核心观点：
● Al加速计算需求，驱动半导体市场走向万亿美元规模。以ChatGPT为代表的生成式Al改变了半导体行业的格局，大模型参数量急剧增长的背后是对高能效计算永不满足的需求。生成式Al大大加速了半导体市场的增长，台积电预计2030年将达到万亿美元规模。目前，人工智能模型每四个月翻一番，已经超过了摩尔定律的速度，现有的技术已经无法满足日益增长的人工智能需求。Al和HPC将加速半导体技术的迭代，推动新技术的应用和渗透。
● 先进制程尺寸微缩放缓，晶体管架构变革和新材料推动摩尔定律延续。在半导体发展的早期，摩尔定律主要靠制造工艺进步带动晶体管尺寸的缩小来实现。但是随着晶圆制造技术逐渐逼近物理极限，晶体管尺寸微缩越来越难，技术创新的方向逐渐转向架构变化和新材料的使用。当前时间节点，下一代晶体管技术是台积电N2采用的纳米片晶体管。在纳米片晶体管之后，晶体管的下一代晶体管架构是互补场效应晶体管(ComplementaryField-Effect Transistor,CFET)。CFET通过将NMOS和PMOS堆叠起来，可以将晶体管密度提高1.5-2倍。
● 先进封装是HPC/Al技术平台升级的核心，新技术迭代推动互连密度提升。当前绝大部分Al加速器基本上都采用了基于CoWoS集成HBM的方案。但是目前的技术平台还需要大幅提升才能满足未来的高性能计算需求。先进封装技术升级的核心是提升互连密度以提高数据传输速率。通过3D堆叠将键合通道间距缩小到几微米内，可以实现和片上互连一样高的互连密度，因此3D堆叠是封装技术未来的发展方向。
● 先进制程和先进封装显著提高工艺复杂度，推动半导体设备市场规模持续成长。为了实现CFET中NP晶体管的垂直堆叠，CFET结构具有更高的工艺复杂度，需要更多的光刻、刻蚀、沉积等关键设备。先进封装中硅中介层、HBM、3D封装等涉及多种晶圆制造技术，如光刻、TSV刻蚀、薄膜沉积、晶圆减薄、化学机械抛光等，这些工艺在传统封装中很少用到，先进封装市场的增长有望带动相关设备市场持续成长。此外，键合工艺是先进封装中的核心工艺。混合键合技术有望成为未来3D垂直堆叠的主要方案。
● 投资建议。在新技术变革的过程中，国产半导体先进制造、先进封装产业链相关公司有望加速追赶海外先进公司，提升国产替代份额。建议关注半导体设备北方华创、中微公司、拓荆科技、华海清科、盛美上海、芯源微等；先进封装通富微电、长电科技、甬矽电子等；半导体材料鼎龙股份、雅克科技、安集科技、艾森股份等。
● 风险提示。行业周期波动风险；国产厂商技术研发不及预期；供应链风险。一、Al加速计算需求，驱动半导体市场走向万亿美元规模
在2024年2月举行的2024 ISSCC(IEEE Intemational Solid-State CircuitsConference)上，台积电发表了题为《半导体行业：现在和未来》的主题演讲，介绍半导体行业的现状、技术方向和未来趋势。
生成式Al重塑半导体行业格局，高性能计算需求驱动半导体市场规模增长。据台积电在ISSCC 2024上的演讲，目前全球半导体行业的市场规模约为5000亿美元，到2030年预计将翻倍达到1万亿美元，半导体市场正进入加速增长期，其中高性能计算预计将占据40%的市场，相当于移动通讯和IoT市场的总和。传统上边缘设备消耗最多芯片，但Al和HPC将改变这一现状。以ChatGPT为代表的生成式Al改变了半导体行业的格局，大模型参数量急剧增长的背后是对高能效计算永不满足的需求。生成式Al大大加速了半导体市场的增长。
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