来源：内容由半导体行业观察（icbank）编译自「eetimes.jp」，谢谢。
自2016年4月开始呈爆发式增长的存储半导体市场在2018年9月开始走下坡路（Peak Out），对存储半导体来说，2019年是大萧条的一年！但是，从存储半导体市场的动向来看，2019年第三季度跌至最低谷，如今又看到了恢复 的迹象（图1）。
图1：按照半导体的种类来分，每个季度的出货金额（~2019年第三季度）。笔者根据WSTS的数据编制了此表。（图片出自：eetimes.jp）
从存储半导体的价格来看，128G NAND（MLC）的大宗交易价格从2019年6月前后开始上升，但是，8G DRAM(DDR4)的大宗交易价格在2019年12月时间点仍处于下跌趋势（图2）。虽然也有新闻报道说DRAM的即期价格（Spot Price）上涨了，但是只要大宗交易价格不上涨，就不能断言说“存储半导体已经回暖”！
图2：DRAM（8G DDR4）、NAND型闪存（128G MLC）的大宗交易价格。笔者根据DRAMeXchange的数据制作了此图。（图片出自：eetimes.jp）
因此，不管怎么说，都希望Intel尽快启动10nm工艺！也就是说，只要Intel的10nm工艺不启动，14nm工厂就会处于“紧凑状态”，因此导致处理器的供给不足。
Intel为了增加14nm的产能，在2018年10月28日公布说追加了10亿美元（约人民币68.725亿元）的投资。结果，2018年Intel的投资额高达150亿美元（约人民币1,030.88亿元），此外，2019年总投资额约为155亿美元（约人民币1,065.24亿元），刷新历史最高值！
不过，Intel的Executive Vice President―― Michelle Johnston Holthaus先生在2019年11月20日写给PC厂商、云厂商（Cloud Maker）等处理器相关客户的信（Intel Supply Update）中，对于处理器的供给不足表示了歉意。同时，也公布说，会利用Foundry来增加处理器的供货量。委托TSMC、Samsung Electronics进行代工。
但是，为什么Intel无法解决处理器供给不足的问题呢？
自2018年起，连续两年进行高达150亿美元（约人民币1,030.875亿元）的投资，因此，14nm的工厂应该处于满负荷状态。但是，Intel的干部却对外界表示了歉意，而且委托了外部多个Foundry进行代工，这是很奇怪的事情。
别说启动10nm了，就连14nm也无法满足市场的需求！真的可谓是“Intel陷入了困局”！
本文首先明确处理器供给不足的事实，其次，再定量分析为何处理器会出现供给不足的问题，最后，得出结论――要解决处理器供给不足、恢复存储半导体市场，需要1-2年的时间的结论。
处理器出货金额和出货数量的趋势
图3是1991年第一季度~2019年第三季度期间，每个季度的处理器（MPU）的出货金额、出货数量的推移表。从图3 可以看出，处理器的出货金额、出货数量的趋势大致一致。在IT泡沫破裂的2001年之后，除去雷曼冲击（Lehman Shock）时的暂时跌落，出货金额、出货数量基本都呈现增长趋势，且在2011年前后走下坡。
图3：每个季度的处理器的出货金额、出货个数（~2019年第三季度）。笔者根据DRAMeXchange的数据制作了此表。（图片出自：eetimes.jp）
如果以2007年Apple发布“iPhone”为契机的话，由于全球智能手机普及，PC的出货数量在2011年开始走下坡（图4）。不过，智能手机的出货数量也在2016年达到顶峰并逐渐下滑。
图4：PC和智能手机的出货数量，笔者根据Gartner、IDC的数据制作了此表。（图片出自：eetimes.jp）
我们再返回到图3来看，自Intel的10nm工艺启动失败的2016年以后，处理器的出货金额和出货数量的趋势出现了“乖离”现象，出货金额在一点一点上下移动，但总体是增长的，然而，出货数量却在大幅度减少。
虽然出货数量在减少，出货金额却在增长！这应该是处理器的价格高涨的原因！半导体的价格由需求、供给的平衡来决定。由于全球范围内处理器供给不足，因此处理器的价格高涨！
下面我们把焦点放在2015年-2019年，进行详细解说。
Intel的细微化和处理器的出货数量
Intel每2-3年会推进30%左右的细微化。而且，在不发展细微化的年份，会刷新处理器的基本设计。推进细微化的年份（Tic）和进行新的基本设计的年份（Tac）交互推进，每年都发布了新的处理器。这就是所谓的“Tic Tac Model（类似于井字游戏）”！
直到2015年的14nm为止，“Tic Tac Model(类似于井字游戏）”都进行的十分顺利（图5）！但是，由于在2016年没有成功启动10nm工艺，“Tic Tac Model”被破坏。2016年以后，Intel使用14nm的第二代（14nm+）、第三代（14nm++）处理器，频繁刷新基本设计，发布新的处理器。
图5：Intel的细微化的情况、每个季度的MPU的出货数量。笔者根据电子产业新闻 副总编 稻叶雅巳先生的《阻碍Intel细微化的壁垒，10nm的量产，再次延迟！（2018年5月15日）》、WSTS等的数据编制了此表。（图片出自：eetimes.jp）
这期间，Intel曾多次公布说“10nm工艺的启动已经就绪了”，但也几乎是每次都事与愿违！2019年5月份，Intel又公布说：“10nm工艺的处理器在6月份预计可以出货”，但迟迟未见实现！
而且，比起10nm的启动问题，处理器出货数量减少才是更大的问题。2016年第三季度出货1.36亿个以后，虽有上下浮动，但呈下跌趋势，2019年第一季度比顶峰时间点，少了4,800万个，为8,800万个。后来，2019年第三季度又恢复到9,800万个，但仍旧比顶峰时间点少了3,800万个。
虽然说了好几次了，Intel连续2年投资150亿美元（约人民币1,030.88亿元），14nm工厂应该处于满负荷状态。但是，为什么处理器的出货数量如此减少呢？
处理器供给不足的原因
由于Intel陷入困境，因此AMD扩大了其处理器的市场占比（图6）。Intel在2016年第三季度最大市场占比达到82.5%，但在2019年第二季度下滑至76.9%。另一方面，AMD的市场占比自2016年第三季度的17.5%增加至2019年第二季度的23.1%。
图6：Intel和AMD的处理器市场占比（%）。笔者根据PassMark（CPU Benchmark）的数据制作了此表。（图片出自：eetimes.jp）
但是，如果AMD填补了Intel供给不足的部分，也就不会出现全球范围内4,800万-3,800万个处理器匮乏的问题。因此，不得不在此断言“处理器供给不足的责任方在Intel”！
本文的表1记录了通过Intel的14nm+、14nm++工艺生产的处理器的Chip Size（芯片尺寸）、从12英寸晶圆获取的有效取数。（表1）
表1：Intel的处理器芯片尺寸、取数。笔者根据大原雄介先生的《Intel为何CPU供给不足？--从14nm工艺的状况开始解说》（mynavi news，2019年4月30日）制作了此表。（红色部分为笔者推测）（表格出自：eetimes.jp）
如上所述，Kaby Lake、Coffee Lake、Coffee Lake Refresh的Core取数分别为4个、6个、8个，随着Core数的增加，芯片尺寸分别为：126mm2、152mm2、178mm2。也就是说，Kaby Lake、Coffee Lake、Coffee Lake Refresh是Intel开发的处理器的Code Name（代号）。
此外，随着芯片尺寸的增大，从12inch 晶圆获得的有效芯片数量也分别呈递减趋势：590个、411个、344个。
扩大芯片尺寸带来的问题！
接下来的内容是笔者推测的！首先，假设良率为90%，可以从12inch晶圆取得的芯片数量按照Kaby Lake、Coffee Lake、Coffee Lake Refresh的顺序分别为：458个、370个、310个。
假设14nm工厂的月度产能为10万个，Kaby Lake、Coffee Lake、Coffee Lake Refresh每月分别可获得芯片数量为4,580万个、3,700万个、3,100万个。因此，每个季度分别可以分别生产1亿3,740万个、1亿1,100万个、9,290万个。
从以上结果来看（虽然是推测），相对于一个季度可以生产1亿3,740万个的Kaby Lake，Coffee Lake要比它少2,650万个，为1亿1,100万个，Coffee Lake Refresh比它少4,460万个，为9,290万个。
虽然是粗略的计算，处理器之所以在每个季度减少4,800万个，可以肯定地说，其原因与Intel的芯片尺寸增大有关系！
但是，考虑到被AMD“侵蚀”的市场份额，Intel出货的处理器数量应该还不及以上计算结果。
2016年，Intel用14nm+工艺出货Kaby Lake的时候，全球的处理器季度出货为1.36亿个，后来，Intel的14nm工厂维持全负荷状态的同时，自2018年开始连续2年每年进行150亿美元的投资（约人民币1,030.88亿元）。尽管如此，处理器的出货数量还是骤减。
由此可以得出的结论是（之前大原雄介先生的文章中也曾有提到）：14nm++工艺的良率低的吓人！
存储半导体的“冬天”什么时候结束？
下面我们来看一下处理器（MPU）、DRAM、NAND的每个季度的出货数量的推移（图7）。至此，我们啰啰嗦嗦地讲述了自2016年的第三季度（1.36亿个）至2019年的第一季度（8,800万个）, 处理器的出货数量减少了4,800万个。
图7：每个季度的MPU、DRAM、NAND的出货数量（~2019年第三季度）。笔者根据WSTS的数据制作了此表。（图片出自：eetimes.jp）
2016年不仅是Intel启动10nm工艺失败的年份，也是存储半导体开始出现爆发式增长的年份。但是，从图7我们看出，截止到2018年第三季度，DRAM的出货数量基本徘徊在40亿个左右，几乎没有增加。此外，下面来看NAND的出货数量，自2016年第一季度的出货数量为25亿个，2018年第三季度出货数量是其1.2倍，为30.5亿个，仅仅增加了5.5亿个。
关于DRAM，其生产集中在Samsung Electronics、SK hynix、Micron Tech这三家公司，为了不让供给超过需求，他们都在进行生产调整，因此，可以理解为什么出货数量没有增加了。但是，人们对于NAND的印象一直都是“无论怎么生产都不够用”，然而其却仅仅增长了1.2倍，怎么看都令人扫兴！
结果，如图2所示，被称为“Super Cycle”(超级循环)的存储半导体市场的爆发式增长、破裂，除了“DRAM和NAND价格的高涨、大跌”之外并无其他。总之，就是说价格呈现了“暴涨、暴跌”的现象。
此外，话说，存储半导体价格的下一次“暴涨”在何时？
2019年第一季度出货数量为8,800万个，同年的第三季度出货数量为9,800万个，也就是说，半年之间增加了1,000万个。要恢复到2016年第三季度的1.36亿个的出货量，还需要再增加4,000万个左右。如果半年增加1,000万个的话，大约需要2年的时间。
从美国Gartner在2020年1月14日公布的2019年半导体厂商销售额排名可以看出，Intel取代了在2017年和2018年位居首位的Samsung Electronics，时隔三年再次夺取TOP1的桂冠（日本经济新闻1月15日）。是改善14nm++工艺的良率、自2018年起连续2年设备投资规模达150亿美元（约人民币1,030.88亿元）已经奏效的结果，连续失败的10nm工艺也得以启动。如果Intel不能解决处理器供给不足的问题，就无法成为真正的“盟主”！
全球都在注视着Intel，加油，Intel！
笔者简介：
汤之上隆
1961年出生于日本静冈县。自京都大学研究生院（原子核工业专业）毕业后，入职日立制作所。后续16年间，先后在中央研究所、半导体事业部、Elpida（尔必达，外派）、半导体尖端科技（外派）从事半导体细微加工技术开发工作。2000年在京都大学获得工学博士学位。现在，担任细微加工研究所的所长，从事半导体、电机产业相关企业的顾问、分析师的工作。著作有《日本半导体的“失败战争”》、《电机、半导体失败的教训》（日本文艺社）、《日本式制造的败北，零式战斗机·半导体·电视机》（文春新书）
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