芯片荒這場戲,到底何時結(jié)束?
如果芯片荒是一場戲,那劇本一定不是提前寫好的。
自從2020年9月15日,華為被臺積電斷供之后,從手機到更多產(chǎn)業(yè)鏈的芯片荒就開始愈演愈烈,直到今天。關(guān)于半導體行業(yè)未來走勢的爭議也越來越大:
此時此刻,全球半導體產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀顯然是烈火烹油。
調(diào)研機構(gòu)IBS執(zhí)行長Handel Jones近日表示,由于市場需求暴增,以及半導體設(shè)備短缺,3納米、2納米先進制程產(chǎn)量面臨挑戰(zhàn),2024~2025年可能出現(xiàn)10%至20%的供給缺口。小鵬汽車首席執(zhí)行官何小鵬也表示,汽車行業(yè)芯片荒還未結(jié)束。
那么,半導體從周期性行業(yè)會轉(zhuǎn)為成長性行業(yè)嗎?一批行業(yè)老兵卻不敢茍同。
高通首席執(zhí)行官 Cristiano Amon日前卻表示,目前芯片市場需求雖然大于供應(yīng),但預(yù)計2022年下半供需就會更為平衡,2023年就會擺脫芯片危機。WSTS也預(yù)計,2022年全球半導體市場將實現(xiàn)16.3%的兩位數(shù)增長,達到6460億美元;但2023年預(yù)計比2022年只能增長5%,增長率將放緩。
Future Horizons首席執(zhí)行官Malcolm Penn在今年5月更是危言聳聽:半導體行業(yè)過山車一般的市場周期已經(jīng)達到頂峰,即將急轉(zhuǎn)下降;2022年,災(zāi)難還不會到來,但2023年將是半導體行業(yè)的一場災(zāi)難。
數(shù)十年以來,半導體產(chǎn)業(yè)一直是典型的周期性行業(yè):兩三年之后的供給量,可以由今天的產(chǎn)線投資所決定;但兩三年之后的需求量,卻未必測得準。
“芯片荒”,將會平穩(wěn)度過,還是會以一場產(chǎn)能過剩的災(zāi)難而告終?芯片產(chǎn)業(yè)的下一個周期,會在中國實現(xiàn)半導體全產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)替代的同時,開啟萬億美元全球市場嗎?
缺芯是誰的“鍋”?
實際上,“缺芯”并非突如其來,而是“久病成疾”。
早在2015至2019年期間,全球晶圓廠擴產(chǎn)勢頭就已疲軟,尤其是應(yīng)用于8英寸晶圓的成熟制程。據(jù)IC Insights統(tǒng)計,2009-2019年,全球共關(guān)閉了100座晶圓代工廠,其中8寸晶圓廠24座,6寸晶圓廠42座。
此外,全球芯片制造龍頭臺積電通常采取較為激進的折舊策略,設(shè)備折舊完成后即對成熟制程降價以打擊競爭對手。這直接導致8英寸晶圓等成熟制程利潤有限,晶圓產(chǎn)能整體呈現(xiàn)出由8英寸向12英寸轉(zhuǎn)移的趨勢。
8寸晶圓通常對應(yīng)90nm以上制程,采用這些成熟制程的芯片,多應(yīng)用于通訊、攝像頭、交通電氣等領(lǐng)域。然而,新冠疫情促進了居家隔離、遠程會議和在線教學,在芯片廠商擴產(chǎn)不足的前提下,市場需求反而迅速增長。
手機、平板、筆記本電腦在內(nèi)的消費類電子產(chǎn)品出現(xiàn)了一輪爆發(fā)性需求。晶圓廠紛紛停止了車規(guī)級芯片的流片,將產(chǎn)能轉(zhuǎn)移給消費電子產(chǎn)品。
更加值得注意的是,碳中和作為2021年熱度最高的關(guān)鍵詞之一,帶動了新能源汽車、光伏裝機量的高速增長,其中新能源汽車產(chǎn)銷成績亮眼。
據(jù)中國乘用車協(xié)會(CPCA)統(tǒng)計,2021年,中國新能源汽車銷量為330萬輛。據(jù)蓋世汽車援引數(shù)據(jù),2021年全球汽車銷量在8105萬輛左右。若平均每輛車使用500個芯片,2021年整個汽車產(chǎn)業(yè)鏈就需要405億塊芯片。
可此時,忙于生產(chǎn)消費電子芯片的晶圓廠商,早已無暇顧及新能源車企的訂單。
2021年2月,摩根士丹利發(fā)布報告指出,車用半導體芯片多由IDM(垂直整合制造)廠自己研發(fā)、生產(chǎn),外包的比重約為2~3成,主要是生產(chǎn)MCU(微控制器)、雷達傳感器以及車用資訊娛樂系統(tǒng)等產(chǎn)品。
根據(jù)報告,臺積電出貨量占汽車MCU市場的70%,但在2020年的營收數(shù)據(jù)里,汽車芯片的貢獻僅占比3.31%。芯片制造商本身更樂于將產(chǎn)能分配給利潤空間更大的智能手機和5G相關(guān)領(lǐng)域,龍頭芯片制造企業(yè)正在全力向5納米、3納米芯片突圍,以追求更高的利潤。
多數(shù)汽車芯片屬于成熟制程(≥28nm),晶圓代工大廠相對成熟制程的生產(chǎn)線已處于高負荷運行,很難滿足短時間內(nèi)快速增加的汽車芯片訂單需求。由于這些制程產(chǎn)品利潤偏低,且生產(chǎn)線由于光刻機等原因,很難進行改造更換。此外,新建生產(chǎn)線投資大、建設(shè)與認證周期長,供應(yīng)商在驅(qū)動力以及轉(zhuǎn)產(chǎn)難度上都面臨著很大的挑戰(zhàn)。
面對極度“缺芯”的汽車制造商們,臺積電方面在2022年一季度財報中表示,該公司預(yù)計2022年的芯片產(chǎn)能仍將緊張,不會下調(diào)代工價格,但將繼續(xù)投資建廠以保證產(chǎn)能。
開工率超95%,芯片供給為何持續(xù)緊張?
在臺積電斷供華為之后,來自大陸的訂單占臺積電營收占比就越來越低。2020年Q2大陸貢獻營收還占21%,但2021年Q1就斷崖式下降至6%,2022年Q1才恢復穩(wěn)定至11%左右。
財報顯示,整個2021年,臺積電來自大陸的營收為1645.52億元新臺幣(約合人民幣367.28億元),同比減少29.6%,占總營收比重降至10.3%。
當然,臺積電仍然不缺大客戶。但缺少了臺積電的先進制程,大陸卻涌現(xiàn)出更多半導體企業(yè),晶圓代工廠更是得到前所未有的重視。
就在6月14日,證監(jiān)會同意了大陸第三大晶圓代工廠晶合集成在科創(chuàng)板IPO。據(jù)了解,晶合集成已經(jīng)實現(xiàn)90nm制程量產(chǎn),正在進行55nm客戶產(chǎn)品驗證,預(yù)計不久就能實現(xiàn)55nm制程量產(chǎn)。
臺積電作為晶圓代工的供給方,從利益出發(fā),目前的芯片荒有利于臺積電獲取更大的議價權(quán)。
天風國際研報也顯示,5月全球芯片平均交貨周期仍維持高位,達到創(chuàng)紀錄的27.1周(約6.3個月)。從上游環(huán)節(jié)來看,芯片交期維持高位,代工廠醞釀新一輪漲價潮;下游終端應(yīng)用環(huán)節(jié),智能手機、PC等消費類產(chǎn)品需求持續(xù)疲軟,但工業(yè)、汽車類的芯片仍然堅挺。
同為晶圓代工企業(yè),聯(lián)華電子總裁王石在一季度財報電話會議上也表示,雖然大陸的疫情封控措施對需求產(chǎn)生了一定影響,但對汽車芯片、工業(yè)服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)細分市場的整體強勁需求抵消了智能手機、筆記本和個人電腦的需求下降,2022年滿足芯片代工需求仍然是一個挑戰(zhàn)。
影響芯片供應(yīng)的各種不利消息也在持續(xù)出現(xiàn)。據(jù)路透社報道,近期韓國一家半導體原材料企業(yè),一周出貨量約90噸異丙醇(制造清洗硅晶圓溶劑的原料)無法出貨給中國晶圓供應(yīng)商,三星中國廠可能因缺乏生產(chǎn)原料而停工。
在芯片荒之下,任何停工都會帶來連鎖反應(yīng),況且晶圓代工的產(chǎn)線本就是一直緊繃著的。
據(jù)Gartner統(tǒng)計,2021年,全球晶圓代工產(chǎn)能利用率超過95%,收入增長31%,達到1002億美元。超過95%的產(chǎn)能利用率,可謂是烈火烹油一般的繁榮。但問題也隨之而來:繁榮能一直持續(xù)下去嗎?另一個問題也隨之而來,隨著更多產(chǎn)線持續(xù)落地量產(chǎn),產(chǎn)線也是滿負荷運轉(zhuǎn)利用率奔著100%上升,無論先進制程還是成熟制程。盡管俄烏沖突等對全球芯片供應(yīng)產(chǎn)生不利影響,但芯片總產(chǎn)能是在上升的,為何還有那么多人喊“缺芯”?
繁榮當然不會一直持續(xù)下去。基于芯片荒帶來的少數(shù)行業(yè)獲益更多,更不會一直持續(xù)下去。
有人認為,臺積電等擁有更多先進制程產(chǎn)線的代工廠,是最希望“芯片荒”持續(xù)下去的。因為如汽車等產(chǎn)業(yè)的芯片緊張,其實緊張的并不是先進制程芯片,而是成熟制程的功率半導體、MCU芯片等。這些芯片原本價格不高,芯片荒之下,價格被抬高之后,反而有利于代工廠。
所有波及全行業(yè)的大事件,都不可能是由某一個大鱷就能控盤全局,這么大的產(chǎn)業(yè)鏈不是一桌賭局,不是代工廠一家所能決定。但也必然有各方合力,有小分銷商想加價百倍;有主機廠想借機抬高車輛起步價;有二三線芯片代工廠想借臺積電漲價之際也同步上漲價格,以緩解半導體材料、制造投入對利潤的擠壓,畢竟頭部不漲價,自己更沒有機會漲價。
甚至有觀察者認為,臺積電故意把一大部分“成熟”制程轉(zhuǎn)去“先進”產(chǎn)品線,大幅度減少“成熟”產(chǎn)品的產(chǎn)出,故意制造市場的緊張,引誘客戶下更多訂單,促使市場自發(fā)形成囤積芯片的“反零庫存”現(xiàn)象,這樣才有機會提高代工價。
但如果更多二線代工廠同步提高價格,不排除臺積電調(diào)整產(chǎn)線,增加成熟制程產(chǎn)量,從而逼迫客戶砍單二線代工廠,從而打擊競爭對手的可能。
誠然,眾多車企大佬都在痛述,原本20塊錢的芯片漲價到2000塊錢還搶不到,芯片荒并不是在演戲。但這并不意味著,芯片荒涉及的產(chǎn)業(yè)鏈上下游,就沒有推波助瀾的成分。
在芯片產(chǎn)業(yè)陸續(xù)發(fā)布一季報之后的投資者交流會上,上游材料、設(shè)備、制造等芯片供給領(lǐng)域企業(yè),對于芯片需求持續(xù)增長的態(tài)度幾乎全都是非常樂觀,并默認芯片荒的合理性;但需要給代工廠下訂單的芯片設(shè)計企業(yè),對于芯片需求是否能一直高漲下去,往往就未必那么樂觀。
國際市場芯片發(fā)展受阻,中國成最大受益者?
中國工程院院士、微電子工藝技術(shù)專家吳漢明此前曾表示,現(xiàn)在已進入后摩爾時代,其最大特征是每年芯片性能的提升呈現(xiàn)出發(fā)展趨緩的態(tài)勢。他認為,在2002年前,每年芯片性能的提升為52%,到后面幾年變?yōu)?3%,再到2018年的3.5%,由此可見發(fā)展放緩是一種趨勢。
不僅如此,盡管芯片制程工藝每升級一次,其性能都會有大幅提升;但工藝的升級也同樣會由于新技術(shù)的不成熟,從而導致產(chǎn)品出現(xiàn)各種各樣的問題。
近日,多款采用4nm制程芯片的手機出現(xiàn)了發(fā)熱量高和功耗高等問題。據(jù)報道,涉嫌功耗過熱的3款頂級手機芯片,分別是高通驍龍8Gen1、三星Exynos2200、聯(lián)發(fā)科天璣9000,均為目前各廠商高端芯片的代表。
而也正是因為4nm芯片存在各種弊端,三星4nm芯片在制程過程中良率提升過程出現(xiàn)了延遲。
由此可見,國際芯片市場已初顯頹勢。2021年以來,半導體市場周期便呈向下趨勢,整體市場增速放緩,許多半導體企業(yè)開始面臨經(jīng)營壓力。Wind數(shù)據(jù)顯示,截至5月9日,全球已有126家半導體公司公布2022年第一季度財報,其中16家出現(xiàn)凈利潤同比下滑甚至虧損。
但所謂失之東隅,收之桑榆,盡管目前出現(xiàn)了芯片制程工藝放緩、最新成品存在成熟度欠缺的情況,但對于始終在先進制程技術(shù)后面追趕的中國半導體產(chǎn)業(yè)而言,這無疑是一次縮小與世界先進芯片制程技術(shù)的機會。
近日,國內(nèi)兩大晶圓代工廠中芯國際、華虹半導體相繼發(fā)布2022年第一季度財報,財報顯示兩家企業(yè)在2022年第一季度的經(jīng)營情況十分良好。
中芯國際財報稱,2022年第一季度的銷售收入為18.42億美元,相較于2021年第四季度的15.8億美元增長16.6%,相較于2021年第一季度的11.03億美元增長66.9%。華虹半導體財報也顯示,2022年第一季度銷售收入再創(chuàng)新高,達5.946億美元,同比上升95.1%,環(huán)比上升12.6%。
為何中國的芯片產(chǎn)業(yè)與國外相比會出現(xiàn)如此鮮明的差別呢?
首先,中芯國際、華虹半導體營收的穩(wěn)步增長依托于中國龐大的半導體市場需求。SEMI數(shù)據(jù)顯示,2021年中國大陸市場半導體銷售額高達296.2億美元,同比增長58%,是全球最大的半導體市場,占世界總半導體銷售額的28.9%。
而在產(chǎn)出方面,2020年我國集成電路產(chǎn)業(yè)規(guī)模達到8848億元,2021年將突破1萬億元,8年內(nèi)產(chǎn)業(yè)規(guī)模增長了近兩倍。正是有著這樣巨大需求的市場基礎(chǔ),中芯國際、華虹半導體才得以持續(xù)發(fā)展。
此外在產(chǎn)業(yè)端,雖然半導體產(chǎn)業(yè)整體增速放緩,但晶圓代工市場依舊繁榮。中芯國際、華虹半導體均屬于半導體產(chǎn)業(yè)鏈中游的晶圓代工企業(yè),受近兩年芯片短缺影響,諸多企業(yè)提前預(yù)訂了大批晶圓代工廠的產(chǎn)能。
盡管如今缺芯情況相對有所好轉(zhuǎn),且手機、PC等下游產(chǎn)品的出貨量均在下降,但由于晶圓代工產(chǎn)業(yè)處于中游位置,且半導體產(chǎn)業(yè)鏈的傳導周期較長,大概為6個月,因此目前晶圓代工產(chǎn)業(yè)暫未受到市場波動影響,仍處于上升階段。
因此,在國際芯片市場放緩的情況下,中國芯片企業(yè)卻依舊創(chuàng)造佳績。并且基于市場的繁榮局面,中國芯片產(chǎn)業(yè)在先進制程受阻的情況下,更是積極布局成熟制程生產(chǎn)線。
2021年3月,中芯國際便宣布擴產(chǎn)12英寸28nm成熟工藝產(chǎn)能,投入23.5億美元,預(yù)計2022年投產(chǎn)使用。同年9月,中芯國際再次決定投資88.7億美元,在上海臨港自貿(mào)區(qū)再次建設(shè)一條月產(chǎn)能10萬片的28nm產(chǎn)線。
不僅如此,華虹半導體在無錫高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)內(nèi)有一座月產(chǎn)能6.5萬片的12英寸晶圓廠(華虹七廠),且該生產(chǎn)線是全球第一條12英寸功率器件代工生產(chǎn)線,工藝節(jié)點覆蓋90nm到55nm。
由此可見,中國芯片產(chǎn)業(yè)正在穩(wěn)步向前發(fā)展,并借助全球芯片產(chǎn)業(yè)受阻的“東風”,正在進一步縮短與世界一流技術(shù)的差距。
寫在最后
英特爾首席執(zhí)行官 Pat Gelsinger在一季度財報會上認為,2021年芯片短缺給美國造成了2400億美元的經(jīng)濟損失。因此,世界需要更有彈性、更加地域平衡的半導體制造業(yè),而在企業(yè)端、云端、人工智能、圖像、網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域的下游需求還很旺盛,半導體產(chǎn)業(yè)現(xiàn)在依然處于一個長周期的開端。
芯片短缺給中國造成的經(jīng)濟損失同樣可以估算。以中國受損最大的企業(yè)華為為例,據(jù)統(tǒng)計2020年華為營收8914億元,2021年降為6340億元。而從2016到2019年,華為平均每年營收增長額都在1000億元左右,按照這一趨勢2021年若沒有制裁華為營收可以達到接近萬億元的水平,比6340億元的真實營收可以高出3600億元左右。僅華為一家企業(yè),中國經(jīng)濟損失就高達3600億元左右。
當然,華為減少的市場份額,部分為國內(nèi)其他企業(yè)替代。因此,華為的一部分損失屬于“肉爛在鍋里”,并不影響中國經(jīng)濟。但整個中國因芯片短缺造成的經(jīng)濟損失,肯定會大于華為的營收下降額,至少也是數(shù)千億元的規(guī)模。
這場芯片荒,正如蝴蝶翅膀引發(fā)千萬里外的暴風雨一樣,參與方最初并沒有想到會如此,但在芯片緊缺給少數(shù)相關(guān)方帶來某些意想不到的利益之后,又有更多力量的推波助瀾。
芯片荒無論何時緩解,Pat Gelsinger所認為的這場半導體長周期已經(jīng)開始,而這場周期結(jié)束之時,半導體行業(yè)美國絕對主導的局面,可能也將發(fā)生一場翻天覆地的變化。