新產(chǎn)能扎堆28/40nm，明年還會(huì)缺芯嗎？

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2022-03-17 09:15:45 1

自2020年全球晶圓代工產(chǎn)值進(jìn)入蓬勃發(fā)展的狀況，從圖1可見其年增長(zhǎng)率達(dá)到了24%。2021年的年增長(zhǎng)率達(dá)到22.4%，也是高水平的成長(zhǎng)，在今年整個(gè)晶圓代工產(chǎn)值將會(huì)正式突破千億美元大關(guān)。TRENDFORCE集邦咨詢預(yù)測(cè)2022年的年增長(zhǎng)率有13.3%，驅(qū)動(dòng)2022年再次增長(zhǎng)的關(guān)鍵有兩個(gè)，一個(gè)是新開出來的產(chǎn)能，另外一個(gè)是*。

圖1 ：晶圓代工全球產(chǎn)值預(yù)估

2021年各家晶圓廠都推出了擴(kuò)產(chǎn)的計(jì)劃，2022年預(yù)計(jì)會(huì)有12座新增的晶圓代工廠(見圖2)，其中中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)在臺(tái)積電的推動(dòng)下，整個(gè)晶圓代工廠的市占超過了50%，中國(guó)大陸僅占20%，從產(chǎn)值來看，臺(tái)灣地區(qū)的產(chǎn)值大約60%，產(chǎn)能占了50%，也就意味著售價(jià)相對(duì)昂貴的先進(jìn)制程大部分還是在臺(tái)灣地區(qū)制造的。還有一個(gè)值得關(guān)注的點(diǎn)，從圖2 可見，2022年臺(tái)灣地區(qū)的晶圓代工市占看起來稍微小幅下滑1%，中國(guó)大陸地區(qū)小幅上升2%，最主要的原因是臺(tái)積電在明年的新增產(chǎn)能當(dāng)中，大部分是集中在中國(guó)大陸的南京廠。不過臺(tái)積電的重點(diǎn)還是放在臺(tái)灣。

圖2：主要晶圓代工新工廠地點(diǎn)

在先進(jìn)制程上，大家更關(guān)注的是臺(tái)積電和三星陸續(xù)推出的3nm制程，臺(tái)積電還是沿用FinFEX的架構(gòu)，三星發(fā)布的3nm的產(chǎn)品是導(dǎo)入的是GAA架構(gòu)，也是業(yè)界*一家導(dǎo)入該架構(gòu)的公司。臺(tái)積電在先進(jìn)制程的市占將近70%，三星則占了大約30%，這兩家公司在今年的擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃當(dāng)中，大部分都還是集中在5nm和4nm的部分，明年這兩家公司都會(huì)集中在3nm制程。

圖3：半導(dǎo)體制程發(fā)展

晶圓代工產(chǎn)能滿載，2022年8英寸晶圓比12英寸吃緊

在2021年，不管是8英寸還是12英寸的晶圓代工廠的產(chǎn)能利用率都高達(dá)95-100%，這種跡象也將繼續(xù)維系到2022年。

根據(jù)TRENDFORCE集邦咨詢分享的數(shù)據(jù)，12英寸晶圓代工廠列舉了臺(tái)積電、三星、聯(lián)電、中芯國(guó)際這四家，從圖4中的虛線部分看出在2022年下半年出現(xiàn)了稍微下滑的趨勢(shì)，喬安表示，其實(shí)這不是需求不好，最主要的原因是陸陸續(xù)續(xù)有一些新增產(chǎn)能或者是新增的廠房開始開出產(chǎn)能，投片量沒有快速跟上的情況下，分母變大，稼動(dòng)率就會(huì)稍微出現(xiàn)一點(diǎn)點(diǎn)下滑，我們目前認(rèn)為整個(gè)稼動(dòng)率都還是會(huì)維持在95%以上的水準(zhǔn)。

圖4：12英寸主要晶圓代工產(chǎn)能利用率

從圖5中，8英寸的晶圓代工產(chǎn)能的下滑幅度就沒有那么明顯，這主要是因?yàn)?英寸產(chǎn)能增長(zhǎng)幅度比較受限，需求成長(zhǎng)大于供給，吃緊情況會(huì)比12英寸更為嚴(yán)峻。在需求端，5G手機(jī)、電動(dòng)汽車所需要使用的電源管理相關(guān)的IC大部分都是在8英寸廠制造，但是大部分8英寸晶圓代工廠的設(shè)備售價(jià)是比較昂貴，但8英寸晶圓的售價(jià)卻比較*，導(dǎo)致8英寸晶圓廠的擴(kuò)產(chǎn)并不符合成本效應(yīng)的，反之在需求蓬勃發(fā)展的推動(dòng)下，加劇了8英寸產(chǎn)能吃緊情況比12英寸更為嚴(yán)重。

圖5：8英寸主要晶圓代工產(chǎn)能利用率

從圖6中明顯看出，8英寸產(chǎn)能的5年的年復(fù)合增長(zhǎng)率只有3%，其年增長(zhǎng)率的斜率明顯小于12英寸廠，這也映襯了上文指出的8英寸晶圓產(chǎn)能會(huì)比12英寸吃緊。在缺貨潮的推動(dòng)下，12英寸廠的年增長(zhǎng)率高達(dá)12%。據(jù)了解，在2021年到2023年，每年都有100K到200K的新增產(chǎn)能開出來。

圖6：2019-2023F前10大晶圓代工產(chǎn)能年復(fù)合增長(zhǎng)率

2022年各制程產(chǎn)能擴(kuò)充計(jì)劃：40nm和28nm是重點(diǎn)

喬安指出，“2021年各制程產(chǎn)能擴(kuò)充計(jì)劃中，新增產(chǎn)品大部分集中在90nm、65nm或者是55nm的部分，新增高達(dá)80K的產(chǎn)能，但今年持續(xù)吃緊的原因是， 90nm、65nm、55nm能生產(chǎn)的產(chǎn)品可能會(huì)稍微獲得一些疏解，吃緊集中在40nm或者是28nm，例如集中在40nm和28nm制程的Wi-Fi產(chǎn)品，仍然還在一個(gè)吃緊的狀態(tài)。“

圖7：2021F各制程產(chǎn)能擴(kuò)充計(jì)劃

“但是看到2022年，在紅框的部分，明年新增的產(chǎn)能主要集中在40nm和28nm的部分，因此我們認(rèn)為明年這些新增的產(chǎn)能開出來，就會(huì)對(duì)晶圓代工緊缺的市況帶來一些舒緩的跡象。“

圖8 ：2022F各制程產(chǎn)能擴(kuò)充計(jì)劃

90nm、65nm、55nm是今年最主要擴(kuò)產(chǎn)的產(chǎn)能，40nm、28nm是明年最主要擴(kuò)張的支撐。因此可以了解下1X納米，這一塊目前的供應(yīng)商是非常少的，在進(jìn)入1Xnm之后，電晶體架構(gòu)進(jìn)入到FinFEX架構(gòu)，因此擴(kuò)產(chǎn)的成本是相對(duì)比較高昂的，目前能提供1Xnm的只有臺(tái)積電、三星等，這幾家在未來幾年并未有這方面擴(kuò)產(chǎn)的計(jì)劃。隨著5G手機(jī)滲透率逐年提升，1Xnm的芯片需求也會(huì)增加很多，還有Wi-Fi等等的需求也在逐年成長(zhǎng)當(dāng)中，可能會(huì)造成1Xnm在2022年和2023年的瓶頸制程。

圖9：以12英寸晶圓代工制程制造的半導(dǎo)體零組件

28nm制程為什么這么重要?

喬安指出，不止明年，甚至2023年之后也會(huì)陸陸續(xù)續(xù)增加28nm的產(chǎn)能。那28nm制程為什么這么重要?

從圖10中可見，28nm是MOSFET(Planar)架構(gòu)下的最先進(jìn)制程，對(duì)比進(jìn)入到FinFET架構(gòu)，也就是1Xnm之后，其成本是相對(duì)比較*的。28nm處在MOSFET(Planar)架構(gòu)的最后一個(gè)世代，它可以提供大量物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品所需要的芯片的足夠效能。

此外，在進(jìn)入40nm以下，大部分的晶圓代工廠或者是IDM廠在進(jìn)行擴(kuò)產(chǎn)的時(shí)候，成本也是相對(duì)比較大的壓力，如果他們沒有足夠的客戶支撐這些工廠的運(yùn)作，很有可能會(huì)造成虧損，因此在進(jìn)入40nm以下之后，很多IDM廠都陸陸續(xù)續(xù)把一些產(chǎn)品外包到這些晶圓代工廠做制造，這也是為什么現(xiàn)在晶圓代工廠的40nm和28nm的需求會(huì)這么蓬勃的發(fā)展，也造成大部分晶圓代工廠積極想要擴(kuò)充40nm/28nm的產(chǎn)能。

圖10 ：28nm的重要性

2022年會(huì)是芯片缺貨潮的終點(diǎn)嗎?

根據(jù)TRENDFORCE集邦咨詢的數(shù)據(jù)指出，2020年的半導(dǎo)體終端產(chǎn)品的市場(chǎng)需求強(qiáng)勁，從圖4可見，除了TV出現(xiàn)了1.8%的負(fù)成長(zhǎng)，游戲機(jī)、筆記本、可穿戴設(shè)備、汽車、顯示器、服務(wù)器、智能手機(jī)等都呈現(xiàn)迅猛的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。其實(shí)主要推動(dòng)力也是因新冠疫情帶動(dòng)各個(gè)需求，尤其是游戲機(jī)、筆記本、可穿戴設(shè)備出現(xiàn)了高達(dá)35%、16.5%、11.1%的正成長(zhǎng)。進(jìn)入2022年這種因疫情相關(guān)的需求會(huì)進(jìn)入疲軟狀態(tài)。集邦咨詢半導(dǎo)體研究處的分析師喬安指出，值得關(guān)注的是“產(chǎn)品組合的變化”才是推動(dòng)半導(dǎo)體需求發(fā)展的關(guān)鍵推動(dòng)因素之一，比如4G手機(jī)轉(zhuǎn)向5G手機(jī)、傳統(tǒng)汽車轉(zhuǎn)向電動(dòng)車等產(chǎn)品組合變化，產(chǎn)品組合的變化會(huì)使得芯片的使用數(shù)量成倍增長(zhǎng)，好比越大尺寸的TV所需要的解析度就越高，這就需要更多的芯片數(shù)量。

圖11：半導(dǎo)體需求概況

集邦咨詢半導(dǎo)體研究處的分析師喬安表示，芯片缺貨潮的主要原因是從2019年下半年開始持續(xù)發(fā)展的5G手機(jī)的滲透率，進(jìn)入到2020年以后又剛好遇到了新冠疫情和地緣政治等等相關(guān)的因素影響，這三個(gè)因素其實(shí)就帶來了兩個(gè)同樣的結(jié)果，一個(gè)是產(chǎn)品需求的增加，第二個(gè)是地緣政治或者疫情帶來的不確定性，比如說封城、鎖國(guó)等等，造成供應(yīng)鏈斷裂。因此讓整個(gè)供應(yīng)鏈的備貨動(dòng)能被打亂，大部分的供應(yīng)鏈會(huì)需要建立比較高的庫存水位，以便應(yīng)對(duì)封城鎖國(guó)或者是地緣政治帶來的斷貨問題，這才大規(guī)模的缺貨潮的主要原因。

到底什么時(shí)候會(huì)看到芯片缺貨潮的終點(diǎn)?今年大部分的產(chǎn)品是集中在96nm、65nm，明年會(huì)形成40nm和28nm的擴(kuò)廠，這幾個(gè)制程在今年和明年都會(huì)出現(xiàn)供給疏解的情況，但是8英寸晶圓產(chǎn)能的新增幅度是稍微比較受限的，再加上1Xnm的供應(yīng)商比較少，目前也沒有明確的擴(kuò)張計(jì)劃，8英寸和5Xnm，以及12nm、16nm，或者是11nm、14nm，可能會(huì)成為明年的瓶頸制程。因此目前我們觀察，2022年整體來看，晶圓代工廠雖然在部分的制程陸陸續(xù)續(xù)有新增產(chǎn)能開出來，可能會(huì)出現(xiàn)一些稍微有點(diǎn)舒緩的跡象，不過8英寸和1Xnm的瓶頸制程還是會(huì)持續(xù)讓整個(gè)半導(dǎo)體供應(yīng)鏈出現(xiàn)一個(gè)長(zhǎng)短料的問題，因此從整個(gè)晶圓代工的市況來看，2022年還是會(huì)呈現(xiàn)一個(gè)產(chǎn)能比較吃緊的情況。

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