本周,,在談到全球芯片產(chǎn)能短缺時(shí),,臺(tái)積電董事長(zhǎng)劉德音表示,,之所以形成這樣的局面,主要有三大原因:一是新冠肺炎疫情造成生產(chǎn)鏈的銜接不順利,;二是美中貿(mào)易爭(zhēng)端造成供應(yīng)鏈及市占率的變化和不確定性,;三是疫情加速了數(shù)字化轉(zhuǎn)型。
具體來(lái)看,,自2020年初新冠肺炎疫情發(fā)生以來(lái),,全球生產(chǎn)鏈銜接不順利,為了維持足夠的芯片支持供應(yīng)鏈運(yùn)作,,庫(kù)存水位提高成為常態(tài),。另外,美中貿(mào)易爭(zhēng)端,,使得華為遭受美國(guó)禁令而無(wú)法獲取芯片,在這種情況下,,其它手機(jī)廠商擴(kuò)大下單量,,以爭(zhēng)取華為的市占率。此外,,不確定性也是一個(gè)重要因素,,具體是指無(wú)法知道未來(lái)的芯片供應(yīng)會(huì)不會(huì)因?yàn)橥庠谧兞吭斐芍袛啵淮_定性的消除,,很大程度上取決于美中兩國(guó)之間如何協(xié)商取得共識(shí),。
劉德音表示,不確定性及市占率改變的時(shí)候,,一定會(huì)有超額訂購(gòu)情況,。對(duì)臺(tái)積電來(lái)說(shuō),過(guò)去產(chǎn)能是先到先拿,,但現(xiàn)在無(wú)法這樣做,,臺(tái)積電全力支持產(chǎn)能供給,但會(huì)盡量分析哪些是最急切的需求,,像車用芯片缺貨影響到經(jīng)濟(jì)及就業(yè),,就要先支持并解決,,臺(tái)積電正在做這些事情。
另外,,疫情加速了數(shù)字化轉(zhuǎn)型,,如遠(yuǎn)距工作及教學(xué)帶動(dòng)筆電出貨大幅增加,人工智能(AI)及5G的大趨勢(shì)也因此加速發(fā)展,,所以對(duì)芯片的需求也大幅增加,。劉德音表示,隨著疫情得到控制,,生產(chǎn)鏈短暫中斷的情況會(huì)獲得改善,,但數(shù)字化轉(zhuǎn)型不會(huì)停止。
劉德音認(rèn)為,,總體來(lái)看,,全球芯片的整體產(chǎn)能仍大于需求,像現(xiàn)在產(chǎn)能很短缺的28nm,,全球產(chǎn)能仍大于實(shí)際需求,,只是因?yàn)樾鹿诜窝滓咔榛蛎乐匈Q(mào)易紛爭(zhēng)而造成供給吃緊。
綜上,,可以看出,,相對(duì)于當(dāng)下業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為的芯片整體產(chǎn)能不足,劉德音給出了不同的看法,,他認(rèn)為,,在宏觀層面,全球整體芯片產(chǎn)能是供大于求的,,當(dāng)下產(chǎn)能的短缺,,更多的是微觀層面變化后形成的“假象”。而劉德音提到的兩點(diǎn),,很值得注意:一是芯片供應(yīng)鏈及市占率的變化和不確定性,,是造成相當(dāng)多種芯片供不應(yīng)求的一個(gè)重要原因;二是像現(xiàn)在產(chǎn)能很短缺的28nm,,從宏觀層面來(lái)看,,全球產(chǎn)能仍供過(guò)于求。
芯片供應(yīng)鏈轉(zhuǎn)移
芯片供應(yīng)鏈及市占率的變化和不確定性,,在近兩年產(chǎn)能短缺的市場(chǎng)中體現(xiàn)得越來(lái)越突出,。某些類型芯片,在相對(duì)短的時(shí)間內(nèi),,市場(chǎng)需求猛增,,供給嚴(yán)重不足使得芯片生產(chǎn)鏈發(fā)生變化和轉(zhuǎn)移,這種變化就會(huì)給市場(chǎng)帶來(lái)一定的不確定性。在這方面,,典型代表就是CIS(CMOS圖像傳感器)的供不應(yīng)求,,使得行業(yè)兩大巨頭索尼和三星的CIS生產(chǎn)鏈出現(xiàn)了很大的變化:由于產(chǎn)能不足,在2019年,,索尼史上首次將其部分重要CIS生產(chǎn)外包給了臺(tái)積電,;三星則將部分DRAM產(chǎn)線改造為CIS產(chǎn)線。
特別是三星,,為擴(kuò)大CIS產(chǎn)能,,該公司于2017年開(kāi)始改造12英寸DRAM產(chǎn)線FAB 11,用于生產(chǎn)CIS,,2018年底完成改造,;同時(shí)對(duì)FAB 13進(jìn)行改造。三星原本擁有1條CIS芯片專用產(chǎn)線,,名稱為S4-Line,,2019年,該公司CIS產(chǎn)能約為4.5萬(wàn)片/月,,隨著FAB 11和FAB 13線轉(zhuǎn)為CIS專用線,,三星的產(chǎn)能將擴(kuò)充到12萬(wàn)片/月,目標(biāo)是超過(guò)索尼每月10萬(wàn)片的產(chǎn)能,。
進(jìn)入2021年以后,,CIS依然是供不應(yīng)求。據(jù)Omdia統(tǒng)計(jì),,中低端CIS嚴(yán)重短缺,,三星從2020年12月起調(diào)漲CIS 價(jià)格40%,其它CIS供應(yīng)商也漲價(jià)20%,。導(dǎo)致這一波CIS 漲價(jià)的主因是8英寸晶圓代工產(chǎn)能吃緊,,投片在8英寸晶圓生產(chǎn)的電源管理IC、驅(qū)動(dòng)IC,、指紋辨識(shí)IC,、MOSFET 等產(chǎn)品,,自2020下半年就陸續(xù)缺貨漲價(jià),。
此外,一些CIS的IC設(shè)計(jì)企業(yè),,為了擺脫到處找產(chǎn)能而不得的被動(dòng)局面,,開(kāi)始自建晶圓前后道產(chǎn)線,以保證給客戶供貨,。
除了CIS,,近期產(chǎn)能最緊張的就是汽車芯片。為了獲得產(chǎn)能,歐美各國(guó)政府出面與臺(tái)積電協(xié)商,,希望后者能增加汽車芯片產(chǎn)能,。由于臺(tái)積電擁有全球汽車芯片70%的產(chǎn)能,所以,,該公司的舉動(dòng)會(huì)產(chǎn)生很大影響,。為了盡快解決汽車芯片荒問(wèn)題,臺(tái)積電緊急啟動(dòng)了特別緊急快件,,要在相對(duì)短的時(shí)間內(nèi)擠出原計(jì)劃生產(chǎn)其它芯片的產(chǎn)能,,用于生產(chǎn)汽車芯片。
據(jù)悉,,臺(tái)積電正將部分55納米HV制程產(chǎn)能,,由部分觸控面板驅(qū)動(dòng)IC(TDDI)轉(zhuǎn)移給車用。
除了CIS和車用等芯片生產(chǎn)鏈發(fā)生較大變化之外,,不同尺寸的晶圓產(chǎn)線也在近兩年出現(xiàn)了轉(zhuǎn)移,,特別是原本采用8英寸晶圓生產(chǎn)的芯片,開(kāi)始向12英寸晶圓產(chǎn)線轉(zhuǎn)移,。
8英寸晶圓原本用于生產(chǎn)成熟制程和特殊工藝的芯片,,如PMIC、顯示驅(qū)動(dòng)IC,,CIS,,MCU,MEMS等,,但是,,近些年,隨著傳統(tǒng)8英寸晶圓產(chǎn)能供不應(yīng)求,,以及14nm及更先進(jìn)制程的普及,,市場(chǎng)對(duì)12英寸晶圓的需求日益迫切,這方面的成本效率越發(fā)突出,。因此,,8英寸向12英寸晶圓轉(zhuǎn)型的速度開(kāi)始加快,除了傳統(tǒng)存儲(chǔ)和邏輯芯片之外,,越來(lái)越多的PMIC,、顯示驅(qū)動(dòng)IC,CIS,,MCU等芯片,,也開(kāi)始采用12英寸晶圓生產(chǎn)了。
綜上,,無(wú)論是CIS和汽車芯片大規(guī)模缺貨,,還是原本用8英寸晶圓生產(chǎn)的芯片向12英寸產(chǎn)線轉(zhuǎn)移,都在很大程度上打亂了原有秩序和平衡。這種供應(yīng)鏈較大規(guī)模的變化,,會(huì)在很大程度上進(jìn)一步強(qiáng)化市場(chǎng)對(duì)芯片產(chǎn)能不足的預(yù)期,,從而加重重復(fù)下單,客觀上使產(chǎn)能更加吃緊,。而且,,產(chǎn)業(yè)鏈大規(guī)模變化,打破了傳統(tǒng)格局,,必定會(huì)給整個(gè)市場(chǎng)帶來(lái)更多的不確定性,,也就是如前文劉德音所說(shuō)的。
不同制程工藝產(chǎn)能的差異
如前文所述,,劉德音認(rèn)為,,現(xiàn)在產(chǎn)能很短缺的28nm,從宏觀層面來(lái)看,,全球產(chǎn)能仍供過(guò)于求,。
如何理解這個(gè)觀點(diǎn)呢?恐怕要從不同制程工藝的市占率,,及其多年以來(lái)的變換情況來(lái)分析了,。在這方面,IC Insights在2020年底曾經(jīng)有過(guò)一份統(tǒng)計(jì),,很適合用于對(duì)以上觀點(diǎn)的討論,。
按照IC Insights的統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè),各種半導(dǎo)體制程的市占率正向著相對(duì)更加均衡的方向發(fā)展,。
如圖所示,,在2019年,10nm以下先進(jìn)制程的市占率僅為4.4%,,而到2024年,,其比例將增長(zhǎng)到30%。在該時(shí)間段內(nèi),,10nm -20nm制程的市占率將從38.8%,,下降到26.2%;20nm-40nm制程的市占率將從13.4%,,下降到6.7%,;不過(guò),從該統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè)來(lái)看,,40nm以上成熟制程的比例在這些年當(dāng)中沒(méi)有出現(xiàn)明顯變化,。
這五大類制程,,從發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看,,大致可以分為三種:一是10nm以下先進(jìn)制程,市占率呈現(xiàn)上升態(tài)勢(shì);二是10nm -20nm,,20nm-40nm制程,,市占率總體呈現(xiàn)下降態(tài)勢(shì);三是40nm及以上制程,,市占率長(zhǎng)年持平,。
這些似乎可以從宏觀層面解釋臺(tái)積電董事長(zhǎng)劉德音所說(shuō)的:現(xiàn)在產(chǎn)能很短缺的28nm,從宏觀層面來(lái)看,,全球產(chǎn)能仍供過(guò)于求,。
首先,可提供10nm以下先進(jìn)制程的廠商只有臺(tái)積電,、三星和英特爾這三家,,而市場(chǎng)需求總體呈上升狀態(tài),因此,,無(wú)論是從宏觀,,還是微觀層面來(lái)看,這類制程產(chǎn)能都是缺的,。
而10nm -20nm和20nm-40nm制程的市占率變化情況則正相反,,總體呈現(xiàn)下降態(tài)勢(shì),宏觀市場(chǎng)需求是萎縮的,。而在當(dāng)下這個(gè)時(shí)間段內(nèi),,由于多種因素的影響,使得這一區(qū)間內(nèi)部分制程的產(chǎn)能顯得供不應(yīng)求,,就像28nm,,但在宏觀層面上,市場(chǎng)需求市占率是呈下降態(tài)勢(shì)的,,就很容易形成供大于求的局面,。也就是如劉德音所說(shuō)的。
而40nm及以上制程的市占率呈持平態(tài)勢(shì),,則說(shuō)明市場(chǎng)需求是旺盛的,,從宏觀層面來(lái)看,供需基本持平,。
因此,,是否可以這樣解釋劉德音認(rèn)為全球芯片產(chǎn)能實(shí)際上是供大于求的:從宏觀層面看,10nm以下先進(jìn)制程供不應(yīng)求,,10nm -20nm和20nm-40nm制程供大于求,,40nm及以上制程供需基本持平。然而,,從上圖中2020和2021年的情況來(lái)看,,10nm以下先進(jìn)制程市占率比10nm -20nm和20nm-40nm制程的小很多,,因此,10nm -20nm和20nm-40nm的供大于求總量要大于10nm以下先進(jìn)制程供不應(yīng)求總量,,抵消后,,則呈現(xiàn)供大于求的狀態(tài)。
而到了2024年,,如圖所示,,三種制程的市場(chǎng)率基本持平,各占三分之一,,或許到那時(shí),,全球芯片產(chǎn)能會(huì)呈現(xiàn)出更佳的供需平衡狀態(tài)。
結(jié)語(yǔ)
從微觀層面看,,當(dāng)下的全球芯片產(chǎn)能確實(shí)供不應(yīng)求,,而從宏觀層面來(lái)看,情況似乎又是相反的,。半導(dǎo)體業(yè)的這種現(xiàn)象如同一門“玄學(xué)”,,很值得進(jìn)一步探究。