來(lái)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(rùn)微(688396.SH)相關(guān)人士在接受記者咨詢時(shí)如此表示。

華潤(rùn)微是國(guó)內(nèi)做芯片全產(chǎn)業(yè)鏈的一家企業(yè)，從設(shè)計(jì)、晶圓制造到封裝測(cè)試。目前的產(chǎn)品主要供應(yīng)消費(fèi)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(jià)，后續(xù)根據(jù)市場(chǎng)和工藝的緊張程度，還會(huì)繼續(xù)進(jìn)行調(diào)整。

根據(jù)美國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)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(guó)市場(chǎng)137.35億美元，同比增長(zhǎng)18.91%。

這段時(shí)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(jìng)在近期的一份研究報(bào)告中表示，2020年下半年以來(lái)，缺貨漲價(jià)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(chǎng)正常運(yùn)行。其中最嚴(yán)重的是汽車市場(chǎng)，IHS預(yù)計(jì)二季度汽車減產(chǎn)將達(dá)130萬(wàn)輛。

汽車芯片嚴(yán)重缺貨 5g手機(jī)芯片需求增長(zhǎng)在即

方競(jìng)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(duì)MCU需求大為提升，平均單輛汽車搭載超20個(gè)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(gè)MCU采購(gòu)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(zhǎng)時(shí)間的認(rèn)證過(guò)程，因此短期內(nèi)無(wú)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(tái)積電生產(chǎn)，供應(yīng)商對(duì)臺(tái)積電依賴度高?！叭ツ晁募径纫咔榫徑鈺r(shí)，臺(tái)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(wú)法滿足市場(chǎng)需求，所以出現(xiàn)斷崖式缺貨的現(xiàn)象。”方競(jìng)表示。

據(jù)方競(jìng)估計(jì)，車載芯片晶圓廠生產(chǎn)平均需2到3月個(gè)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(zhǎng)至26周以上，部分需求較大的組件更是延長(zhǎng)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(tái)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(tái)積電總裁魏哲家在一季報(bào)投資者會(huì)議上表示，車用芯片吃緊自三季度起可大幅改善。

然而，方競(jìng)表示：“但長(zhǎng)期來(lái)看，隨著汽車電子化率提升，對(duì)車用芯片需求顯著提升，預(yù)計(jì)功率器件長(zhǎng)期仍將維持緊張狀態(tài)?！?/p>

在談到手機(jī)行業(yè)時(shí)，方競(jìng)表示，與汽車行業(yè)不同的時(shí)，手機(jī)行業(yè)的流動(dòng)性更快、周轉(zhuǎn)天數(shù)更高，故品牌商有備庫(kù)存的習(xí)慣，所以并未出現(xiàn)斷崖式缺貨的困境。同時(shí)，由于海外市場(chǎng)仍以4G為主，而4G中低端芯片主要集中在10nm等相對(duì)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(shí)代，但5G手機(jī)的推廣普及仍在持續(xù)。方競(jìng)認(rèn)為，5G手機(jī)滲透率提升對(duì)半導(dǎo)體市場(chǎng)的需求有較大的促進(jìn)作用。在半導(dǎo)體各大下游市場(chǎng)中，通訊(手機(jī))占比達(dá)35%左右，且預(yù)計(jì)2024年將超越計(jì)算機(jī)，成為最大下游市場(chǎng)。

2020年全球手機(jī)出貨量12.80億臺(tái)，其中5G手機(jī)出貨約1.99億臺(tái)，滲透率約為16%。并且，中國(guó)是5G市場(chǎng)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(cè)，2024年全球5G滲透率將達(dá)70%，龐大的換機(jī)需求將推動(dòng)整體半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈穩(wěn)定增長(zhǎng)。

5G手機(jī)的推廣使得對(duì)存儲(chǔ)和邏輯類芯片需求大為提升。根據(jù)SUMCO測(cè)算，5G手機(jī)對(duì)存儲(chǔ)和邏輯類芯片需求是原來(lái)4G的1.7倍。相比于4G手機(jī)而言，5G手機(jī)DRAM(動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器)由1-12GB升級(jí)為6-13GB，NAND閃存由8-512GB升級(jí)至128-512GB，AP(應(yīng)用處理器)由4-8核升級(jí)為8核，圖像處理芯片由1-7個(gè)升級(jí)為4-7個(gè)。同時(shí)，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(duì)上述存儲(chǔ)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(jì)和封測(cè)環(huán)節(jié)相對(duì)穩(wěn)定

芯片產(chǎn)業(yè)鏈的三個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)分別是集成電路設(shè)計(jì)、晶圓制造和封裝測(cè)試。方競(jìng)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(lái)全球晶圓廠產(chǎn)能僅維持小幅增長(zhǎng)。

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(zhǎng)7.3%。根據(jù)Gartner的數(shù)據(jù)，2019 年臺(tái)積電占據(jù)全球晶圓代工產(chǎn)能 55.5%市場(chǎng)份額。大陸廠商中芯國(guó)際(688981.HK)和華虹半導(dǎo)體(01347.HK)共計(jì)占到全球 6.5%市場(chǎng)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(jì)2021年年中投片可達(dá)3.5-4萬(wàn)片，至年底有望達(dá)5.5萬(wàn)片以上。中芯國(guó)際也在加大12英寸成熟制程產(chǎn)能。3月17日，中芯國(guó)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(xiàng)目發(fā)展和營(yíng)運(yùn)，該項(xiàng)目重點(diǎn)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(shí)現(xiàn)最終每月約4萬(wàn)片12英寸晶圓的產(chǎn)能，預(yù)期將于2022年開(kāi)始生產(chǎn)。

記者咨詢了做芯片設(shè)計(jì)的匯頂科技(603160.SH)。其內(nèi)部人員告訴記者，公司只做設(shè)計(jì)，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(duì)穩(wěn)定，沒(méi)有漲價(jià)的計(jì)劃。

另外，為了了解芯片封裝測(cè)試環(huán)節(jié)企業(yè)的生產(chǎn)狀況，記者還咨詢了長(zhǎng)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(cè)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(shí)也沒(méi)有出現(xiàn)排隊(duì)或者漲價(jià)的情況。不過(guò)，和其它半導(dǎo)體企業(yè)一樣，長(zhǎng)電科技的產(chǎn)能也比較飽滿，今年也有投資擴(kuò)產(chǎn)的計(jì)劃。

5納米搶手 8英寸緊缺

方競(jìng)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(shì)?！?/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(kāi)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(jìng)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(zhǎng)期保持著供不應(yīng)求的態(tài)勢(shì)，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(tái)積電、三星兩家在7nm及以下工藝方面競(jìng)爭(zhēng)。

由于產(chǎn)能稀缺，一直以來(lái)先進(jìn)制程代工是賣方市場(chǎng)，產(chǎn)能長(zhǎng)期滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。一有先進(jìn)制程的新產(chǎn)能便被蘋(píng)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(zhǎng)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?yàn)榕_(tái)積電5nm芯片產(chǎn)能有限?！狈礁?jìng)表示。

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(lái)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(zhǎng)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(chǔ)器、MCU等。無(wú)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(dòng)WiFi藍(lán)牙銷量增長(zhǎng)，都是這類芯片需求的驅(qū)動(dòng)力。

據(jù)方競(jìng)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(lái)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(jì)，全球8英寸產(chǎn)能排名前十的公司主要有臺(tái)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(lái)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(jìng)分析，長(zhǎng)期以來(lái)8英寸晶圓廠擴(kuò)產(chǎn)動(dòng)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(lái)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(guò)于老舊，許多8英寸及以下晶圓廠關(guān)閉或升級(jí)為12英寸廠。

由于晶圓廠逐漸向12英寸升級(jí)，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(guò)購(gòu)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(tái)新的或翻新8英寸設(shè)備來(lái)滿足8英寸晶圓廠的需求，但可用8英寸設(shè)備不到500臺(tái)。

據(jù)ICInsights數(shù)據(jù)，2009年以來(lái)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?！?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?！狈礁?jìng)表示。