來源：經(jīng)濟(jì)觀察網(wǎng) 作者：李靖恒
“目前，我們的芯片產(chǎn)能預(yù)訂已經(jīng)排到了今年三季度之后，整年應(yīng)該都處于供應(yīng)緊張的狀態(tài)?！比A潤微(688396.SH)相關(guān)人士在接受記者咨詢時如此表示。
華潤微是國內(nèi)做芯片全產(chǎn)業(yè)鏈的一家企業(yè)，從設(shè)計、晶圓制造到封裝測試。目前的產(chǎn)品主要供應(yīng)消費電子和工業(yè)控制。上述人士還告訴記者，目前公司部分產(chǎn)品已經(jīng)漲價，后續(xù)根據(jù)市場和工藝的緊張程度，還會繼續(xù)進(jìn)行調(diào)整。
根據(jù)美國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù)，2021年2月份全球半導(dǎo)體銷售額395.88億美元，同比增速達(dá)14.66%。其中中國市場137.35億美元，同比增長18.91%。
這段時間，半導(dǎo)體相關(guān)產(chǎn)業(yè)頻頻傳出缺貨消息。信達(dá)證券的電子行業(yè)首席分析師方競在近期的一份研究報告中表示，2020年下半年以來，缺貨漲價已成為半導(dǎo)體行業(yè)主旋律，缺芯甚至影響到下游終端市場正常運(yùn)行。其中最嚴(yán)重的是汽車市場，IHS預(yù)計二季度汽車減產(chǎn)將達(dá)130萬輛。
汽車芯片嚴(yán)重缺貨 5g手機(jī)芯片需求增長在即
方競認(rèn)為，當(dāng)前車廠紛紛停產(chǎn)或減產(chǎn)的主要原因是MCU(微控制單元)芯片短缺。汽車電子化發(fā)展使得車企對MCU需求大為提升，平均單輛汽車搭載超20個MCU以上。且每款車都依賴多家MCU供應(yīng)商，如奧迪豪華SUV搭載的38個MCU采購自瑞薩、恩智浦等七家供應(yīng)商。而且，上游芯片供應(yīng)商需建立較長時間的認(rèn)證過程，因此短期內(nèi)無法由某家供應(yīng)商切換至另一家供應(yīng)商。
目前全球約70%的車用MCU由臺積電生產(chǎn)，供應(yīng)商對臺積電依賴度高。“去年四季度疫情緩解時，臺積電產(chǎn)能需提前預(yù)定，供應(yīng)難以快速恢復(fù)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足市場需求，所以出現(xiàn)斷崖式缺貨的現(xiàn)象。”方競表示。
據(jù)方競估計，車載芯片晶圓廠生產(chǎn)平均需2到3月個以上，封裝環(huán)節(jié)需1月左右。而當(dāng)前整體晶圓代工緊缺，芯片交貨期延長至26周以上，部分需求較大的組件更是延長達(dá)38周，因此目前芯片到整車生產(chǎn)周期至少需半年以上。
一季度起，臺積電轉(zhuǎn)移部分其他產(chǎn)品的產(chǎn)能，以緊急方式生產(chǎn)汽車芯片。臺積電總裁魏哲家在一季報投資者會議上表示，車用芯片吃緊自三季度起可大幅改善。
然而，方競表示：“但長期來看，隨著汽車電子化率提升，對車用芯片需求顯著提升，預(yù)計功率器件長期仍將維持緊張狀態(tài)?！?/p>
在談到手機(jī)行業(yè)時，方競表示，與汽車行業(yè)不同的時，手機(jī)行業(yè)的流動性更快、周轉(zhuǎn)天數(shù)更高，故品牌商有備庫存的習(xí)慣，所以并未出現(xiàn)斷崖式缺貨的困境。同時，由于海外市場仍以4G為主，而4G中低端芯片主要集中在10nm等相對不是那么緊缺的制程。所以進(jìn)入2021年，中低端機(jī)型的套片供給有了快速改善。當(dāng)下，雖然手機(jī)行業(yè)仍受缺貨困擾，但相較前期缺貨狀況已有顯著改善。目前依舊缺貨的芯片主要有：旗艦機(jī)套片，攝像頭芯片，電源芯片。
目前，智能手機(jī)已經(jīng)進(jìn)入存量時代，但5G手機(jī)的推廣普及仍在持續(xù)。方競認(rèn)為，5G手機(jī)滲透率提升對半導(dǎo)體市場的需求有較大的促進(jìn)作用。在半導(dǎo)體各大下游市場中，通訊(手機(jī))占比達(dá)35%左右，且預(yù)計2024年將超越計算機(jī)，成為最大下游市場。
2020年全球手機(jī)出貨量12.80億臺，其中5G手機(jī)出貨約1.99億臺，滲透率約為16%。并且，中國是5G市場的引領(lǐng)者，5G手機(jī)滲透率已達(dá)50%以上。綜合Gartner，IDC，Omdia三家咨詢機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)預(yù)測，2024年全球5G滲透率將達(dá)70%，龐大的換機(jī)需求將推動整體半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈穩(wěn)定增長。
5G手機(jī)的推廣使得對存儲和邏輯類芯片需求大為提升。根據(jù)SUMCO測算，5G手機(jī)對存儲和邏輯類芯片需求是原來4G的1.7倍。相比于4G手機(jī)而言，5G手機(jī)DRAM(動態(tài)隨機(jī)存儲器)由1-12GB升級為6-13GB，NAND閃存由8-512GB升級至128-512GB，AP(應(yīng)用處理器)由4-8核升級為8核，圖像處理芯片由1-7個升級為4-7個。同時，5G手機(jī)還需額外外掛一顆基帶芯片或集成于AP之中。5G手機(jī)對上述存儲和邏輯類芯片需求的提升，也大大提升了12英寸晶圓的需求量。
晶圓制造產(chǎn)能不足 設(shè)計和封測環(huán)節(jié)相對穩(wěn)定
芯片產(chǎn)業(yè)鏈的三個關(guān)鍵環(huán)節(jié)分別是集成電路設(shè)計、晶圓制造和封裝測試。方競表示，目前全球缺芯困境主要是由于晶圓廠產(chǎn)能的不足，近年來全球晶圓廠產(chǎn)能僅維持小幅增長。
根據(jù)ICInsights數(shù)據(jù)，2019年全球晶圓產(chǎn)能約為2.31億片(等效8英寸)，2020年約為2.48億片，同比僅增長7.3%。根據(jù)Gartner的數(shù)據(jù)，2019 年臺積電占據(jù)全球晶圓代工產(chǎn)能 55.5%市場份額。大陸廠商中芯國際(688981.HK)和華虹半導(dǎo)體(01347.HK)共計占到全球 6.5%市場份額，大陸晶圓代工自給率仍然較低
為緩解產(chǎn)能緊缺，大陸晶圓廠紛紛加大投產(chǎn)。華虹半導(dǎo)體逐步推進(jìn)12英寸擴(kuò)產(chǎn)，預(yù)計2021年年中投片可達(dá)3.5-4萬片，至年底有望達(dá)5.5萬片以上。中芯國際也在加大12英寸成熟制程產(chǎn)能。3月17日，中芯國際宣布和深圳政府?dāng)M以建議出資的方式經(jīng)由中芯深圳進(jìn)行項目發(fā)展和營運(yùn)，該項目重點生產(chǎn)28納米及以上的集成電路和提供技術(shù)服務(wù)，旨在實現(xiàn)最終每月約4萬片12英寸晶圓的產(chǎn)能，預(yù)期將于2022年開始生產(chǎn)。
記者咨詢了做芯片設(shè)計的匯頂科技(603160.SH)。其內(nèi)部人員告訴記者，公司只做設(shè)計，不涉足晶圓制造環(huán)節(jié)。因此，雖然該公司的業(yè)務(wù)也處于飽和狀態(tài)，但相對穩(wěn)定，沒有漲價的計劃。
另外，為了了解芯片封裝測試環(huán)節(jié)企業(yè)的生產(chǎn)狀況，記者還咨詢了長電科技(600584.SH)的相關(guān)人員，該公司目前主要做半導(dǎo)體封測相關(guān)的業(yè)務(wù)。該人士告訴記者，目前該公司的訂單情況還是比較穩(wěn)定的，暫時也沒有出現(xiàn)排隊或者漲價的情況。不過，和其它半導(dǎo)體企業(yè)一樣，長電科技的產(chǎn)能也比較飽滿，今年也有投資擴(kuò)產(chǎn)的計劃。
5納米搶手 8英寸緊缺
方競表示，目前晶圓制造僅有12英寸14nm-28nm制程略微緩解，其余的如5-7nm先進(jìn)制程、40nm-65nm成熟制程，以及8英寸產(chǎn)能都有緊缺。“與上一輪2017-2018年全球8英寸晶圓產(chǎn)能緊缺不同，本輪缺貨呈全線產(chǎn)能緊缺的態(tài)勢?！?/p>
英寸描述了晶圓的直徑，納米(nm)指的是晶體管之間的距離。晶圓直徑越大、晶體管之間的距離越小，單片晶圓上集成的晶粒(芯片)數(shù)越多，這樣集成度就越高，技術(shù)要求也越復(fù)雜。
隨著技術(shù)的發(fā)展，晶圓持續(xù)大尺寸化，從2英寸直徑晶圓(50mm)，到4英寸(100mm)、5英寸(125mm)、6英寸(150mm)、8英寸(200mm)，再到12英寸晶圓開始成熟應(yīng)用。目前，12英寸晶圓廠逐漸成為主流，2020年全球總產(chǎn)能占比69%，而8英寸及6英寸占比分別為25%及6%。
方競分別總結(jié)了晶圓制造環(huán)節(jié)不同制程的缺貨現(xiàn)狀。首先，5-7nm先進(jìn)制程產(chǎn)能長期保持著供不應(yīng)求的態(tài)勢，高性能運(yùn)算的需求驅(qū)使工藝制程不斷微縮。然而，由于技術(shù)難度大和研發(fā)成本高，先進(jìn)制程為少數(shù)晶圓廠壟斷，目前僅有臺積電、三星兩家在7nm及以下工藝方面競爭。
由于產(chǎn)能稀缺，一直以來先進(jìn)制程代工是賣方市場，產(chǎn)能長期滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。一有先進(jìn)制程的新產(chǎn)能便被蘋果、高通、AMD、英偉達(dá)等客戶瓜分。另外，PC、服務(wù)器、高端GPU、礦機(jī)ASIC芯片等也是7nm及以下產(chǎn)能長期供不應(yīng)求的關(guān)鍵原因。
“目前高通旗艦機(jī)處理器驍龍888選用三星代工，這部分也是因為臺積電5nm芯片產(chǎn)能有限?！狈礁偙硎?。
10nm-20nm產(chǎn)能緊缺目前已經(jīng)有所緩解。14nm主要用于生產(chǎn)4G手機(jī)處理器、中低端顯卡、服務(wù)器芯片、機(jī)頂盒芯片、安防芯片、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)芯片等。據(jù)ICinsights數(shù)據(jù)，10-20nm產(chǎn)能占比達(dá)到38.4%，為各制程產(chǎn)能中最大占比。未來伴隨著5G滲透率提升，4G手機(jī)需求亦將下行，該制程段的產(chǎn)能緊缺將進(jìn)一步緩解。
40-65nm工藝則長期維持供需緊平衡。下游包括CIS(圖像傳感)芯片、WiFi藍(lán)牙芯片、閃存儲器、MCU等。無論是CIS芯片面積持續(xù)增大，還是物聯(lián)網(wǎng)需求爆發(fā)帶動WiFi藍(lán)牙銷量增長，都是這類芯片需求的驅(qū)動力。
據(jù)方競分析，8英寸晶圓下游主要以汽車、工業(yè)、智能手機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)等為主。從占比來看，汽車占比為33%，工業(yè)占比為27%，智能手機(jī)19%，其它則為白色家電、PC、平板等。
根據(jù)ICInsights統(tǒng)計，全球8英寸產(chǎn)能排名前十的公司主要有臺積電、聯(lián)電等晶圓廠及意法半導(dǎo)體、英飛凌等公司。從晶圓廠產(chǎn)能利用率來看，目前各大主流晶圓廠產(chǎn)能利用率持續(xù)位于高位，如2020年4季度華虹8英寸產(chǎn)能利用率達(dá)104.4%，聯(lián)電整體產(chǎn)能利用率也在99%。
方競分析，長期以來8英寸晶圓廠擴(kuò)產(chǎn)動力不足。一方面，由于12英寸晶圓相比8英寸晶圓面積更大，在材料和工藝成本適度增加的情況下可切割芯片數(shù)量越多，芯片成本可下降40%以上。另一方面，12英寸晶圓廠投資效率更高。
近十幾年以，越來越多的廠商使用20nm以下先進(jìn)制程技術(shù)生產(chǎn)IC器件，而大部分8英寸以下晶圓廠產(chǎn)線過于老舊，許多8英寸及以下晶圓廠關(guān)閉或升級為12英寸廠。
由于晶圓廠逐漸向12英寸升級，也使得設(shè)備供應(yīng)商不再供應(yīng)8英寸新設(shè)備。新建或擴(kuò)產(chǎn)8英寸晶圓廠，只能通過購買二手設(shè)備的方式擴(kuò)充產(chǎn)能。而二手設(shè)備供應(yīng)商SurplusGlobal表示，行業(yè)需要2000-3000臺新的或翻新8英寸設(shè)備來滿足8英寸晶圓廠的需求，但可用8英寸設(shè)備不到500臺。
據(jù)ICInsights數(shù)據(jù)，2009年以來關(guān)閉或改建晶圓廠數(shù)量高達(dá)100家，其中8英寸25家，但更多的則是6英寸及4英寸等晶圓廠，數(shù)量高達(dá)64家。“6寸晶圓產(chǎn)線的關(guān)停，使得需求向8寸晶圓轉(zhuǎn)移，進(jìn)一步增加8寸晶圓產(chǎn)能壓力。”方競表示。