晶圆代工厂力积电:预计一季度产能利用率大降,营收环比减少15%

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“缺芯潮”来了!芯片制造的全球“军备竞赛”已经拉响

“缺芯潮”如何重塑半导体产业

发于2021.6.28总第1001期《中国新闻周刊》

4月中旬,全球最大晶圆代工厂台积电的台湾工厂发生停电事故。有研究机构预测,仅停电半天,报废晶圆损失或超过2000万美元,一大批客户受到影响。6月初,台湾封测厂京元电子暴发外籍员工群体感染,确诊人数超过200人,2000多人停工居家隔离,预计6月产量将减少30%~35%。台湾疫情向半导体产业的蔓延,让全球芯片产能雪上加霜。

此前,同样引发人们忧虑的是台湾遭遇半个世纪以来最严重的干旱,由于需要清洗厂房与硅片,晶圆代工厂耗水量巨大,为保证其用水,约占台湾灌溉面积五分之一的农田停止灌溉。

这足以显示台湾晶圆代工产业的地位,美国半导体行业协会甚至提出极端假说称,如果台湾半导体代工厂停工一年,全球电子产业将面临4900亿美元损失。台积电创始人张忠谋将1987年创办台积电与晶体管、摩尔定律等量齐观,视之为改变半导体产业的创造。台积电与晶圆代工业务的兴起确实深刻改变了半导体产业,使之成为全球化程度最深的产业之一。

但是这一轮“缺芯潮”引发了供应链安全隐忧。欧美对半导体产业过度集中于日韩、中国台湾地区表现出了担忧,提出一系列刺激计划吸引芯片产业回流,中国的芯片产业链国产化进程也在提速。芯片制造的全球“军备竞赛”已经拉响,半导体产业现有格局或将被重塑。

模式之争

从各国家、地区半导体产能占比变迁中可以发现,1990年台湾半导体产能几近于零,此后一路扩张至2020年的22%,这是台积电等晶圆代工厂崛起的结果。

半导体产业有两种模式,一种是IDM模式,即芯片设计、制造等环节集于一家公司,比如英特尔、英飞凌等;另一种则是代工模式,由台积电开创,兴起于上个世纪90年代,核心是芯片设计公司无须涉足制造、测封等环节,相应诞生了一批像高通、英伟达、联发科这样的无晶圆厂商。由于无须同时承担设计环节的高研发投入与制造环节的重资产投入,无晶圆厂商的营收增幅往往快于IDM厂商。

尽管IDM厂商在2019年仍拥有全球半导体近七成产能,但在更多应用先进制程、手机SoC(系统级芯片)所属的逻辑芯片领域,代工模式占据近八成产能,被认为是产业主流。

“IDM模式的弊端之一便是企业倾向于追求利润率高的产品,如果将设计与制造环节分开,代工厂无论生产附加值高或低的产品,同样赚取代工费用,有利于产业生态更为均衡。”复旦大学微电子学院教授、矽典微联合创始人徐鸿涛博士告诉《中国新闻周刊》,这也是在代工模式下半导体产业得以迅速发展的原因。

但是在这一轮“缺芯潮”中,IDM企业显示出供应链更为稳定的优势。中芯国际创始人张汝京就曾表示,在当前阶段,下游制造环节对上游设计环节的支持十分重要。但是在代工模式下,晶圆代工厂扩张产能往往谨慎,这是全球半导体产能始终处于紧平衡的重要原因。

其实去年以来代工厂扩张产能动作频仍。3月底,台积电宣布将在未来3年投资1000亿美元增加产能,并且支持高端制程技术的研发,一改此前“稳健扩产”作风,要以5倍的速度建厂扩产,中芯国际也在一年之内两度宣布扩张28nm及以上成熟制程的产能。

尽管如此,多位业内人士告诉《中国新闻周刊》,从扩张产能的规模看,代工厂仍在谨慎行事。这与代工业务的特点有关,在芯片产业链的全部资本支出中,制造环节占比高达64%,但增值仅占比24%。“晶圆代工的毛利率并不高,一旦产能利用率不高,晶圆厂或许就会陷入亏损。”酷芯微电子董事长姚海平告诉《中国新闻周刊》。

一位晶圆代工厂人士向《中国新闻周刊》解释,“晶圆代工厂在扩产前,都需要已有工厂的产能利用率达到相当水平,如果已有产线产能利用率只有百分之七八十,再扩产往往意味赔钱,伴随设备等大量资本投入的折旧压力就不小。”

相比于晶圆代工厂的谨慎,徐鸿涛注意到,一些无晶圆厂商反而开始参与建厂,“因为他们更加清楚风险与需求”。

2020年下半年,联发科就曾花费16.2亿元新台币购置半导体再租给力积电生产。但最为典型的案例莫过于联电,联电今年的资本支出仅为15亿美元,尽管如此,相比去年增幅也达50%。其采取与芯片设计公司三星等合作扩张产能的方式,即芯片设计公司出资购买设备,提供给联电,再让后者代工芯片。4月底,联电更是宣布与多家芯片设计公司合作扩充位于台南的12英寸晶圆厂产能,芯片设计公司以议定价格预先支付订金的方式,确保取得未来产能的长期保障。

如此一来,半导体产业长期存在的两种模式似乎伴随“缺芯潮”蔓延而变得模糊,无晶圆厂商为了保证产能开始向IDM模式靠拢,而一些IDM厂商,如英特尔,则在今年宣布启动代工业务。

今年2月,帕特·盖尔辛格出任英特尔首席执行官,在其3月下旬的一次演讲中,除了抛出英特尔将投资200亿美元新建两座晶圆厂,预计在 2024 年量产 7nm 或更先进制程的消息外,还宣布了英特尔将重返晶圆代工业务。

这一消息在当日直接冲击了台积电股价,但在近一个月之后的一次演讲中,台积电创始人张忠谋回应道,“英特尔要做晶圆代工业务相当讽刺。台积电 1986 年成立,在 1985 年筹资期间就找英特尔投资,但是英特尔拒绝,虽然当年度的景气状况没有太好,但仍是有一点看不起的意味。”

“英特尔此前也多次尝试进入代工业务,我也曾参与类似的项目,当时给Altera公司做代工,我们内部半开玩笑地说,英特尔最终收购Altera就是因为代工产品一直做出不来,英特尔就干脆买下这家公司。”一位曾在英特尔参与多个制程研发的工程师告诉《中国新闻周刊》,英特尔做代工的一个重要阻力便是缺少服务意识,“很难想象英特尔愿意低姿态地陪伴小客户成长,像台积电创办初期的一些小客户,如高通,现在也变成了巨头。但英特尔会挑选客户,当年苹果曾找英特尔做代工,就因为订单量有限被拒绝,如今这被英特尔高层认为是个极其愚蠢的决定。”

同时,技术问题也被他认为是英特尔从事晶圆代工的障碍之一,“英特尔工厂的工具相对比较封闭,更多生产高附加值芯片如CPU。但比如同样为28nm制程芯片,不同类别的芯片往往需要不同的工艺,因此英特尔产线能否很好服务于诸如手机芯片、车规芯片等尚存疑问”。

但显然,英特尔重归晶圆代工业务并非仅仅是一家企业看中芯片制造市场,其背后的深意或许可以归结为盖尔辛格的一句话,“美国公司应该将三分之一的半导体生产放在美国本土进行。”目前,这一比例仅为12%。

大力刺激半导体回流

盖尔辛格所言现状源于代工模式的兴起。据波士顿咨询数据,美国半导体制造业所占市场份额从1990年的37%降低至如今的12%,如果按照目前趋势发展下去,可能降低至6%,但是相比之下,美国半导体公司占全球芯片销售额的47%。

研究劳动力市场与经济政策的智库Employ America发文回顾美国半导体产业的 历史 称,从上世纪80年代起,为了与日本、韩国等国家的半导体公司竞争,美国的半导体政策逐渐转向鼓励缩减运营成本、提高公司利润,忽略了对于半导体供应链的构建,使半导体产业围绕巨头形成了一套脆弱的供应链。“在去工厂、轻资产的运营理念下,虽然每家半导体公司的资产负债表看起来更加稳健,美国芯片制造的优势却已经转向中国台湾、韩国等其他地区”。

目前,全球芯片制造75%的产能在东亚地区,而美国正希望芯片制造业回流,但其面临人才与成本的瓶颈。

张忠谋提到,美国晶圆制造的条件与台湾地区相较具有绝对优势,包括水电等资源,但是美国的人才敬业程度和台湾地区不能比,台湾地区有大量优秀的工程师、技师、作业员比较愿意投入制造业。

前述英特尔工程师也向《中国新闻周刊》解释,美国芯片制造业不断流失的一个原因便是美国的文化体系不太容易产生服务意识。芯片属于精密加工制造业,与东亚文化圈更为兼容,需要工人有很强的纪律性、服从性,因此当今世界最重要的代工厂都集中在东亚。“即使是英特尔这样的美国公司,其工厂的管理体系也与其他部门不同,推行军事化管理”。

美国在成本方面的劣势更为明显,在美国建设一个新芯片工厂的10年总拥有成本大约比亚洲地区高25%~50%,假如要满足半导体自给自足,美国需进行3500亿~4200亿美元的前期投资,这一数字也比中国大陆的1750亿~2500亿美元要高出不少。

(工作人员在黄色光源工作环境中观察光刻胶前烘情况。光刻胶又名光阻,是半导体芯片制造工业的核心材料。图/新华)

美国半导体行业协会今年2月致信美国总统拜登,提到竞争国家均投入巨资吸引半导体制造、研究,美国的缺席导致自身失去竞争力,造成美国在全球半导体制造份额中的降低。美国需要鼓励建设并更新半导体制造设施,并在研究领域投入。

当地时间6月8日,美国国会参议院通过了《美国创新与竞争法》,其中批准拨款520亿美元,在今后5年里大力促进美国半导体芯片的生产和研究。参议院民主党领袖舒默曾称其为“ 历史 性的520亿美元投资,用以确保美国保持芯片生产的领先地位”,并直言,“这项法案将确保美国不再依赖外国芯片加工商。”据路透社报道,其中包括390亿美元的生产和研发激励,以及105亿美元的实施计划,包括国家半导体技术中心、国家先进封装制造计划和其他研发计划,以及 15亿美元的应急资金。

美国商务部长吉娜·雷蒙多在芯片厂商美光 科技 出席活动时称,这520亿美元的资金将为芯片生产和研究产生超过1500亿美元的投资,当中包括州和联邦政府以及私营企业的出资,也就是通过联邦资金释放更多私人资本,“到完成时,在美国可能有七家、八家、九家、十家新工厂。”她预计,各州将为芯片设施争夺联邦资金,而商务部将有透明的资金发放程序。

去年以来,美国国会两党议员不断提出鼓励美国芯片产业发展的法案,如“2020美国晶圆代工法案”(AFA)、“为芯片生产创造有益的激励措施法案”(CHIPS)。CHIPS法案还被纳入拜登提出的2.3万亿美元基础设施计划,于今年早些时候颁布,批准了半导体制造激励措施和研究计划,但尚未提供资金,拜登也曾呼吁拨款500亿美元,促进半导体生产和研究。

此前,苹果、亚马逊、谷歌、微软等 科技 巨头联手包括英特尔、高通、台积电等在内的芯片产业链企业,组建了一个游说团体——美国半导体联盟(SIAC),目标便是向美国政府施压,要求美国国会为CHIPS法案提供500亿美元资金。

台积电、三星等均已计划在美国扩建芯片厂的情况下,一场对于政府补贴政策的争夺已然展开。早在去年5月,台积电便宣布将在美国亚利桑那州投资120亿美元新建12英寸厂,预计将在2024年建成投产,初期月产能为2万片5nm芯片,而这一计划的投资与产能规模在今年被多次曝出仍在扩大。

在向美国得州政府提交的文件中,三星也披露了其赴美建厂计划的具体细节:计划耗资170亿美元,10年内在当地创造约1800个就业机会,位于奥斯汀,面积700万平方英尺。三星还提醒说,该项目“竞争激烈”,美国亚利桑那州凤凰城、纽约北部的Genesee县及韩国替代地点都是奥斯汀的潜在竞争者。如果落户奥斯汀,将在今年二季度破土动工,预计在2023年第三、第四季度投入运营,传闻将用于生产先进的3nm制程。三星明确要求在20年内,得州特拉维斯县和奥斯汀市对三星芯片厂的税收减免将达约14.8亿美元,高于先前提到的8.055亿美元。

谈及美国积极复兴半导体制造产业,张忠谋认为,美国做事永远是“胡萝卜与棒子”一起,补贴只不过短期几年而已,不能弥补长期的竞争劣势,过了补贴政策的那几年,还是要看实力。

供应链安全被打破

持续增长的旺盛需求正在拉长半导体的景气周期。不只是美国,韩国、日本、欧洲等国家或地区都在吸引半导体制造回流。日本政府已经承诺扩大现有约2000亿日元的基金规模,支持国内的芯片制造行业。韩国政府业宣布为本土芯片产业提供1万亿韩元长期贷款,扩张8英寸晶圆厂产能,并增加材料和封装投资。欧盟提出的“2030数字指南”计划的目标之一便是到2030年,欧洲半导体生产至少占据全球产值的20%。

伴随分工模式兴起,半导体产业曾被视为全球化程度最深的产业之一,基于2019年的数据,在对整个产业附加值的贡献中,有6个国家和地区(美国、韩国、日本、中国大陆、中国台湾和欧洲)的贡献度都至少达到8%。但经历这一轮“缺芯潮”,出于维护供应链安全的考量,半导体产业正在向本地收缩,中国也不例外。

波士顿咨询曾作出预测,假设在每个地区建设完全自给自足的本地供应链,将需要9000亿~1.225万亿美元的增量前期投资,并导致半导体价格整体上涨35%~65%,最终导致消费者电子设备成本上升。

“趋势已经很明显,这在日本厂商的产品中得到充分体现,拆开日本的电子产品,会发现其使用的芯片基本上都来自日本,未来各地也会遵循这样的趋势,简单说就是在哪里设计,就要在哪里生产。”上海一家芯片设计公司CEO刘东(化名)告诉《中国新闻周刊》。

中国半导体行业协会副理事长、中国半导体行业协会集成电路分会理事长叶甜春认为,美国、欧盟强化本土产业链,缺芯固然是一项因素,但根本原因是对供应链安全的一种担心。芯片产业链全球化发展的地域分工,导致有些地区的工业空心化,现在各地希望在本地建立一个至少能够维持最小可行制造能力的产业体系。

但在他看来,欧美要建设本土晶圆制造业是很困难的,这是一个成本、供应链体系和产业生态的问题。首先供应链企业要跟过去,把供应链重建起来,经济代价和后续的运维成本会非常高昂;其次,发展制造业需要人才资源作为支撑,欧美高校的人才体量能否支撑制造产业的重建,也值得考量。“继续创新”或许是欧美发展制造业的一条路径,但通常意义上的产业回流是很难操作的。

对于中国当下的芯片产业前景,叶甜春在接受《中国电子报》采访时指出,国内集成电路存在“卡脖子”问题,在部分领域显得被动,但是跟10年前近乎“休克”的状态相比,是完全不一样的。但他担心的是,眼前的问题得到缓解之后,对后续的布局缺乏紧迫感,耽误两年然后发现“卡脖子”这个问题始终存在。

他的建议是,对中国而言,首先是确保供应链的安全,28nm以上的供应链要实现绝对安全,14nm、7nm的技术短板也要尽快补齐。此外还要锻造长板,真正摆脱“受制于人”需要掌握足够的反制手段。要把握好全球化分工与供应链产业链自主可控的“度”。

国产替代如何加速

刘东注意到,其实从去年开始,国内的芯片厂商,包括一些终端产品厂商,已经在将供应链逐步从境外转移至中国大陆,当时主要是受到华为被制裁事件的冲击,随着这一轮“缺芯潮”爆发,这一趋势将更加明显。

深迪半导体今年为国内一家一线手机厂商供应六轴IMU惯性传感器芯片,深迪半导体公共关系负责人黄杜告诉《中国新闻周刊》,从2019年第一次送样,经历两年的测试才最终谈成,“对于手机厂商更换一款芯片的成本并不小,因此一旦习惯于采购外国厂商的芯片就没有动力冒风险更换。”

而多位国内手机厂的供应商向《中国新闻周刊》证实,在消费电子领域,国内终端厂商今年都在转移产业链,“能用国产替代的都尽可能使用国产替代,就算国内供应商无法做主力供应商,也会让其作为辅助供应商。”

徐鸿涛甚至认为,这次“缺芯潮”的一个原因便是国产替代导致代工厂新产品导入规模增长,“比如原来一家代工厂的产能分配中,量产与新产品导入的比例可能是8:2,但随着新产品导入的需求增加,就挤占了量产部分的比例分配,其中部分原因便是国产替代和产能紧张导致开辟新供应商需求的加剧,一款新产品都要经历漫长新产品导入才能量产。”

不仅是终端厂商在更多启用国内芯片厂商的芯片,一些国内的无晶圆厂商也开始将产能向中国大陆转移。

对于刘东的公司而言,与其合作的代工厂遍布中国大陆和台湾,韩国、美国。“只是每家投产多少不一,一方面是要为特定种类的芯片寻找更适合的工艺,另一方面也是为了规避风险。但是一旦产能全球性紧缺,即使产能再分散,风险也难以回避。”刘东反问,“这一轮‘缺芯潮’中,已经可以看到地方保护色彩加重,比如一家韩国代工厂,面对一位韩国客户与中国客户的需求时,他会怎么选择?”

一家三星投资的芯片设计公司负责人告诉《中国新闻周刊》,正是由于三星背书,其产能几乎未受影响,反而扩张产能争抢到产能紧缺的竞争对手的订单。

用刘东的话来说,“大家都变得不那么有操守”。这在一定程度上也源于政府的干预,前述刚刚成立的SIAC便在公开信中称,“当行业努力纠正短缺造成的供需失衡时,政府应该避免干预。”外界认为这暗指美国政府此前施压包括台积电在内的代工厂保证 汽车 芯片产能。

有中芯国际人士告诉《中国新闻周刊》,中芯国际在分配产能时会从终端应用的角度考虑,也就是如果某款芯片缺失,会不会影响普通人生活,甚至国民经济,“会仔细甄别企业的产能需求,依企业真实需求而定,也不会多给企业产能。”

多位业内人士都感慨,在这一轮“缺芯潮”中更能看到中芯国际的意义。“如果产能在国内,遇到疫情这样的极端情况,至少还能见面沟通,但如果投产在韩国、中国台湾的代工厂,连见面协调的可能都没有。”一位芯片厂商负责人透露,从去年开始,公司就在将产能从境外逐步转移至中国大陆,目前已接近一半,甚至直接邀请一家国内代工企业入股,“也是为了未来更顺畅地转移产能”。

这样的产能转移不止发生在某一家公司身上,姚海平也坦言,公司会将中芯国际14nm、12nm制程作为主打的平台,“14nm以下先进制程代工其实可选余地并不多,无非是三星、台积电、中芯国际等几家。现在中芯国际的先进工艺的产能利用率还不高,所以今年其扩张产能集中在28nm等成熟制程,因为其先进制程工艺刚刚开发出来不久,国内的设计公司做出针对的设计需要时间,估计在明年年中中芯国际先进制程产能也会变得非常饱满。”

中国缺少的不仅是先进制程的产能,其实,目前市场上20nm以上工艺节点产能占据了82%,更多的芯片产品依赖成熟制程产能。

“国内除了中芯国际和华虹,形成量产能力的也就是华润上华,但每月8英寸晶圆的产能可能只有两三万片,确实太少,可能都无法支撑大一点的客户。新的代工厂产能完全跟不上,特别是目前一些产品需要特定工艺,比如BCD高压,其实只有中芯国际、华虹、华润上华这三家公司有技术准备,再无其他选择,这就是目前的现状。”前述中芯国际人士告诉《中国新闻周刊》。

黄杜提到,“前一段时间政府征求对行业支持政策的意见建议,我们提出除了鼓励主要以线宽制程为标准的先进标准工艺,也要支持不依赖于线宽的MEMS特色工艺,MEMS惯性传感器芯片在人工智能物联网时代将会获得越来越广泛的应用。”

MEMS工艺是芯片制造的一种特殊工艺,被广泛应用于惯性传感器芯片制造,而惯性传感器芯片已经进入每一部智能手机,手机横屏与竖屏视角的转换便依赖这颗芯片实现。

“如今各地晶圆厂烂尾的情况已经让政府感到担忧,但总体而言,大陆的产能仍然很短缺。”有晶圆厂商负责人告诉《中国新闻周刊》,“几年前公司原本计划投资建设晶圆厂,计划投资50亿元,年产能为1万片8英寸晶圆,但之后项目夭折,原因便是地方政府不再支持。” “当时项目遇到国家收紧半导体投资,地方政府对于项目获得国家资金支持没有信心,就需要地方承担大部分资金压力。”这位负责人说,工厂从开工到“投片”需要3年时间,而根据当时的测算,8年才能回本,这段时间对于地方政府来讲过于漫长。

当下,政府对于晶圆厂的支持无疑举足轻重,中芯国际创始人张汝京在总结项目能够获得成功的条件时就说到,要有政府支持,中央政府通常是在政策和税务上的支持,地方政府通常是给予土地和项目奖励等支持,为了引进一些新项目,需要各级地方政府制定一些准入的指导。

他向《中国新闻周刊》建议说,通过国家发改委窗口指导,一定程度上避免错误的投资导致的国家财产和资金的损失的考量下,可以积极推动国家需要的这类半导体公司。但是如果管控过于严苛,也可能会把这个产业的发展遏制住,减缓国家集成电路与半导体产业的发展。“投资金额小于10亿元以下的,按现有方式进行备案;对于政府投资金额低于某一数位的,如50亿元以下的,由省市相关发改委窗口指导;金额更大的由上一级的发改委管控。至于民企或外资为主的,因为政府担的风险较小,可适度放宽指导窗口。”

在叶甜春看来,此前多地都爆出芯片制造的“烂尾”工程,是因为个别项目在市场定位、技术研发、团队配置等方面没有做好准备,仓促上马。对于做好准备的项目,该上马还是要上马。

他指出,据不完全统计,国内逻辑IC存在40万片12英寸的月产能缺口,存储器至少缺20万~30万片月产能。保守估计,月产能缺口在60万~70万片。整体产能缺口这么大的时候,应该更大规模、更有效率地扩产。“中国貌似缺乏最新的技术和产品,但是全球80%以上的产品用不到最尖端制程,14纳米以上制程能覆盖绝大部分需求——虽然市场份额可能只有百分之六七十,但这上面有大量文章可做。”

进军科创板融资120亿,国内第三大晶圆代工厂崛起?

(文/陈辰 编辑/尹哲)众所周知,芯片制造主要简单分为设计、制造和封装三大环节。其中,芯片制造是国内半导体被“卡脖子”最重要的环节。

近年来,随着产业发展及国际形势变化,中芯国际一度成为“全村的希望”。因此,在一路“绿灯”下,中芯国际顺利登上科创板,成为国内晶圆代工第一股。

如今,继中芯国际之后,第三大晶圆代工企业——合肥晶合集成电路股份有限公司(下称“晶合集成”)也拟进军科创板,以实现多元化发展。

5月11日,晶合集成的首次公开发行股票招股书(申报稿)已获上交所科创板受理,并于6月6日变更为“已问询”状态。

招股书显示, 公司拟发行不超过5.02亿股,募集资金120亿元,预计全部投入位于合肥的12英寸晶圆制造二厂项目。

根据规划, 募投项目将建设一条产能为4万片/月的晶圆代工生产线,主要产品包括电源管理芯片(PMIC)、显示驱动整合芯片(DDIC)、CMOS图像传感芯片(CIS)。

图源:晶合集成招股书,下同

自12英寸晶圆制造一厂投产以来,晶合集成主要从事显示面板驱动芯片代工业务,产品广泛应用于液晶面板领域,其中包括电脑、电视和智能手机等产品。

与此同时,随着产能持续抬升以及工艺不断精进,晶合集成的营业收入实现高速增长。

而在这背后, 晶合集成的经营发展也存在系列风险,其中包括产品结构较单一、客户集中度极高、盈利能力不足,以及扩产项目能否达成预期业绩等 。

因此,尽管自带“国内第三大晶圆代工企业”光环,但晶合集成未来数年发展走势如何,仍是一个尚难定论的未知数。而要实现多元化及技术突破,其还需攻坚克难、砥砺前行。

诞生与发迹“错配”

近十年来,合肥新型显示产业异军突起,加剧了“有屏无芯”的矛盾。同时,电子信息企业快速集聚,更激起地方政府打造“IC之都”的雄心。

“大约在2013年左右,家电、平板显示已经作为合肥的支柱产业,但在寻求转型升级时都遇到了同一个问题——缺‘芯’。”合肥市半导体行业协会理事长陈军宁教授曾表示。

为了解决缺芯问题,合肥市邀请了中国半导体行业的十几名专家一起参与讨论和论证,最终制定了合肥市第一份集成电路产业发展规划。

基于此,2015年,合肥建投与台湾力晶集团合作建设安徽省首家12英寸晶圆代工厂——晶合集成。

据部分媒体报道, 这一项目旨在解决京东方的面板驱动芯片供应问题。

晶合集成合肥12英寸晶圆代工厂

根据总体规划,晶合集成将在合肥新站高新技术产业开发区综合保税区内,建置四座12寸晶圆厂。其中一期投资128亿元,制程工艺为150nm、110nm以及90nm。

至于力晶达成合作的重要原因,是其当时遭遇了产能过剩危机重创,便致力于从动态存储芯片(DRAM)厂商转型为芯片代工企业。

2017年10月,晶合集成的显示面板驱动芯片(DDIC)生产线正式投产。这是安徽省第一座12寸晶圆代工厂,也是安徽省首个超百亿级集成电路项目。

随后,晶合集成的产能实现迅速爬升。招股书显示,2018年至2020年(下称“报告期内”), 公司产能分别为7.5万片/年、18.2万片/年和26.6万片/年,年均复合增长率达88.59%。

与此同时,其产品也迅速占领市场。据央视报道称,2020年占全球出货量20%的手机、14%的电视机和7%的笔记本电脑,采用的都是晶合集成的驱动芯片产品。

对于近五年实现快速发展的原因,晶合集成董事长蔡国智曾总结为,首先是“选对合作伙伴很重要”,以及公司对市场趋势判断正确、不间断的投资和新冠疫情带来的“红利”。

但稍显“遗憾”的是,报告期内, 晶合集成向境外客户销售收入分别为2.15亿元、4.68亿元和12.63亿元,占当期总营收比例为98.59%、87.69%、83.51%。

其中,鉴于公司的台湾“背景”及相关资源,晶合集成的境外客户中中国台湾地区客户占比颇高。

这也就是说,京东方并没有大量采购晶合集成的面板驱动芯片。业内数据统计,我国驱动芯片仍以进口为主。2019年,京东方驱动芯片采购额为60亿元,国产化率还不到5%,可见配套差距之大。

此外,晶合集成依赖境外市场同时,还存在客户集中度极高的问题。

报告期内, 其源自前五大客户的收入占总营收比例均约九成。其中,2019年和2020年,公司过半总营收来自第一大客户。 这显然对公司的议价能力和稳定经营不利。

国资台资加持主控

诚然,如蔡国智所言,晶合集成的快速成长的确得益于“不间断的投资”。

2015年5月12日,合肥市国资委发文同意合肥建投组建全资子公司晶合有限(晶合集成前身),注册资本为1000万元。

成立之初,晶合有限仅有合肥建投一个股东。随后,在国内半导体产业以及合肥电子信息产业迅速发展情况下,公司决定大搞建设。

2018年10月,晶合有限增资,合肥芯屏、力晶 科技 入股。具体股比上,合肥建投持股32.71%,合肥芯屏持股26.01%,力晶 科技 持股41.28%。

后来经过数次减资、增资,晶合有限于2020年11月正式整体变更设立为股份公司,即晶合集成。

截至招股书签署日, 合肥建投直接持有发行人31.14%股份,并通过合肥芯屏控制晶合集成21.85%股份,合计占有52.99%股份。而力晶 科技 的持股比例降至27.44%。

值得一提,合肥市国资委持有合肥建投100%的股权,因而为晶合集成的实际控制人。

那么,多次出现且持股一度占优的力晶 科技 是什么来头?

资料显示,力晶 科技 是一家1994年注册在中国台湾的公司。经过业务重组,其于2019年将其晶圆代工业务转让至力积电,并持有力积电26.82%的股权,成为控股型公司。

得益于力晶 科技 的较强势“助攻”,力积电的晶圆代工业务迅速实现位居世界前列。

调研机构预估,力积电2020年前三季度营收2.89亿美元左右,位列全球十大芯片代工第7名,领先另一家台湾半导体企业——世界先进一个名次。

而除了力晶 科技 和合肥市国资委之外,晶合集成还曾于2020年9月引入中安智芯等12家外部投资者。

其中, 美的集团旗下的美的创新持有晶合集成5.85%股权。而持股0.12%的中金公司则是晶合集成此次IPO的保荐机构。

不过,证监会及沪深交易所今年初发布公告显示,申报前12个月内产生的新股东将被认定为突击入股,且上述新增股东应当承诺所持新增股份自取得之日起36个月内不得转让。

鉴于晶合集成的申报稿是于2021年5月11日被上交所受理,美的创新、海通创新等12家股东均属于突击入股 ,才搭上了晶合集成奔赴上市的列车。

对此,晶合集成解释称,股东入股是正常的商业行为,是对公司前景的长期看好。

“上述公司/企业已承诺取得晶合集成股份之日起36个月内不转让或者委托他人管理在本次发行上市前直接或间接持有的晶合集成股份,也不由晶合集成回购在本次发行上市前直接或间接持有的晶合集成股份。”

经营业绩持续增长

背靠有半导体技术基因的力晶 科技 ,以及资金雄厚且自带官方背书的合肥建投,晶合集成近年来在营收方面有较明显增长。

报告期内, 晶合集成的营业收入分别为2.18亿、5.34亿和15.12亿元人民币,主营业务收入年均复合增长率达163.55%。

其中,2020年,疫情刺激全球宅经济、远距经济等需求大举攀升,而半导体作为 科技 产品的基础元件也自然受惠。因此,晶合集成的业绩同比大增达183.1%。

美国调研咨询机构FrostSullivan的统计显示, 按照2020年的销售额排名,晶合集成已成为中国大陆收入第三大的晶圆代工企业,仅次于中芯国际和华虹半导体。

值得注意,这一排名不包含在大陆设厂的外资控股企业,也不包含IDM半导体企业。

不过,相比业内可比公司的经营状况,晶合集成仍有不小差距。比如,2020年,中芯国际营收274.71亿元,华虹半导体营收62.72亿元,分别是晶合集成的18倍及4倍以上。

另一方面,晶合集成已经搭建了150nm至55nm制程的研发平台,涵盖DDIC(面板驱动)、CIS(图像传感器)、MCU(微控制)、PMIC(电源管理)、E-Tag(电子标签)、Mini LED及其他逻辑芯片等领域。

但公司的市场拓展及经营高度依赖DDIC晶圆代工服务,因而主营业务极为单一。

报告期内, 晶合集成DDIC晶圆代工服务收入,分别为2.18亿元、5.33亿元、14.84亿元,占主营业务收入比例分别为99.96%、99.99%、98.15%。

然而,正因如此,晶合集成预计,如果未来CIS和MCU等产品量产以及更先进制程落地,企业的收入和产能还有机会迎来新一波增长。

目前,晶合集成在12英寸晶圆代工量产方面已积累了比较成熟的经验,但工艺主要为150nm、110nm和90nm制程节点。

其中,90nm制程是业内DDIC类产品最为主流的制程之一,而提供90nm制程的DDIC产品服务也逐渐成为晶合集成的主营业务。

报告期内, 晶合集成90nm制程类产品收入年均复合增长率达652.15%,占营收比重从2018年6.52%逐年升至2020年的53.09%。 这一定程度上体现其收入结构正在优化。

此外,晶合集成正在进行55nm制程节点的12英寸晶圆代工平台研发,预计之后会在55nm制程产品研究中投入15.6亿元人民币,以推进先进制程的收入转化。

另据招股书透露,2021年,90nmCIS产品及110nmMCU产品将实现量产;55nm的触控与显示驱动整合芯片平台已与客户合作,计划在2021年10月量产。而55nm逻辑芯片平台预计于2021年12月开发完成,并导入客户流片。

基于此,晶合集成的企业版图未来确有望进一步扩充,而营业收入也势必会有不同程度的增加。

盈利毛利“满盘皆负”

虽然持续增收,但作为半导体行业新晋企业,晶合集成要实现盈利并不容易。由于设备采购投入过大,以及每年产生大量折旧费用等因素,晶合集成近年来净利润一直在亏损。

报告期内, 晶合集成归母净利润分别为-11.91亿元、- 12.43亿元和-12.58亿元。扣除非经常性损益后归母净利润分别为-12.54亿元、-13.48亿元和-12.33亿元,三年扣非净利润合计为-38.35亿元。

截至2020年12月31日, 公司经审计的未分配利润达-43.69亿元。

对此,在招股书中,晶合集成也做出“尚未盈利及存在累计未弥补亏损及持续亏损的风险”提示,并称“预计首次公开发行股票并上市后,公司短期内无法进行现金分红,对投资者的投资收益造成一定影响。”

另一方面,为满足产能扩充需求,晶合集成持续追加生产设备等资本性投入,折旧、 摊销等固定成本规模较高。这使得其在产销规模尚有限的情况下产品毛利率较低。

报告期各期, 晶合集成的产品综合毛利分别为-6.02亿元、-5.37亿元及-1.29亿元,综合毛利率则分别为-276.55%、-100.55%与-8.57%。

与行业可比公司相比,晶合集成的毛利率差距巨大,而且远低于可比公司毛利率的平均值。

值得一提,同期台积电的毛利率遥遥领先。而在大陆的半导体代工企业中,中芯国际及华润微的毛利率均低于平均值,仅有华虹半导体于2018年和2019年略高于平均值。

不过,随着产销规模逐步增长且规模效应使得单位成本快速下降,晶合集成的毛利率与可比公司均值的差距正在快速缩短。2020年,其综合毛利率已大幅改善至-8.57%。

与此同时,晶合集成各制程产品的毛利率也在持续改善。

招股书显示,2020年,公司150nm制程产品毛利已实现扭负为正,而110nm及150nm制程产品毛利率,相对优于90nm制程产品的毛利率。其主要原因为90nm制程产品工艺流程较为复杂,固定成本分摊比例较高。

晶合集成似乎对未来盈利很有信心,在招股书中称“主营业务毛利率虽然连年为负,但呈现快速改善趋势... 未来规模效应的增强有望使得公司盈利能力进一步改善。”

其实早在去年底,晶合集成就定下四大战略目标:即 在“十四五”开局之年,实现月产能达到10万片、科创板上市、三厂启动以及企业盈利。 不难看出其对实现盈利的重视。

但是,参考近三年利润总额和净利润,并未看出晶合集成的亏损有明显好转趋势。更有行业人士称,“由于每年设备折旧费用可能吃掉大部分利润,收回成本可能要历时数年。”

技术研发依赖“友商”

毋庸置疑,晶圆代工行业属于技术和资本密集型行业,除需大量资本运作外,对研发能力要求也极高。可以说,研发能力的强弱直接决定了企业的核心竞争力。

一般来说,半导体企业的研发能力,主要通过研发费用投入占总收入比例、研发人员占总人员比例、科研成果转化率等评判。

首先,在研发费用投入方面。近年来,尽管一直“入不敷出”,但晶合集成的研发投入总额依然保持着较快上涨。

报告期内, 公司研发费用分别为1.31亿元、1.70亿元及2.45亿元。 然而,鉴于营业额的更快速增长,其 研发投入占比则出现持续下滑,分别为60.28%、31.87%及16.18% 。

不过,目前晶合集成的研发费用率仍高于同行业的平均水平。这主要是因其处于快速发展阶段,收入规模较可比公司相对较低,但研发投入维持在较高强度。

其次,在研发人员投入方面。 报告期各期末, 晶合集成研发人员数量持续增长,分别为119人、207人和280人, 占员工总数比例分别为9.47%、15.16%和16.81%。

相比之下,截至2020年12月31日,中芯国际、华虹半导体、华润微研发人员分别为2335人、未知、697人,占总人员比例分别为13.5%、未知、7.7%。

由此可见,晶合集成的研发人员占比超过已知的中芯国际和华润微,但在研发人员总数量上仍逊色不少。

另招股书显示,晶合集成现有5名核心技术人员,分别为蔡辉嘉(总经理)、詹奕鹏(副总经理)、 邱显寰(副总经理)、张伟墐(N1 厂厂长)、李庆民(协理兼技术开发二处处长)。

然而,根据背景信息介绍, 5名核心技术人员全部为台湾籍人士,而且除了詹奕鹏外,其余4人均曾任职于力晶 科技 。 这说明晶合集成的核心技术研发极为依赖力晶 科技 。

另外,在科研成果转化方面。截至2020年12月31日, 晶合集成及其子公司拥有境内专利共计54项,境外专利共计44项, 形成主营业务收入的发明专利共71项 。

在行业可比公司方面,中芯国际仅2020年内便新增申请发明专利、实用新型专利、布图设计权总计991项,新增获得数1284项;累计申请数17973项,获得数12141项;

华虹半导体2020年申请专利576项,累计获得中美发明授权专利超过3600项;

华润微2020年已获授权并维持有效的专利共计1711项,其中境内专利1492项、境外专利219项。

可以看出, 中芯国际、华虹半导体、华润微拥有的专利均超过了1000项,大幅领先于不足百项的晶合集成。

当然,对成立较短的半导体企业来说,这是必然会遭遇的问题之一。但要加强技术专利的积累及实现追赶,晶合集成还有很长的路要走。

募资百亿转型多元化

近年来,随着全球信息化和数字化持续发展,新能源 汽车 、人工智能、消费及工业电子、移动通信、物联网、云计算等新兴领域的快速成长,带动了全球集成电路和晶圆代工行业市场规模不断增长。

为抓住产业发展契机及进一步争取行业有力地位,晶合集成自2020开始便积极谋划在科创板上市,预计在2021年下半年完成。而这一时程较原计划提早了一年。

具体而言,本次科创板IPO, 晶合集成拟公开发行不超过约5.02亿股,占公司发行后总股本的比例不超过25%,同时计划募集资金120亿元。据此,公司估值为480亿元。

截至6月11日,科创板受理企业总数已达575家,其中仅9家公司拟募资超过100亿元。也就是说,晶合集成的募资规模已进入科创板受理企业前十。

在用途方面,公司的募集资金将全部投入12英寸晶圆制造二厂项目。该 项目总投资约为165亿元,其中建设投资为155亿元,流动资金为10亿元。

如果募集资金不足以满足全部投资,晶合集成计划通过银行融资等方式获取补足资金缺口。

根据规划,二厂项目将建设一条产能为4万片/月的12英寸晶圆代工生产线。其中,产品包括电源管理芯片(PMIC)、显示驱动整合芯片(DDIC)、CMOS图像传感芯片(CIS)等,主要面向物联网、 汽车 电子、5G等创新应用领域。

在图像传感器技术方面,晶合集成目前已完成第一阶段90nm图像传感器技术的开发,未来将进一步将图像传感器技术推进至55nm,并于二厂导入量产;

在电源管理芯片技术方面,晶合集成计划在现有90nm技术平台基础上进一步开发BCD工艺平台,辅以IP验证、模型验证、模拟仿真等构建90nm电源管理芯片平台,并于二厂导入量产;

在显示面板驱动芯片方面,晶合集成已在现有的90nm触控与显示驱动芯片平台基础上进一步提升工艺制程能力,将技术节点推进至55nm。

招股书显示,12英寸晶圆制造二厂的项目进度为:2021年3月,洁净室开始装设;8月,土建及机电安装完成及工艺设备开始搬入;12月,达到3万片/月的产能。

此外,2022年3月,即项目启动建设一周年,达到3万片/月的满载产能。同年, 晶合集成还将装设一条40nmOLED显示驱动芯片微生产线。

未来,随着项目逐步推进建设及产能落地,晶合集成将继续坚持当前的战略规划:

依托合肥平板显示、 汽车 电子、家用电器等产业优势,结合不同产业发展趋势及产品需求,形成显示驱动、图像传感、微控制器、电源管理(“显 像 微 电”)四大特色工艺的产品线。

结语

依托台湾技术团队及合肥的国有资本等,晶合集成成立仅五年就成为了全球重要的显示面板驱动芯片代工厂商,并且剑指显示器驱动芯片代工市占率第一桂冠。

这样的成就对国内半导体企业来说,实属难能可贵。但长年押宝在“一根稻草”上,晶合集成的经营发展无疑潜在较多重大风险。同时,行业的激烈竞争及国际形势变化等外部压力也越来越大。

晶合集成董事长蔡国智,2020年上任,曾在宏碁股份、力晶 科技 和力积电等公司任职。

对此,晶合集成近年来正致力于推动企业转型,并制定了详细的三年发展计划。2020年7月,晶合集成董事长蔡国智接受问芯Voice采访时,曾透露了公司的具体战略规划:

2021年:目标是营收要倍增至30亿,公司必须开始获利赚钱,同时要完成N2建厂、产品多元化以及科创板IPO上市;

2022年:目标是N2厂正式进入量产阶段,公司营收突破50亿元大关,并维持稳定获利;

2023年:目标是单月产能要达到7.5万片,公司营收达70亿,并且开始规划N3和N4厂房的建设。

但在清晰的目标背后,晶合集成不可避免的面临一系列挑战。

比如现阶段半导体代工行业“马太效应”愈发明显,晶合集成要如何扭转劣势或突围?在现有企业规模及相关储备下,其多元化战略是否还能顺利推进并攻下市场?

此外,由于客户主要在境外,公司要如何真正提高关键国产芯片的自给率?

基于此,即便科创板上市成功,晶合集成还需要克服诸多问题及困难,其中包括改善盈利、升级工艺、募集资本、招揽人才、推进多元化及应对行业竞争等等。

至于本次募资的12英寸晶圆代工项目是否能达到预期业绩,以及相关战略未来是否能卓有成效落地,从而改善当前的系列问题,促使晶合集成进一步壮大乃至真正崛起,且拭目以待!

探访上海硅片厂:确在大批招人 但2021年将持续“缺货”

上海新升半导体 科技 有限公司 图源/IT时报

30秒快读

1、晶圆产能紧张到不可思议,下游疯狂“囤货”已经到了恐慌程度。虽然国内大尺寸硅晶圆项目纷纷上马,但是还是相对理性,简单概括就是不想做风口上猪。

秋收过后,稻田里只留下一行行稻茬晶圆代工厂力积电:预计一季度产能利用率大降营收环比减少15%%;在一大片金黄色的两侧,酣眠着这样两座大厂,西边是上海特斯拉超级工厂,东边是上海新升半导体 科技 有限公司。

上海最南方的临港地区,人类文明一浪接一浪晶圆代工厂力积电:预计一季度产能利用率大降营收环比减少15%;稻田、工厂和芯片,在这里人类文明的三次浪潮奔涌在一起。

就像稻谷为人类提供粮食,硅片是半导体和芯片产业的“筑基食粮”——关键原材料,通常作为衬底加工各类器件结构和引线,从而实现集成电路、分立器件等半导体产品的制造。

图源/IT时报

今年下半年以来,晶圆代工产能奇缺,对于芯片设计制造公司来说,就像面包缺了面粉,巧妇难为无米之炊。由此带来的后果是,业界对待产能的心态普遍不稳,晶圆代工费用持续上涨并向下传导,很多芯片也都出现了缺货及价格上涨的情况。纸终究包不住火,前段时间的 汽车 芯片短缺事件就曾闹得沸沸扬扬。

快速上马项目、扩大产能,站上晶圆代工需求旺盛的风口晶圆代工厂力积电:预计一季度产能利用率大降,营收环比减少15%?业界对此的答案是:NO!硅片产业投资巨大,风险和收益都有很强周期和不可控性,有分析人士指出,虽然面对下游旺盛的市场需求,但如上海新升、上海超硅等硅片厂都曾吃过产能过剩的亏,所以不会轻易扩产, 中国硅片厂不愿意做“风口上的猪”,“长期订单不一定会涨价,但短期单估计会涨”。

“前几天看到一辆面包车拉来一车人。”一位上海新升一线员工表示,从未见到公司招这么多人,这给他留下了很深的印象。

图源/IT时报

另一名新升生产线员工向《IT时报》记者证实,新升正值二期上量阶段,人手确实很紧张, 工厂所生产的300mm大硅片目前处于供不应求的状态 ,台积电、格罗方德、中芯国际、华虹宏力等都是客户,新升国内市场份额约为10%,“二期刚开,正在上量阶段,大量缺人;我们优先供应国内市场,现在300mm每月产量在十几万片,最贵的每片价格约200 300美元。”上述员工表示,相比国外竞品,新升的产品仍有价格优势,虽然设备、材料都来自国外,但胜在人工费等综合成本仍然很有竞争力。

一名负责设备的新升员工透露,“ 现在厂里设备比人还多,目前正在大批招人,以补充人手不足。 ”在招聘网站上,《IT时报》记者看到,12月上海新升释放出一大批招聘职位,涉及产品工程师、抛光设备工程师以及技术员等岗位。

图源/招聘网站

上海新升一名高层告诉《IT时报》记者:“按照原定计划,我们已在扩大产能,每月从15万片扩产到30万片,现在已扩到20万片。”也就是说,新升当下的扩产其实不是因为这段时间晶圆代工产能不足而导致的。这名高层还指出:“产能建设是需要周期的,今天的下游需求强烈,上游什么忙都帮不上,等扩建好了,下游又没有需求了。因此,需要做战略性预测。”

目前,全球硅片市场主要由海外和中国台湾厂商占据,市场集中度比较高。根据SEMI的数据,2018年,日本信越化学、日本SUMCO、中国台湾环球晶圆、德国Siltronic、韩国SKSiltron等加起来的市场份额超过90%。

图源/国元证券

为了弥补硅片(尤其是大硅片)的供应缺口,降低进口依赖程度,我国正积极迈向8英寸与12英寸大硅片制造,多项重大投资纷纷上马建设,上海新升、重庆超硅、天津中环、宁夏银等均锁定大尺寸硅晶圆项目。

公开资料显示,作为国内首个300mm大硅片项目的承担主体,上海新升于2015年7月破土动工,2017年实现了挡片、陪片、测试片等产品的销售。根据最初规划,该项目计划投资建设月产60万片300mm硅片的生产线,分别为第一期15万片/月、第二期15万片/月、第三期30万片/月。

图源/IT时报

除了上海新升,上海还有另一座大硅片制造厂——上海超硅半导体,其成立于2008年,2010年正式运营,与重庆超硅半导体、成都超硅半导体为超硅(AST)旗下企业,三家企业均致力于研发生产集成电路用大硅片。2016年4月,重庆超硅大硅片项目一期投入试生产,10月正式建成并举行产品下线仪式,达产后实现8英寸硅片年产600万片、12英寸硅片年产60万片的产能。

上海超硅项目包括AST综合研究院、300mm全自动智能化生产线、450mm中试生产线、先进装备研发中心、人工晶体研发中心等,2018年上海超硅300mm全自动智能化生产线项目开工建设。根据规划,项目建成后将形成年产360万片300mm抛光片和外延片,以及12万片450mm抛片生产能力。

《IT时报》记者从有关部门获悉,上海超硅已于今年9月28日正式投产,300mm抛光片月产能约5万片,月产能投产约2万片,每片均价100美元以上。

12月10日,环球晶圆宣布同意以37.5亿欧元收购德国硅片制造商SiltronicAG,此次收购合并完成后,环球晶圆有望成为全球最大的硅片制造商。

环球晶圆 图源/网络

硅片行业具备典型的周期属性,随下游半导体周期波动,且价格变化略滞后于市场规模变化。给产业打击最大的一次来自2008年金融危机,全球性危机爆发之前市场对300mm晶圆需求极度乐观,Shin-Etsu、SUMCO等大厂纷纷做出了激进的扩产计划,结果受经济危机冲击,随着硅片库存的高企以及智能手机销售量锐减,全球半导体市场急剧下滑,产能提升滞缓。

国元证券一份研报指出,目前行业正处在新一轮硅片景气周期。2019年5G手机的发售,单位面积的硅片价格上涨到0.94美元,而伴随新能源 汽车 等新兴应用市场的快速发展, 未来受供需关系影响,硅片价格将持续上涨保持高位 。

图源/国元证券

电子创新网CEO张国斌表示,日本信越、SUMCO、上海新升等硅片厂商都吃过产能过剩的亏,所以不敢轻易扩产,不过下游市场的需求旺盛对这些公司仍然是利好,“ 一般都是长期单,不一定涨,但是短期单估计会涨 ”。

04

产能已排到明年第一季

“ 目前晶圆产能已紧张到不可思议的地步,客户对产能的需求已达恐慌程度 ,预估明年下半年到2022年下半年,逻辑、DRAM市场都会缺货到无法想象的地步。”11月30日,芯片代工厂力积电董事长黄崇仁的一席话点出了晶圆产能紧张的现状。

图源/Pixabay

对此,芯谋研究首席分析师顾文军也透露,目前8英寸和12英寸的成熟工艺都还很紧张,不仅仅在制造层面,封装测试也都很紧张 ,现在排单都到了明年第一季度了 。

从终端产品上来看,集邦咨询分析师乔安表示:“目前最为紧缺的是电源管理IC及面板驱动IC。”从需求端来看,8英寸晶圆的下游需求主要来自于电源管理芯片(PMIC)、CMOS图像传感芯片、指纹识别芯片、显示驱动IC以及功率器件等产品,这些产品广泛应用于智能手机、平板电脑、电视、PC、电动 汽车 等领域。

另据中芯国际今年Q3财报,55/65nm、40/45nm的成熟工艺依然是公司盈利主要来源,14/28nm的收入仅占中芯国际的14.6%。成熟工艺产能紧缺,联电等企业产品供不应求。以联电股价为例,自2020年初起涨幅已超过200%。中芯国际在其三季报中也表示:“成熟应用平台需求一如既往强劲,来自于电源管理、射频信号处理、指纹识别以及图像信号处理相关收入增长显著。”

图源/中芯国际2020年Q3财报

05

芯片或“难产”或涨价

相较于拥有制造能力的IDM(垂直整合制造)模式芯片厂和Foundry模式芯片代工厂,芯片设计公司将面临拿不到晶圆厂产能的挑战,无疑是对新入局芯片行业资本的当头一棒。“最直接的影响就是很多设计的芯片不能量产,导致投资收益下降,也会间接导致芯片涨价,系统产品成本上升、毛利下降,影响以后的研发和创新。”张国斌说。

12月21日,一则关于ST(意法半导体公司)的涨价函在朋友圈广泛传播:“受新冠疫情影响,ST原材料供应不足,同时面临着成本上升和咄咄逼人的商业条款。鉴于此,ST决定自2021年1月1日起,提高所有产品线价格。”此外,瑞萨、NXP等半导体厂商也都接连发布涨价函。

ST(意法半导体公司)涨价函 图源/网络

据媒体报道,封装大厂日月光也带头领涨半导体封装报价,明年1月起调涨,涨幅区间在3~5%。此外,张国斌认为,中美贸易摩擦、疫情带来的动荡,使得下游厂商们掀起一股 “囤货”情绪,他预计产能紧张的大环境可能要到明年下半年才能缓解。

作者/IT时报记者 李玉洋

编辑/挨踢妹

排版/冯诚杰

图片/IT时报 国元证券 Pixabay 网络

来源/《IT时报》公众号vittimes

芯片产能过剩,芯片求着人买,发生概率有多大,我们能等吗?

“川军团晶圆代工厂力积电:预计一季度产能利用率大降,营收环比减少15%的豪杰们打拢了也凑不起这场仗,我晶圆代工厂力积电:预计一季度产能利用率大降,营收环比减少15%的人凑不凑都不习惯这种仗。”

《我的团长我的团》其中的一句台词,面对一场必须接受的抗争,晶圆代工厂力积电:预计一季度产能利用率大降,营收环比减少15%他们最后冲上去了。

2020年后,依仗半导体领域技术、规模、知识产权的优势,对面那个大国对我们 科技 企业的打压,几近无以复加,华为和中芯,作为我们芯片产业设计和制造环节的龙头,深受遏制,2021年初,我们的半导体设备龙头中微公司,也开始面对类似华为和中芯最初的那种境遇。

被全链条的这样针对,目的是很明显的。

受影响的绝不仅限于大陆的 科技 业。在过去的这两年, 科技 全球化带来的均衡价值链,以及其背后支撑所需的标准、规则、信用全部被破坏, 科技 创新也不可避免地被这种逆全球化趋势减缓。

华为缺芯后采取的库存囤积策略,在一段时间挤压了其他公司元器件需求的产能。其连锁反应使得更多的消费类电子企业,在供应链风险突增和疫情的双重影响下,纷纷调整了库存水位,抢芯片产能,于是全世界开始陷于芯片短缺的境地。

新技术及其实施规模,客观规律下总是在发展壮大的,尤其是全球的产业和政治都开始聚焦半导体领域时,也许有一天,芯片产能会过剩,随着其产业技术的革命性进步,芯片终会沙子价,但在目前的形势下, 以半导体为方向的地缘 科技 战略的重要意义在深化,这种趋势造成的资源瓶颈越来越紧张,一段时间内看不到向缓特征 。

本文汇集了一些行业现象和观点,探讨一下未来几年的半导体产业的发展趋势,当然限于水平,视界比较局限和狭隘,请大家指正:

1、半导体已成为现代生活以及世界商业和军事技术的关键,它必然成为 科技 争夺的焦点。

2、芯片供不应求的状态可能会延伸到未来5年。

3、半导体产业链各个区间,逐渐被领先地位的巨头企业把持,它们通过成熟技术的成本优势和技术壁垒,刻意保持与追逐者的差距。

4、半导体产业是典型的重资产行业,从砂子到电子,对基础学科和规模化工业的门槛要求很高。在未来几年,半导体设备和制造链条的规模增长速度,远远赶不上设计规模加大,5G和AI技术发展而造成的需求增长速度。

5、欧美日同时意识到半导体制造的链条瓶颈,主动性通过投资和合作,树立本土化思维,抢产能就是在抢夺未来工业 科技 的话语权。

6、尽管我们距离世界先进的差距很大,尽管半导体是必须依赖全球化的 科技 产业,但我们似乎又拥有落后但相对齐全的半导体内循环产业链基础, 也许只有中国的半导体产业链兴起的那一天,才能出现芯片产能过剩甚至求买,打破芯片制造的桎梏,就像在艰难的全球疫情初期,中国制造为世界注入了力量 。

芯片无处不在,半导体已成为我们现代生活以及世界商业和军事技术的关键。在过去的20年里,半导体业发生了非凡的创新,使全体消费者和工业界受益。在过去20年的全球化进程中,半导体全球价值链,已经发展成为所有产业中,国际一体化程度最高的产业。

芯片产业有设备、材料、集成电路设计、晶圆代工和封装测试五大领域。即便如华为那样优秀的企业,也只能在设计环节拥有世界级的实力。

根据美国半导体行业协会的数据,2019年全球芯片产业营收4123亿美元,美国公司高达47%。而2019年中国进口芯片3040亿美元,超过石油成为进口商品的第一大品类,我们出口赚的外汇,主要用来购买芯片了。

过去十年中,美国半导体工业在研发领域投资 3120 亿美元,仅 2018 年就达 390 亿美元,这几乎是世界其他国家在半导体研发领域投资总额的两倍。不得不承认,美国在半导体产业中确实有着先足的优势:美国趋向于专注于半导体设计以及高端设备制造,拥有大量的泛半导体领域内的知识产权。这是他们可以将芯片政治化的资本。

但同时,半导体产业是世界产业中最复杂,地理位置最分散的价值链。打压我们,使得这条产业链开始非理性波动,过去几十年取得的产业效率被抹杀,美国深受反噬。

比如:有越来越多竞争对手,把不受美出口管制当作推销半导体产品的优势。当美商英伟达宣布将要收购Arm的时候,开放架构RISC-V开始备受青睐。

晶圆代工厂力积电董事长黄崇仁表示:未来五年晶圆代工产能会是兵家必争之地,没有产能的IC设计厂会营运很辛苦。

当下的缺芯现象已经开始令人乍舌:

1、某晶圆台企提前预售2021年二季度的8寸晶圆代工产能,竟然是以“竞标”的形式,价高者得之。竞标加价的幅度在30%-40%。

2、作为设计公司,联发科为了巩固电源管理IC产能,自掏腰包16.2亿元新台币采购半导体设备,租给晶圆代工厂抢产能。

3、由于芯片供应短缺,很多核心车载芯片花钱也买不到了。大众、丰田、福特、菲亚特、日产等全球知名车企纷纷宣布因为芯片缺货,将不得不减产,估计今年上半年全球 汽车 工业将减产450万辆。

云端服务、服务器、笔记本电脑、 游戏 及医疗 科技 需求成长,5G、物联网、 汽车 及人工智能(AI)快速发展,带动芯片需求的激增。缺芯已经开始影响到手机等消费类行业,后知后觉的车企当然是首当其冲的受害者。

供需不平衡将会导致半导体市场发生结构性转变,需求成长幅度大于产能增加幅度的结构性问题,短期内难以解决,半导体产能供不应求也许会影响到未来5年。

与其他暂时的商业现象不同的是:半导体产能供不应求不是景气循环周期性的问题,而是结构上的问题,这必须是全球产业界的合力才能解决的问题,至少在最近几年内,还无法对芯片产能产生乐观情绪 ,但这种供需现象,对迫切需要前行的大陆半导体来说,无疑是大好机遇。

EDA设计工具

EDA软件被美国的三大巨头Cadence、Synopsis及Mentor垄断,这一直是我们的芯片设计,无法完全去美化的最大短板。

设备

半导体设备技术壁垒极高,目前被美国、日本和荷兰的巨头垄断。这些龙头公司起步早,整个行业也被他们高度垄断、强者恒强,相应产品也已经成为事实上的行业标准。

材料

硅基材、CMP抛光材料、高纯试剂(用于显影、清洗、剥离、刻蚀)、特种气体、光刻胶、掩膜版、封装材料,这些半导体材料占据集成电路成本的20%。

经历相同的被遏制过程后,日本隐忍起来,转移到半导体产业链的上游,以匠人精神占据半导体高端材料的顶部。目前,日美德在全球半导体材料供应上占主导地位。

芯片生产

世界五大晶圆厂产能,已经占全球市场的半壁江山,请注意,这5大晶圆厂没有我们的中芯国际。2020年12月,三星、台积电、镁光、SK、铠侠五家公司的总产能,占全球晶圆总产能的54%,而2019年时这个比例只有36%,集中度越来越高。

半导体的巨头把持着产业链的咽喉要道,它们通过成熟技术的成本优势和技术壁垒,始终保持与追逐者的差距,这种态势下,很难出现格局的打破者 。

比如台积电在芯片制造方向上,拥有一骑绝尘的技术,甚至需要担当起高规格元器件的研发生产任务。据传,苹果与台积电合作开发 Micro OLED 面板,其技术需求较以往的OLED 高很多,这个挑战需要依仗台积电的先进生产与封装技术,若顺利,台积电又将握有新一代关键性技术。

在时间面前,等待或放弃追赶,只能使差距大到望洋兴叹。 市场被高端玩家驾驭,下游用户只能受制于人。

半导体行业协会在12月表示,到2021年,全球芯片销售额将在2020年的4330亿美元规模上增长8.4%,而2019年到2020年的增长幅度为5.1%。

但预估全球晶圆代工产能,2021年产值成长只有6%,尽管这也是创新高。

加上新工艺的研发费用,每一座晶圆代工厂的建造成本都在几百亿美元以上。比如2018年中芯在上海建设的12英寸芯片生产线,投资超过100亿美元,2019年台积电正在建设的3纳米制程工厂,投资超过190亿美元。

16nm /14nm芯片的平均IC设计成本约为8000万美元,上一代的28nm IC约为3000万美元,而7nm芯片则需要2.71亿美元。

具有领先技术、节点优势的顶级公司将蓬勃发展, 根据自己的意愿和上层影响力分配产能,这种状况,寄希望新生力量来打破,何其艰难 。

尽管硅谷是半导体行业的发源地,但由于高昂的建造成本和亚洲地区提供的大量激励措施,近几十年来,大部分工业投资都流向了亚洲。但在全球半导体产业发生变革后的今天,制造对半导体行业的发展显得越发重要。美日这些老牌半导体强国,重拾对半导体制造的重视。

美曾经邀请 Intel公司重拾代工业务,以期塑造本土企业芯片制造的向心力。台积电在各方影响下,将在亚利桑那州建设价值120亿美元的芯片制造厂,三星电子紧随其后,它将在得州投资100亿美元建立3nm生产线。

在日经产省极力的邀请下,台积电计划将在日本东京设立先进封测厂。消息称,双方将会成立合资公司来进行营运,出资各半。这座封测厂很有可能是台积电在台以外的首座封测厂。

半导体产能才是芯片链条的瓶颈,抢产能就是在抢夺未来工业 科技 的话语权。

根据美国半导体行业协会的数据,2019年全球芯片产业营收4123亿美元,美国公司高达47%,而中国大陆芯片公司只占了5%。更需要认清的现实是:我国这5%的市场份额,还处于芯片产业链的低端。从芯片产业的基础软件、底层架构、光刻胶及配套试剂等芯片材料,再到高端显示芯片、大容量内存芯片、基础操作系统、集成电路专用装备和高精度加工设备,中国依赖进口。

封锁带来的困局需要正视。

半导体是一个全球性的行业,没有任何一个国家能单独提供整个行业供应链。但我们不主动在产业链具备一定的实力,封锁不会自动解去。而我们的优势在于拥有庞大的市场以及相对完备的产业链配套的生态。

打破芯片产业技术封锁困局的关键在于人才培养,在于基础学科的进步。有数据指出:我国集成电路人才到2022年,芯片专业人才缺口仍将近25万。

面对前所未有的压力,只能正面迎战,躲避及退让是不可取的,首先是生存,坚持是关键。

我们有太多的期望,中国已经融入 科技 全球化体系,不可能走回头路。 只有国产化上形成突破,才能谈起全球化,甚至让芯片产业全球化,回到它本来应有的样子,这大概是我们被赋予的高阶使命吧 。

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