นของทรานซิสเตอร์ โรงงานผลิตชิปอย่าง GlobalFoundries, UMC และ SMIC กำลังใช้ประโยชน์จากความต้องการนี้ด้วยกระบวนการผลิตที่ได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับคลื่นความถี่วิทยุ หน่วยความจำแบบไม่ลบเลือนในระบบฝังตัว และแอปพลิเคชันเฉพาะด้าน

การเปลี่ยนแปลงกระบวนทัศน์ที่สำคัญคือการนำสถาปัตยกรรมแบบชิปเล็ตและการบรรจุภัณฑ์ขั้นสูงมาใช้ แทนที่จะออกแบบชิปขนาดใหญ่ชิ้นเดียว ผู้ผลิตเริ่มประกอบชิปซิลิคอนเฉพาะทางหลายๆ ชิ้น (ซีพียู, จีพียู, ตัวเร่งความเร็ว, บล็อกรักษาความปลอดภัย) เข้าไว้ในแพ็คเกจเดียว โดยเชื่อมต่อกันโดยใช้มาตรฐานต่างๆ เช่น UCIe ซึ่งจะช่วยลดต้นทุนการพัฒนา ปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิต และทำให้การออกแบบมีความยืดหยุ่นมากขึ้น

ในอุตสาหกรรมการพิมพ์หิน การนำอุปกรณ์ EUV ที่มีค่ารูรับแสงสูงมาใช้งานถือเป็นหนึ่งในอุปสรรคสำคัญในการเข้าสู่ตลาดเนื่องจากเครื่องแต่ละเครื่องมีราคาสูงถึงประมาณ 380 ล้านดอลลาร์สหรัฐ และต้องการสถานที่ปฏิบัติงานที่มีความเชี่ยวชาญสูง ตั้งแต่พื้นที่มีความแข็งแรงสูง ไปจนถึงระบบน้ำและไฟฟ้าที่เสถียร ความท้าทายนี้ไม่ใช่แค่ด้านเทคนิค แต่ยังรวมถึงด้านเศรษฐกิจด้วย ซึ่งจำกัดการเข้าถึงให้เฉพาะผู้เล่นไม่กี่รายที่มีเงินทุนสนับสนุนเพียงพอเท่านั้น

การแบ่งส่วนตลาดและรูปแบบธุรกิจ

เมื่อพิจารณาอุตสาหกรรมตามประเภทของอุปกรณ์วงจรรวม (Integrated Circuits หรือ ICD) คิดเป็นสัดส่วนมากกว่า 80% ของรายได้โดยมีปัจจัยขับเคลื่อนหลักคือ CPU, GPU, หน่วยความจำ และวงจรลอจิกความหนาแน่นสูง คาดว่ากลุ่มนี้จะเติบโตอย่างต่อเนื่องประมาณ 6-7% ต่อปี โดยได้รับการสนับสนุนจากศูนย์ข้อมูล แพลตฟอร์ม AI อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์ และระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม

สารกึ่ง ตัวนำแบบแยกชิ้น (ไดโอด ทรานซิสเตอร์กำลัง ไทริสเตอร์) แม้จะมีส่วนแบ่งในตลาดน้อยกว่าเมื่อพิจารณาจากมูลค่า แต่ก็มีความสำคัญอย่างยิ่งในการควบคุมแรงดันไฟฟ้า การขับเคลื่อนมอเตอร์ และการสวิตช์ความถี่วิทยุการเกิดขึ้นของวัสดุต่างๆ เช่น ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) และแกลเลียมไนไตรด์ (GaN) กำลังเปลี่ยนการใช้งานแรงดันสูงไปสู่โซลูชันที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น เช่น อินเวอร์เตอร์สำหรับระบบขับเคลื่อนและเครื่องชาร์จเร็วสำหรับรถยนต์ไฟฟ้า

อุปกรณ์อิเล็กโทรออปติก (LED, เลเซอร์, เซ็นเซอร์ภาพ, ออปโตคัปเปลอร์) ได้รับประโยชน์จากการใช้งานกล้องสำหรับระบบวิชั่นของเครื่องจักร, LiDAR ในรถยนต์, การสื่อสารด้วยแสง และการใช้งานด้านแสงสว่างขั้นสูง เซ็นเซอร์และอุปกรณ์ MEMS (ความดัน, สนามแม่เหล็ก, มาตรวัดความเร่ง, ไจโรสโคป, อุณหภูมิ) กำลังเติบโตควบคู่ไปกับอินเทอร์เน็ตของสิ่งต่างๆ ในภาคอุตสาหกรรม (IoT), ระบบอัตโนมัติในกระบวนการผลิต และระบบตรวจสอบแบบเรียลไทม์

จากมุมมองของโมเดลธุรกิจ บริษัทที่ไม่มีโรงงานผลิตเป็นของตัวเอง (fabless companies) มีส่วนแบ่งรายได้มากกว่าสองในสามแล้ว โดยใช้ประโยชน์จากความคล่องตัวในการออกแบบและการมุ่งเน้นไปที่แอปพลิเคชันเฉพาะกลุ่ม ในขณะที่ว่าจ้างโรงงานผลิตเฉพาะทางภายนอก แนวทางนี้เหมาะสมอย่างยิ่งกับกระแสของชิปเล็ตและบรรจุภัณฑ์ขั้นสูง ซึ่งสามารถรวมทรัพย์สินทางปัญญาจากผู้จำหน่ายหลายรายเข้าไว้ในผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายเพียงชิ้นเดียวได้

ในส่วนของผู้ผลิตแบบครบวงจร (IDMs) นั้น ยังคงรักษาตำแหน่งที่แข็งแกร่งในด้านหน่วยความจำ โปรเซสเซอร์ x86 อุปกรณ์แปลงไฟ และยานยนต์ แม้ว่าหลายรายกำลังนำรูปแบบไฮบริดมาใช้ โดยผสมผสานความสามารถภายในองค์กรเข้ากับบริการจากโรงงานผลิตภายนอก การหลอมรวมนี้กำลังทำให้ขอบเขตดั้งเดิมระหว่างนักออกแบบและผู้ผลิตเริ่มเลือนลางลง

ภาพรวมระดับภูมิภาค: เอเชียแปซิฟิก อเมริกาเหนือ และยุโรป

ในเชิงภูมิศาสตร์ ภูมิภาคเอเชียแปซิฟิกจะยังคงเป็นศูนย์กลางของตลาดเซมิคอนดักเตอร์ต่อไปอีกหลายปีข้างหน้า ในปี 2024 ภูมิภาคนี้มีส่วนแบ่งรายได้มากกว่าสี่ในห้าของรายได้ทั่วโลก และคาดว่าจะยังคงครองส่วนแบ่งส่วนใหญ่ไว้จนถึงปี 2030 โดยมีอัตราการเติบโตใกล้เคียง 7% ต่อปี

จีน ญี่ปุ่น เกาหลีใต้ ไต้หวัน และอินเดีย ต่างมีบทบาทที่แตกต่างกันภายในระบบนิเวศนี้ จีนเป็นผู้นำในการขยายเครือข่ายเทคโนโลยีที่พัฒนาแล้ว และการสร้างศูนย์ข้อมูลและเครือข่าย 5G โดยได้รับการสนับสนุนจากนโยบายการทดแทนการนำเข้าและโครงการใช้จ่ายด้านโครงสร้างพื้นฐานดิจิทัลขนาดใหญ่ ญี่ปุ่นยังคงรักษาตำแหน่งในฐานะผู้จัดหาวัสดุที่มีความแม่นยำสูง เวเฟอร์ และสารเคมีที่สำคัญและยังคงมีบทบาทสำคัญในกลุ่มเซ็นเซอร์และพลังงาน เกาหลีใต้เป็นผู้นำด้าน DRAM และ NAND ที่ล้ำสมัย ในขณะที่ไต้หวันมุ่งเน้นไปที่เทคโนโลยีการผลิตชิป 3 นาโนเมตรและ 5 นาโนเมตรขั้นสูง

อินเดียกำลังก้าวขึ้นมาเป็นศูนย์กลางการผลิตและการประกอบ โดยได้รับการสนับสนุนจากภาครัฐตลอดทั้งห่วงโซ่คุณค่า ตั้งแต่การออกแบบไปจนถึงการบรรจุภัณฑ์ โดยมุ่งหวังที่จะใช้ประโยชน์จากการนำเข้าชิปที่เพิ่มขึ้น และดึงดูดการลงทุนจากบริษัทข้ามชาติขนาดใหญ่ โครงการริเริ่มเหล่านี้มีเป้าหมายเพื่อสร้าง เครือข่ายระดับภูมิภาคที่สมดุลมากขึ้น และพึ่งพา ประเทศใดประเทศหนึ่งน้อยลง

ในอเมริกาเหนือ การผสมผสานระหว่างแรงจูงใจจากภาครัฐและความเชี่ยวชาญด้านการออกแบบกำลังกระตุ้นให้โครงการโรงงานในประเทศกลับมาเฟื่องฟูอีกครั้ง ผู้เล่นรายใหญ่ในอุตสาหกรรมได้ประกาศการลงทุนในโรงงานผลิตชิปประมวลผล หน่วยความจำ และบรรจุภัณฑ์ขั้นสูงแห่งใหม่ในสหรัฐอเมริกา โดยมักมาพร้อมกับโครงการฝึกอบรมที่ร่วมมือกับมหาวิทยาลัยและศูนย์วิจัย ภูมิภาคนี้ยังคงมีส่วนแบ่งมากกว่าครึ่งหนึ่งของยอดขายทั่วโลกของบริษัทที่ไม่มีโรงงานผลิตเป็นของตัวเอง

ในส่วนของยุโรปนั้น กำลังสร้างกลยุทธ์"ความเป็นอิสระเชิงกลยุทธ์แบบเปิด " โดยมุ่งเสริมสร้างตำแหน่งของตนในภาคส่วนที่ตนมีความสามารถในการแข่งขันอยู่แล้ว ได้แก่ ยานยนต์ อุตสาหกรรม พลังงานหมุนเวียน และชิปเพื่อการป้องกันประเทศ ประเทศต่างๆ เช่น เยอรมนี ฝรั่งเศส และเนเธอร์แลนด์ กำลังดึงดูดโครงการที่เน้นอุปกรณ์ไฟฟ้า SiC และ GaN รวมถึงอุปกรณ์การพิมพ์หินและอุปกรณ์การผลิตอื่นๆ

ตลาดเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้า: เน้นที่เอเชียและอเมริกาเหนือ

ภายใต้กลุ่มผลิตภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์อุปกรณ์กำลังไฟฟ้ากำลังได้รับความสำคัญเพิ่มมากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในบริบทของการใช้พลังงานไฟฟ้าในภาคการขนส่งและการเปลี่ยนผ่านด้านพลังงาน คาดว่าภายในปี 2035 ภูมิภาคเอเชียแปซิฟิกจะครองส่วนแบ่งรายได้มากกว่า 42% ในกลุ่มผลิตภัณฑ์เฉพาะนี้ เนื่องจากการผลิตรถยนต์ไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นในจีน ญี่ปุ่น และอินเดีย รวมถึงการขยายเครือข่าย 5G อย่างกว้างขวาง

จีนกำลังผสานการขยายโครงสร้างพื้นฐาน 5G เข้ากับการก่อสร้างศูนย์ข้อมูลและการเร่งการเปลี่ยนผ่านสู่ระบบดิจิทัลของเศรษฐกิจ ซึ่งต้องการโซลูชันเซมิคอนดักเตอร์พลังงานขั้นสูงเพื่อจัดการการจ่ายพลังงานในสถานีฐานและแพลตฟอร์มคลาวด์อย่างมีประสิทธิภาพ ความพยายามนี้ได้รับการสนับสนุนจากมาตรการจูงใจของภาครัฐที่มุ่งเสริมสร้างความเป็นอิสระทางเทคโนโลยีเมื่อเผชิญกับข้อจำกัดจากภายนอก

อินเดียกำลังใช้ประโยชน์จากข้อตกลงเชิงกลยุทธ์กับบริษัทระหว่างประเทศรายใหญ่เพื่อสร้างฐานอุตสาหกรรมในประเทศสำหรับการประกอบและทดสอบชิปประมวลผลกำลังไฟฟ้า ซึ่งสอดคล้องกับเป้าหมายในการลดการพึ่งพาการนำเข้าและก้าวขึ้นเป็นผู้เล่นสำคัญในห่วงโซ่คุณค่าระดับโลก ความพยายามนี้มุ่งเน้นไปที่เครื่องใช้ไฟฟ้าสำหรับผู้บริโภค ยานยนต์ และโทรคมนาคม

ในอเมริกาเหนือ ตลาดเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้ากำลังเติบโตควบคู่ไปกับการนำระบบช่วยเหลือการขับขี่ขั้นสูง (ADAS) และรถยนต์ไฟฟ้ามาใช้ ผู้ผลิตรถยนต์กำลังเร่งการเปลี่ยนผ่านไปสู่รถยนต์ไฟฟ้าและคุณสมบัติการขับขี่อัตโนมัติ ส่งผลให้ปริมาณชิป SiC และ GaN ต่อคันเพิ่มขึ้นอย่างมาก ในขณะเดียวกัน โครงการต่างๆ เช่น โครงการของ Bosch ในแคลิฟอร์เนีย ซึ่งได้รับการสนับสนุนจากเงินอุดหนุนจากภาครัฐ กำลังช่วยเสริมสร้างการผลิตเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าในท้องถิ่นสำหรับแอปพลิเคชันด้านการขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า

แคนาดาโดดเด่นในด้านการลงทุนด้านการวิจัยและพัฒนา และโครงการความร่วมมือต่างๆ ที่มุ่งเสริมสร้างศักยภาพในการออกแบบและการผลิตชิ้นส่วนขั้นสูง โดยมุ่งหวังที่จะมีบทบาทสำคัญมากขึ้นในเครือข่ายจัดหาไมโครชิประดับโลก โดยเฉพาะอย่างยิ่งผ่านโครงการความร่วมมือระหว่างสถาบันการศึกษาและอุตสาหกรรม

ความท้าทายด้านบุคลากร ต้นทุน และลักษณะเชิงกลยุทธ์

หนึ่งในอุปสรรคที่ไม่ค่อยปรากฏให้เห็นแต่มีความสำคัญมากที่สุดคือการขาดแคลนบุคลากรที่มีทักษะในด้านการออกแบบชิป วิศวกรรมกระบวนการผลิตระดับต่ำกว่า 5 นาโนเมตร การบรรจุภัณฑ์ขั้นสูง และการจัดการโรงงานทั่วโลกบริษัทหลายแห่งรายงานว่าประสบปัญหาเพิ่มมากขึ้นในการดึงดูดและรักษาบุคลากรที่มีคุณสมบัติเหมาะสม ซึ่งอาจขัดขวางการดำเนินงานตามแผนงานด้านเทคโนโลยีที่ท้าทาย

นอกจากนี้ ยังมีการลงทุนและค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานมหาศาลของโรงงานถลุงโลหะที่ทันสมัย ​​โดยแต่ละโรงงานอาจมีมูลค่าเกิน 20.000 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ อุตสาหกรรมนี้ยังเผชิญกับข้อจำกัดด้านทรัพยากรที่เพิ่มขึ้น เช่น น้ำและพลังงาน ในบางกลุ่มโรงงานถลุงโลหะ ซึ่งยิ่งเพิ่มแรงกดดันในด้านความยั่งยืนและความยืดหยุ่น

แม้จะมีข้อท้าทายเหล่านี้ แต่ภาคส่วนนี้ยังคงมีลักษณะโครงสร้างที่น่าสนใจ: ในหลายๆ ส่วนสำคัญ เช่น การพิมพ์หิน อุปกรณ์การผลิต และวัสดุที่สำคัญ มีโครงสร้างตลาดแบบผูกขาดโดยมีผู้ผลิตชั้นนำเพียงไม่กี่รายและอุปสรรคในการเข้าสู่ตลาดที่สูงมาก ในขณะเดียวกัน ความซับซ้อนที่เพิ่มขึ้นของกระบวนการผลิตชิปขั้นสูงก็ยิ่งเสริมความได้เปรียบในการแข่งขันของผู้ที่อยู่ในแถวหน้าอยู่แล้ว

การผสมผสานระหว่างเนื้อหาทางเทคโนโลยีขั้นสูง ความสำคัญเชิงภูมิรัฐศาสตร์ และบทบาทสำคัญในการเปลี่ยนผ่านสู่ดิจิทัลและความมั่นคง (รวมถึงความปลอดภัยทางไซเบอร์และการป้องกันประเทศ) ทำให้อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์เป็นอุตสาหกรรมที่สำคัญยิ่งต่ออธิปไตยทางเทคโนโลยีของประเทศดังนั้น การสนับสนุนจากภาครัฐและโครงการนวัตกรรมจึงมีลักษณะระยะยาวและโดยทั่วไปจะได้รับการคุ้มครองจากความผันผวนทางการเมืองในระยะสั้น

ภูมิทัศน์ที่กำลังเกิดขึ้นใหม่นี้มีความท้าทายแต่ก็มีศักยภาพสูงมาก: ด้วยปัญญาประดิษฐ์ (AI), ระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม, การใช้พลังงานไฟฟ้าในภาคการขนส่ง และการเปลี่ยนผ่านด้านพลังงานที่กำลังได้รับแรงผลักดัน ตัวบ่งชี้ทั้งหมดชี้ให้เห็นถึงการเติบโตอย่างต่อเนื่องและยั่งยืนของความต้องการเซมิคอนดักเตอร์ แม้ว่าจะมีการปรับตัวเป็นช่วงๆ ก็ตาม บริษัทที่มีความสามารถในการคิดค้นนวัตกรรม บริหารจัดการวงจรได้อย่างมีประสิทธิภาพ กระจายการผลิตไปในหลายพื้นที่ทางภูมิศาสตร์ และสามารถรับมือกับกฎระเบียบและปัญหาทางภูมิรัฐศาสตร์ที่ซับซ้อน จะอยู่ในตำแหน่งที่ดีที่สุดในการคว้าโอกาสจากมูลค่ามหาศาลที่ยังคงรอการสร้างอยู่ในอุตสาหกรรมสำคัญนี้