芯片荒持续一年多以来,晶圆代工极其短缺,各大晶圆代工厂加大投资金额,纷纷抛出罕见的大规模扩产计划。
2021年,全球掀起史上最“凶猛”扩产潮,不仅台积电、三星、联电中芯国际等晶圆代巨头“跑马圈地”,德州仪器、英特尔、士兰微等 IDM巨头也纷纷抛出扩产计划。 在这样大规模的扩产潮之下,“芯片荒”危机即将迎来希望的曙光?或是产业反转的警示,已悄然显现?
史上最“凶猛”扩产潮
据 Gartner 预估,2021 年全球芯片制造业资本支出将达到 1460 亿美元,较疫情爆发前的 2019 年则增长约 50%。 据芯三板不完全统计,全球17家公司33个新增或扩产项目,具体如下:
数据来源:公开资料、芯思想研究院,芯三板制图
各大厂商的扩产计划来看,新增产能集中在成熟制程。台积电去年宣布,将在今年同步启动高雄厂、日本厂的建厂计划,届时两座厂区重要的新增产能都将是成熟制程;无独有偶,晶圆代工大厂联电于此前被爆出将在新加坡扩产,传闻中投产目标,也是成熟制程。
中芯国际更是在北京兴建28nm制程晶圆厂,还在上海、深圳建设新产线,若3大地区的投资案都能顺利扩产,其全球晶圆厂排名将有大跃进。
市调机构预计,两年后,全球5大晶圆代工厂的28纳米总产能,将至多成长近6成。
业内人士认为,晶圆代工厂商及IDM大厂将扩产目标集中在成熟制程主要有三股驱动力,包括市场需求强劲和28nm等成熟制程进可攻退可守的特性驱动。
首先,当下最缺的应用于笔电、平板、汽车、家电等的芯片大多是成熟制程所造。其次,以28纳米为代表的制程使用的设备与制造工艺,是能“相容”制作更成熟的制程,扩充也能往40纳米向上相容,这对晶圆厂来说是最具效益的扩产方式。
这些因素导致以往不被看不上眼的28纳米等成熟制程,如今成为大厂重金投入进行扩产的目标。
产能陆续释放,芯片供应不再难?
从统计数据来看,各大晶圆代工厂宣布扩建的产能将在2022年陆续开出,且新增产能集中在28nm及40nm制程,将有望能缓解汽车、家电、消费电子等领域的芯片供应。
但市调机构TrendForce认为,由于新增产能释出的时间点落在2022下半年,届时正值传统旺季,在供应链积极为年底节庆备货的前提下,产能缓解的现象恐怕不甚明显。
此外,随着5G手机及电动车渗透率持续提升,大幅带动PMIC相关需求倍增,该需求持续侵蚀8吋晶圆产能,使得≦0.18㎛制程订单已满载至2022年底,短期内未见舒缓现象。至于1Xnm制程,该制程供应商目前仅有台积电、三星、及格芯,而上述三者,除格芯计划小量扩产外,其余两者在明年皆无明显的1Xnm扩产计划。
因此现阶段极为短缺的8英寸0.1X㎛及12英寸1Xnm制程,在有限的增产幅度限制下,恐怕仍然是半导体供应链瓶颈。 整体来说,2022年晶圆代工产能将仍然处于略为紧张的市况,虽部分零部件可望纾解,但长短料问题仍将持续冲击部分终端产品。
扩产潮背后的隐忧
业界担心如此大规模扩产,未来可能出现类似存储行业因为供过于求导致价格大跌的惨剧。 SEMI表示,晶圆厂设备支出历来是周期性的,通常增长一到两年,然后下降的时间大致相等。数据显示,从2016年开始,半导体行业的晶圆厂设备投资连续三年保持增长,而上一次出现这种情况是在1990年代中期,当时的芯片行业持续发展了四年。
随着扩产产能释放,市场需求将会发生新的变化,有可能出现周期性产能过剩。以各家晶圆厂的布局来看,新产能多集中在下半年与明年开出,这段时间的需求若无法跟上,就会有供过于求的风险。
此前由于贸易摩擦和疫情反复等原因引起重复下单,包括智能手机、消费电子产品等客户订购的数量超过实际需求,市场真实需求以往任何时候都更加模糊,再加上由于晶圆代工价格持续调升,导致需求端的IC设计厂开始出现下单缩手的现象,都在加剧晶圆厂扩产的风险。
这就解释了为什么近期晶圆代工厂都与客户签订长约。以联电为例,该公司不断与客户缔结长约,长约客户占比将近70%。晶圆厂通过长约这种策略绑住客,确保将来的新产能不会没人投片。反之,若未能确保新产能的订单签定,恐怕会面临产能利用率空置、利润下滑的风险。
去年10月上市的晶圆代工厂格罗方德就在其招股说明书中指出,半导体行业的产能过剩可能会降低其收入、收益和利润率。
不过,也有行业高管认为现在谈产能过剩为时过早。达尔集团总裁卢克修表示,在中美贸易战未解决、半导体产业需求持续成长,2到3年内未有太多新晶圆厂产能下,半导体产能过剩不会是现在,至少还有几年。
小结
今年随着扩产产能释放,部分芯片的短缺问题将得到解决,但在新增产能未能在今年全部上线的情况下,产能缓解的现象恐怕不甚明显。另外,长远来看,产业需要警惕产能过剩的情况。
瑞银预计,2023-2025年12英寸晶圆28nm、40nm代工将出现8%到10%的供应过剩;50nm、65nm和90nm产能在2022-2025年将增长35%;随着PMIC、驱动IC过渡至12英寸晶圆,8英寸晶圆代工、供需将更为平衡。
报告指出,多数生产模拟芯片、MCU的IDM增加了资本支出,可能限制未来几年代工外包的机会,成熟制程代工价格上涨后,预计将稳定进入2023年,毛利率正常化。
另外,各厂将把代工成本转嫁给客户,将对MCU、显示驱动IC等产生负面影响,可能导致价格失利,甚至在部分细分市场出现价格战。