从去年的年底到现在,产能不足的话题在半导体界听得最频繁,势头越来越差,呈现出一种不可控制的势头。此前,汽车芯片的短缺已经经历了一轮,并没有消退。最近,手机芯片的短缺和PC行业电子元器件的短缺也层出不穷。
小米(01810)中国区总裁卢伟冰,甚至表示:“今年芯片缺货,不是做空,而是极度做空。今年不是普遍缺芯,所以我没有定旗,也不敢保证今年的手机不会缺货。”
电脑制造商宏碁(Acer)和关键技术供应商警告称,尽管需求强劲,但全球电子元件短缺正在加剧,这可能会阻碍今年PC行业的增长。这不禁让人想到,为什么芯片会断货?缺什么筹码?终端需求真的有那么高吗?现在大家的备货是否带来了芯片和晶圆厂产能过剩的风险?
短缺的根源
其实短缺的原因已经说了很多遍了。作为参考,作者总结了这几个方面:第一,新冠肺炎疫情爆发下的“家庭经济”加速了全球数字化转型,对云服务、服务器、笔记本电脑、游戏和医疗保健的需求持续上升,5G、物联网、汽车、人工智能和机器学习的快速发展都促进了半导体产品的市场需求。
哪些芯片缺货?
比如4G时代最多有5亿个信息融合,而5G时代多达600亿个信息融合,所以多达600亿个设备,都需要各种IC,存储器等。光5G手机的电源管理芯片就比4G手机多2~3倍。
其次,在中美关系的影响下,半导体市场加剧了供需矛盾。据统计,2019年,华为已经是全球第三大芯片购买国,2019年华为半导体采购支出达到惊人的208.04亿美元。2020年,在华为,囤积了大量芯片之后,其他手机厂商也加入了囤货的行列,尤其是今年,5G更换之年,各大厂商都在争夺华为可能失去的市场份额。
有业内人士认为,厂商在产业链各个环节囤货已经成为大势所趋。囤货三个月很正常,有的厂家规模已经接近六个月了。
当然也有代工厂。俗话说人太多,需求不断扩大,但产能并没有增加多少。事实上,这些代工厂没有一个能迅速扩大他们的芯片生产线。一方面,设备很贵,一两天内建不完工厂,投资成本也不小。另一方面,盲目扩张可能会因产能过剩而造成巨大损失。
同时,包装厂交货能力不足也影响了客户端CPU、GPU以及各种消费类电子产品的供应。许多广泛使用的芯片产品,如DDIC(显示驱动芯片)和TDDI(触摸和显示驱动集成芯片),都是通过引线键合来封装的。去年,一些个人电脑制造商抱怨说,第四季度DDIC和TDDI的短缺影响了显示器和笔记本电脑的装运。
除了引线键合能力不足对芯片封装的影响外,封装载板尤其是ABF基板的短缺也成为芯片封装能力不足的原因之一。近年来,随着5G和AI的兴起,节能应用越来越多,对ABF的需求回归。从去年下半年开始,ABF开利板的供需开始吃紧。
最缺什么筹码?
总体来说,在汽车领域,主要涉及ESP(电子稳定程序系统)和ECU(电子控制单元),直接导致车载电脑模块无法正常生产。个别电子元件芯片的供应数量确实短缺。特别是今年年初以来,很多汽车厂商都推出了新的智能车。与传统汽车相比,智能汽车对高性能芯片的需求大幅增加。例如,传统汽车有超过
在电脑芯片领域,电脑厂商宏碁声称“短缺的原因不是价值100美元或200美元的中央处理器(CPU)、图形处理器等核心芯片,而是不值任何钱的配套芯片。但设备和电脑还是需要这些配套芯片来完成。”事实上,从去年下半年开始,PC行业就开始苦于各种组件的短缺,从WiFi和电源管理芯片到图像传感器、音频相关组件和显示器,再到各个领域。今年年初,汽车行业对更多芯片的需求进一步收紧了供应。
追溯最本质的原因,无论是单片机、射频芯片、指纹芯片、图像芯片、传感器还是电源管理芯片,这些芯片基本都采用8寸晶圆制造工艺,8寸晶圆产能紧张,无法维持正常供应成为主要因素。事实上,8英寸晶圆的生产能力紧张也与近年来半导体行业对先进制造工艺的追求有关。力晶集团创始人黄崇仁,在接受采访时指出,从2016年到2019年,全球铸造业务非常稳定,只有台积电的先进制造工艺一直在增长。因此,在过去,几乎没有人在超过40纳米的成熟工艺中扩大生产。原本希望中国大陆产能上升,但也被美国政府打压,没有新产能出来。现在大家都不愿意在老8寸厂扩大成熟工艺的产能。
当然,如上所述,组件的短缺已经超过了半导体,并蔓延到基板材料如味之素堆叠膜(称为ABF),这是一个连锁反应。如此前所未有的商品短缺,不可避免地给行业带来了许多新的变化,也带来了一些隐患。
未来会不会出现产能过剩?
刚经历过疫情的人一定对疫情期间抢购口罩、防护服等产品印象深刻。当时,中国诞生了许多制造防护产品的企业,甚至有些企业购买机器进行生产。然而,到目前为止,整个产业链都处于过剩状态。2019年,中国熔喷非织造布的总产能不到6万吨。2020年,只有中石化从2月份开始建设16条熔喷生产线,年产量超过1万吨。据不完全统计,熔喷非织造布年产量至少50万吨。
受年初疫情影响,国内很多生产企业都在增加生产线。大规模布局造成防护服面料、手术服面料、手术床单面料等大规模产业过剩。除了熔喷纤维。
吸取过去的教训,难免有人担心行业是否需要新建八寸工厂,是否需要重新生产八寸设备,终端需求是否真的那么高。首先,我们来看看行业的现状。数据显示,大部分8寸晶圆代工厂建造较早,大部分都运行了10年以上。有些设备太旧或难以维修。同时,由于目前12英寸晶圆代工厂的巨额资金支出,一些厂商已经停止了8英寸晶圆生产线,使得相关设备供应商缺乏开发生产相关设备的积极性。
相关人士指出,行业很早就开始从关闭的工厂购买二手设备,但二手设备最终售罄。
目前现有的8寸晶圆厂大部分已经贬值,在市场容量不足和涨价效应下,更有经济效益。然而,如果我们急于建造一个新的8英寸晶圆厂,不仅需要大量的资本投资,而且即使建造起来,也需要两三年才能大规模生产。市场需求是否像现在这样强劲,将是一个需要考虑的问题。如果量产后市场需求不足,产能利用率低,折旧费用高,会造成很大的损失。
这次涨价狂欢的背后,晶圆厂的交易可能会带来风险,下游中小型设计公司的未来可谓惨淡。目前国内设计公司数量不断增加,对晶圆产能尤其是小批量晶圆产能的需求也会增加。目前在晶圆厂产能如此短缺的情况下,中小型设计公司完全没有议价能力,产能基本掌握在大公司手中。这种小批量需求对晶圆厂的长期产能规划有相当大的影响。如何满足国内大量中小型设计公司的需求,可能是晶圆厂能力建设后需要考虑的一个因素。
华为,的创始人和总统任正非,似乎已经预测到了这个结果。他曾在一次媒体采访中指出:“未来世界出现芯片过剩时,我想会有人要求我们购买芯片。”在他看来,筹码过剩似乎是必然的结果。
但无论如何,就目前而言,商人逐利是天性。我们已经看到一些制造商
他们的决定也可以追溯到:在所谓的高价下,一定有勇者。据悉,某晶圆舞台企业正在提前预售2021年第二季度的8寸晶圆代工厂产能,以“竞价”的形式,由出价最高者获得。加价幅度为30%-40%。同时,为了巩固电源管理IC产能,某设计公司自掏腰包购买半导体设备16.2亿新台币,租给晶圆代工厂抢占产能。
另一方面,新谋研究院首席分析师顾文军,曾评论道:“产能紧张。简单来说,从供需角度看,需求有所增加,但主要原因可能还是供给不足,特别是在中国。8寸已经紧张了十年,未来十年还会紧张。”晶圆代工厂李典董事长黄崇仁,曾表示:未来五年,晶圆代工厂产能将是兵家必争之地,没有产能的IC设计工厂将非常艰难。所以,似乎不用太担心两三年后需求会不会旺盛。
同时,根据SEMI的预测,从2019年到2022年,全球8英寸晶圆产量将增加70万片,增长14%,年均增长率约为4.5%;其中,MEMS传感器相关容量增长25%左右,功率器件容量增长23%左右,年增长率6%左右。未来几年,全球晶圆产能将推升至每月近650万片。总体而言,8英寸晶圆的供应增长滞后于市场需求增长,在许多子行业中差距更加明显。这也在一定程度上表明,8英寸晶圆仍有巨大的增长空间。与此同时,据业内人士介绍,申请材料显示,Lam和东电为进入新的8寸设备付出了巨大努力,有的是自己制造的,有的是授权给OEM的技术。这也将使8英寸工厂的建设更加顺利。之后作者问了一位业内资深人士,他对于建厂买设备的问题的回答是“有必要”。
说到底
无论是笔记本、手机、平板、汽车、服务器还是相机芯片,对这些芯片的需求爆发最终会落在全球几家代工厂唯一的生产线上。但这些大芯片代工厂因为芯片需求意外激增,多年来没有投入太多资金进行工厂扩建,这是今年芯片越来越紧缺的根本原因。在这场缺货狂欢中,供应链上游的厂商必然会赚很多钱,但不计后果的投资和生产扩张也会让未来需要承担的风险越来越大。