“目前，我們的芯片產能預訂已經排到了今年三季度之后，整年應該都處于供應緊張的狀態。”華潤微(688396.SH)相關人士在接受記者咨詢時如此表示。
華潤微是國內做芯片全產業鏈的一家企業，從設計、晶圓制造到封裝測試。目前的產品主要供應消費電子和工業控制。上述人士還告訴記者，目前公司部分產品已經漲價，后續根據市場和工藝的緊張程度，還會繼續進行調整。
根據美國半導體行業協會的數據，2021年2月份全球半導體銷售額395.88億美元，同比增速達14.66%。其中中國市場137.35億美元，同比增長18.91%。
這段時間，半導體相關產業頻頻傳出缺貨消息。信達證券的電子行業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體行業主旋律，缺芯甚至影響到下游終端市場正常運行。其中最嚴重的是汽車市場，IHS預計二季度汽車減產將達130萬輛。
汽車芯片嚴重缺貨 5g手機芯片需求增長在即
方競認為，當前車廠紛紛停產或減產的主要原因是MCU(微控制單元)芯片短缺。汽車電子化發展使得車企對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、恩智浦等七家供應商。而且，上游芯片供應商需建立較長時間的認證過程，因此短期內無法由某家供應商切換至另一家供應商。
目前全球約70%的車用MCU由臺積電生產，供應商對臺積電依賴度高。“去年四季度疫情緩解時，臺積電產能需提前預定，供應難以快速恢復，遠遠無法滿足市場需求，所以出現斷崖式缺貨的現象。”方競表示。
據方競估計，車載芯片晶圓廠生產平均需2到3月個以上，封裝環節需1月左右。而當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38周，因此目前芯片到整車生產周期至少需半年以上。
一季度起，臺積電轉移部分其他產品的產能，以緊急方式生產汽車芯片。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，預計功率器件長期仍將維持緊張狀態。”
在談到手機行業時，方競表示，與汽車行業不同的時，手機行業的流動性更快、周轉天數更高，故品牌商有備庫存的習慣，所以并未出現斷崖式缺貨的困境。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。所以進入2021年，中低端機型的套片供給有了快速改善。當下，雖然手機行業仍受缺貨困擾，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：旗艦機套片，攝像頭芯片，電源芯片。
目前，智能手機已經進入存量時代，但5G手機的推廣普及仍在持續。方競認為，5G手機滲透率提升對半導體市場的需求有較大的促進作用。在半導體各大下游市場中，通訊(手機)占比達35%左右，且預計2024年將超越計算機，成為最大下游市場。
2020年全球手機出貨量12.80億臺，其中5G手機出貨約1.99億臺，滲透率約為16%。并且，中國是5G市場的引領者，5G手機滲透率已達50%以上。綜合Gartner，IDC，Omdia三家咨詢機構數據預測，2024年全球5G滲透率將達70%，龐大的換機需求將推動整體半導體產業鏈穩定增長。
5G手機的推廣使得對存儲和邏輯類芯片需求大為提升。根據SUMCO測算，5G手機對存儲和邏輯類芯片需求是原來4G的1.7倍。相比于4G手機而言，5G手機DRAM(動態隨機存儲器)由1-12GB升級為6-13GB，NAND閃存由8-512GB升級至128-512GB，AP(應用處理器)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手機還需額外外掛一顆基帶芯片或集成于AP之中。5G手機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。
晶圓制造產能不足 設計和封測環節相對穩定
芯片產業鏈的三個關鍵環節分別是集成電路設計、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能的不足，近年來全球晶圓廠產能僅維持小幅增長。
根據ICInsights數據，2019年全球晶圓產能約為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Gartner的數據，2019 年臺積電占據全球晶圓代工產能 55.5%市場份額。大陸廠商中芯國際(688981.HK)和華虹半導體(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
為緩解產能緊缺，大陸晶圓廠紛紛加大投產。華虹半導體逐步推進12英寸擴產，預計2021年年中投片可達3.5-4萬片，至年底有望達5.5萬片以上。中芯國際也在加大12英寸成熟制程產能。3月17日，中芯國際宣布和深圳政府擬以建議出資的方式經由中芯深圳進行項目發展和營運，該項目重點生產28納米及以上的集成電路和提供技術服務，旨在實現最終每月約4萬片12英寸晶圓的產能，預期將于2022年開始生產。
記者咨詢了做芯片設計的匯頂科技(603160.SH)。其內部人員告訴記者，公司只做設計，不涉足晶圓制造環節。因此，雖然該公司的業務也處于飽和狀態，但相對穩定，沒有漲價的計劃。
另外，為了了解芯片封裝測試環節企業的生產狀況，記者還咨詢了長電科技(600584.SH)的相關人員，該公司目前主要做半導體封測相關的業務。該人士告訴記者，目前該公司的訂單情況還是比較穩定的，暫時也沒有出現排隊或者漲價的情況。不過，和其它半導體企業一樣，長電科技的產能也比較飽滿，今年也有投資擴產的計劃。
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先進制程、40nm-65nm成熟制程，以及8英寸產能都有緊缺。“與上一輪2017-2018年全球8英寸晶圓產能緊缺不同，本輪缺貨呈全線產能緊缺的態勢。”
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)數越多，這樣集成度就越高，技術要求也越復雜。
隨著技術的發展，晶圓持續大尺寸化，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用。目前，12英寸晶圓廠逐漸成為主流，2020年全球總產能占比69%，而8英寸及6英寸占比分別為25%及6%。
方競分別總結了晶圓制造環節不同制程的缺貨現狀。首先，5-7nm先進制程產能長期保持著供不應求的態勢，高性能運算的需求驅使工藝制程不斷微縮。然而，由于技術難度大和研發成本高，先進制程為少數晶圓廠壟斷，目前僅有臺積電、三星兩家在7nm及以下工藝方面競爭。
由于產能稀缺，一直以來先進制程代工是賣方市場，產能長期滿負荷運轉。一有先進制程的新產能便被蘋果、高通、AMD、英偉達等客戶瓜分。另外，PC、服務器、高端GPU、礦機ASIC芯片等也是7nm及以下產能長期供不應求的關鍵原因。
“目前高通旗艦機處理器驍龍888選用三星代工，這部分也是因為臺積電5nm芯片產能有限。”方競表示。
10nm-20nm產能緊缺目前已經有所緩解。14nm主要用于生產4G手機處理器、中低端顯卡、服務器芯片、機頂盒芯片、安防芯片、物聯網系統芯片等。據ICinsights數據，10-20nm產能占比達到38.4%，為各制程產能中最大占比。未來伴隨著5G滲透率提升，4G手機需求亦將下行，該制程段的產能緊缺將進一步緩解。
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藍牙芯片、閃存儲器、MCU等。無論是CIS芯片面積持續增大，還是物聯網需求爆發帶動WiFi藍牙銷量增長，都是這類芯片需求的驅動力。
據方競分析，8英寸晶圓下游主要以汽車、工業、智能手機、物聯網等為主。從占比來看，汽車占比為33%，工業占比為27%，智能手機19%，其它則為白色家電、PC、平板等。
根據ICInsights統計，全球8英寸產能排名前十的公司主要有臺積電、聯電等晶圓廠及意法半導體、英飛凌等公司。從晶圓廠產能利用率來看，目前各大主流晶圓廠產能利用率持續位于高位，如2020年4季度華虹8英寸產能利用率達104.4%，聯電整體產能利用率也在99%。
方競分析，長期以來8英寸晶圓廠擴產動力不足。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以下先進制程技術生產IC器件，而大部分8英寸以下晶圓廠產線過于老舊，許多8英寸及以下晶圓廠關閉或升級為12英寸廠。
由于晶圓廠逐漸向12英寸升級，也使得設備供應商不再供應8英寸新設備。新建或擴產8英寸晶圓廠，只能通過購買二手設備的方式擴充產能。而二手設備供應商SurplusGlobal表示，行業需要2000-3000臺新的或翻新8英寸設備來滿足8英寸晶圓廠的需求，但可用8英寸設備不到500臺。
據ICInsights數據，2009年以來關閉或改建晶圓廠數量高達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，數量高達64家。“6寸晶圓產線的關停，使得需求向8寸晶圓轉移，進一步增加8寸晶圓產能壓力。”方競表示。
(記者 李靖恒)
