缺貨、漲價大概是最近一段時間以來,業(yè)界出現(xiàn)頻率最高的關(guān)鍵詞。事實上,自年初以來,受8英寸晶圓產(chǎn)能持續(xù)緊張影響,漲價一路從上游蔓延至下游終端,包括MOSFET、驅(qū)動IC、電源管理IC等元器件價格均有調(diào)漲消息傳出。尤其在iPhone 12上市后,芯片缺貨風(fēng)波更是在消費類電子等領(lǐng)域大肆擴(kuò)散,蔓延到了TWS藍(lán)牙耳機(jī)領(lǐng)域,市場對于TWS耳機(jī)的強(qiáng)勁需求也加劇了主控芯片和相關(guān)觸控芯片缺貨的情況...
稍早之前,力積電董事長黃崇仁表示,目前晶圓產(chǎn)能已緊張到不可思議,客戶對產(chǎn)能的需求已達(dá)恐慌程度,預(yù)估明年下半年到2022年下半年,邏輯、DRAM市場都會缺貨到無法想象的地步。
黃崇仁的話并非危言聳聽。《國際電子商情》先前也有報道,全球晶圓代工產(chǎn)能供不應(yīng)求,包括臺積電、聯(lián)電、世界先進(jìn)、力積電等代工廠四季度訂單滿載。
另外,今年10月中旬,芯謀研究首席分析師顧文軍還在微博上發(fā)文披露,一芯片設(shè)計公司老總,為了拿到產(chǎn)能竟給代工廠的高管下跪。
晶圓代工產(chǎn)能供不應(yīng)求,部分代工廠也在按照供需關(guān)系調(diào)漲價格。11月26日,中芯國際回應(yīng)投資者提問是否對8英寸晶圓代工提價時就曾表示,現(xiàn)有客戶訂單將按已簽訂合同進(jìn)行,新客戶、新項目則由雙方協(xié)商確定價格,該公司也會通過優(yōu)化產(chǎn)品組合來提升平均晶圓價格。
有分析認(rèn)為,在晶圓擴(kuò)產(chǎn)設(shè)備先行背景下,明年全球晶圓代工產(chǎn)能擴(kuò)張確定性高。根據(jù)SEMI數(shù)據(jù),未來四年晶圓產(chǎn)能擴(kuò)張將延續(xù),至2024年每月晶圓產(chǎn)能將增長35%。
在2020 ICCAD會議期間,《電子工程專輯》和《國際電子商情》記者采訪了臺積電(中國)副總經(jīng)理陳平博士,以及聯(lián)華電子(UMC)旗下和艦芯片制造(蘇州)公司銷售副總經(jīng)理林偉圣,了解到了本次大缺貨背后的真相,以及兩家Foundry龍頭對今后兩年市場及工藝趨勢的看法。
今年在新冠肺炎疫情和中美貿(mào)易摩擦的雙重壓力下,全球經(jīng)濟(jì)面臨挑戰(zhàn),但半導(dǎo)體行業(yè)卻異?;鸨?,尤其是晶圓代工廠。以臺積電為例,2020年前九個月的營收相比去年同期有了31%的成長,第四季度也持續(xù)了這種景象,預(yù)計全年將實現(xiàn)30%以上的成長。
半導(dǎo)體行業(yè)已多年未有如此幅度的成長了,距離上次是十年前,彼時剛從金融危機(jī)恢復(fù)。但對這個幅度的成長,臺積電有所準(zhǔn)備,“我司去年做今年規(guī)劃的時候,確實有所預(yù)期。”陳平說到。
當(dāng)前全球?qū)Π雽?dǎo)體的需求大大增加,以智能手機(jī)為例,雖然看來總出貨量并無顯著變化,但每一部手機(jī)里用到的芯片數(shù)量卻增長了很多。臺積電根據(jù)這些科技信息量化了產(chǎn)能預(yù)期,但仍無法完全滿足目前火爆的市場需求。而在先進(jìn)工藝上,臺積電也進(jìn)展不錯,5納米不僅順利量產(chǎn),而且因5納米而新增的客戶,比7納米剛進(jìn)入量產(chǎn)的時候還多,而3納米會更多,可見大家對先進(jìn)工藝的渴望還在逐年遞增。
第一個因素,即使不發(fā)生新冠、禁運這類突發(fā)事件,今年的半導(dǎo)體需求也很旺盛。2016年以后移動計算的拉動作用雖有所弱化,但是近年來隨著5G、AI以及IoT的發(fā)展,市場對芯片的需求正又在迅速提高,一個普及計算(Ubiquitous Computing)的時代正在來臨。
第二個因素,上半年因疫情很多地區(qū)物流阻斷,OEM上半年無法正常備貨,另外各類遠(yuǎn)程辦公、教育,以及數(shù)據(jù)中心擴(kuò)容造成各類終端市場的需求猛增,所以到下半年,市場的需求在晶圓代工廠這個環(huán)節(jié)被放大,而缺貨的情形進(jìn)一步造就了市場恐慌,讓大家激進(jìn)囤貨,以比正常庫存天數(shù)1.5倍甚至2倍的規(guī)劃來建庫存以尋求供應(yīng)安全。
第三個因素,是由地緣政治和與之引起的產(chǎn)業(yè)鏈移動所造成的。對于數(shù)字芯片廠商來說,由于本來就大都在晶圓代工廠生產(chǎn),即便供應(yīng)鏈發(fā)生平移對全球總產(chǎn)能需求來說不會有太大變化。但是對模擬廠商影響較大,因為傳統(tǒng)模擬IDM大廠很多在美國。以往由于模擬器件種類多單價低的特點決定了大部分OEM不輕易冒險更換供應(yīng)商。但這次由于地緣政治原因許多中國OEM選擇轉(zhuǎn)向亞洲的fabless,而fabless用的是foundry生產(chǎn),這在對代工廠產(chǎn)能需求上帶來了較大影響。
陳平表示:“三件事情疊加起來就讓產(chǎn)能缺得很離譜。至于多久水分會擠掉?擠掉以后水位在哪兒?這都是要持續(xù)關(guān)注的。”但據(jù)陳平預(yù)測,即便是擠掉了水分,需求仍然旺盛,因為這個水位是在原本就很高的需求上疊加的,所以消除時間會比較長。
臺積電一直基于產(chǎn)品類型進(jìn)行分類 “例如,幾年前如果要預(yù)估IoT類芯片什么時候起來,可能還估不出來,因為不知道如何發(fā)生?在哪里發(fā)生?但今年的市場讓我們看到一些以前預(yù)期會起來的芯片真真實實地起來了。”陳平提到,今年的訂單產(chǎn)品分布跟以前不一樣,智能手機(jī)芯片的量沒有減少,比例卻在下降,原因是其他類型的芯片訂單增加了。這也印證了對即將會進(jìn)入普及計算時代的預(yù)期。
2020年沸沸揚揚的美國制裁華為事件,令大家都想知道,要建立一條不含美國技術(shù)的產(chǎn)線,難度在哪里?究竟有多難?
陳平曾經(jīng)是工藝工程師,在美國頂尖的實驗室做工藝研發(fā)多年。他認(rèn)為半導(dǎo)體工藝是一門非常強(qiáng)調(diào)實驗的科學(xué),“一個科學(xué)家一輩子可能也搞不清楚里面所有的科學(xué)原理,需要很多人共同配合做產(chǎn)品、做實驗、分析數(shù)據(jù)。”工藝工程師都有一個共同的經(jīng)驗, 即選對了設(shè)備,你離成功就近了;選錯了設(shè)備,你就會很辛苦。因此選擇生產(chǎn)設(shè)備是工藝研發(fā)中很重要的一環(huán)。由于設(shè)備是設(shè)備廠商基于全球最頂尖的技術(shù)研發(fā)生產(chǎn)的,其中不少確實來自美國,所以要建一個完全不含美國技術(shù)的高質(zhì)量產(chǎn)線是有相當(dāng)?shù)奶魬?zhàn)的。
半導(dǎo)體技術(shù)依賴人才的培養(yǎng)。陳平表示不太同意國內(nèi)大學(xué)沒有培養(yǎng)足夠半導(dǎo)體人才的說法。以他的個人經(jīng)歷為例,他在國內(nèi)大學(xué)本科讀的是電子系,碩士是射頻,到了美國讀博士才進(jìn)入半導(dǎo)體相關(guān)專業(yè)。“半導(dǎo)體是一門綜合性的學(xué)科,除了微電子專業(yè)學(xué)生外,國內(nèi)大學(xué)培養(yǎng)的化工、材料、物理,機(jī)械學(xué)生都可以成為半導(dǎo)體人才。即便做芯片設(shè)計的,也不一定要在大學(xué)里就是學(xué)設(shè)計,只要有好的基本素養(yǎng)且愿意學(xué)習(xí),成為專業(yè)的人才也很快。”
聯(lián)華電子創(chuàng)立于 1980 年,是中國臺灣第一家集成電路公司,1995年轉(zhuǎn)型為晶圓代工服務(wù)。今年是聯(lián)華電子成立40周年,他們在2017年宣布了一個重大的業(yè)務(wù)決策,就是放棄 12納米以下先進(jìn)工藝投資,專注特色工藝。據(jù)悉,今明兩年聯(lián)華電子會繼續(xù)擴(kuò)增28與22納米產(chǎn)能,作為聯(lián)華電子子公司,聯(lián)芯與和艦芯片將很大程度上承擔(dān)起產(chǎn)能擴(kuò)增的任務(wù)。
談到今年的缺貨潮,林偉圣認(rèn)為主要原因是第一供應(yīng)鏈安全,過去兩年美國方面的技術(shù)封鎖,所以為了保證未來很長一段時間有芯片可用,國內(nèi)系統(tǒng)廠商在今年下半年備貨時把供應(yīng)鏈安全放在了第一位,在操作庫存時采取比較大膽的做法。
第二是新冠肺炎的影響。整個東南亞和印度等地加工鏈條變得不穩(wěn)定,而中國大陸的加工鏈條是最健全的,海外的加工訂單也在今年回流。這塊的需求很大,只是回流進(jìn)來的訂單給晶圓代工環(huán)節(jié)造成了壓力,大家積極備貨,擴(kuò)充產(chǎn)能一時半會跟不上。
第三個點是終端應(yīng)用驅(qū)動,最明顯就是被5G帶起來的各種應(yīng)用設(shè)備。由于華為高端芯片制造受阻,國內(nèi)其他手機(jī)廠商們都認(rèn)為自己可以取而代之,獲得市場領(lǐng)導(dǎo)地位,所以在下單備貨上也都是大手筆。
從目前客戶的下單狀況看,林偉圣預(yù)測需求會延續(xù)到明年,明年上半年還是屬于比較緊張的狀態(tài)。各個不同工藝節(jié)點都有不同需求,比如8英寸的電源管理IC和MCU,尤其是MCU的產(chǎn)能短缺嚴(yán)重,“我們也感受到系統(tǒng)廠商給的壓力。”12英寸的狀況和今年疫情有關(guān)系,大家呆在家里的時間變久了,發(fā)現(xiàn)需要更新的設(shè)備多了,智能家居、電視、手機(jī)、平板電腦的需求都上來了。這一波換機(jī)潮還在延續(xù),尤其是針對筆記本電腦的需求仍在增長。海外方面,圣誕節(jié)的備貨已經(jīng)完畢,國內(nèi)市場目前的備貨主要是為了春節(jié)市場,在備貨力度上也比往年強(qiáng)得多。
如何擴(kuò)產(chǎn)以解燃眉之憂?林偉圣認(rèn)為要分8英寸和12英寸來看,8英寸的晶圓廠如果有機(jī)會,買下整個工廠更合適。因為要在8英寸既有工廠擴(kuò)充產(chǎn)線,一是設(shè)備取得不易,二是目前八寸平均售價,無法反映新建八英寸廠的投資報酬率; 12英寸線,以增加28納米和22納米的產(chǎn)能為主。
另外在八英寸產(chǎn)品迭代到12寸,也是可以紓解八英寸的緊缺,以電源管理IC的發(fā)展為例,發(fā)展分三個檔次:從低壓到30V、30-100V以及100-700V。對應(yīng)市場的規(guī)模,低壓到30V占60%,30-100V接近22%,100-700V接近18%。在工藝節(jié)點上也分三個檔次,第一個是8英寸的0.25微米或0.35微米,這也是用得最多的,第二個是0.11到0.18微米,第三個是90納米或50納米。在驅(qū)動工藝的迭代,就是芯片的數(shù)字部分所占面積,如果小于30%,0.25-0.35微米就夠了,30-60%是用0.11-0.18微米,增加到60%就需要12英寸。國內(nèi)大部分電源管理芯片都是0.25-0.35微米工藝,有的已經(jīng)做到0.11-0.18微米,這部分都是8英寸,而海外歐美公司已經(jīng)在研發(fā)12英寸的55納米BCD工藝,去做高端的電源數(shù)字化芯片。