芯片产能短缺“假象”

刘德音认为全球芯片产能短缺有三大原因:一是疫情造成生产链的衔接不顺利;二是美中贸易争端造成供应链及的不确定性;三是疫情加速了数字化转型。

本文转自公众号“半导体行业观察”

本周,在谈到全球芯片产能短缺时,台积电(TSM.US)董事长刘德音表示,之所以形成这样的局面,主要有三大原因:一是新冠肺炎疫情造成生产链的衔接不顺利;二是美中贸易争端造成供应链及市占率的变化和不确定性;三是疫情加速了数字化转型。

具体来看,自2020年初新冠肺炎疫情发生以来,全球生产链衔接不顺利,为了维持足够的芯片支持供应链运作,库存水位提高成为常态。另外,美中贸易争端,使得华为遭受美国禁令而无法获取芯片,在这种情况下,其它手机厂商扩大下单量,以争取华为的市占率。此外,不确定性也是一个重要因素,具体是指无法知道未来的芯片供应会不会因为外在变量造成中断,不确定性的消除,很大程度上取决于美中两国之间如何协商取得共识。

刘德音表示,不确定性及市占率改变的时候,一定会有超额订购情况。对台积电来说,过去产能是先到先拿,但现在无法这样做,台积电全力支持产能供给,但会尽量分析哪些是最急切的需求,像车用芯片缺货影响到经济及就业,就要先支持并解决,台积电正在做这些事情。

另外,疫情加速了数字化转型,如远距工作及教学带动笔电出货大幅增加,人工智能(AI)及5G的大趋势也因此加速发展,所以对芯片的需求也大幅增加。刘德音表示,随着疫情得到控制,生产链短暂中断的情况会获得改善,但数字化转型不会停止。

刘德音认为,总体来看,全球芯片的整体产能仍大于需求,像现在产能很短缺的28nm,全球产能仍大于实际需求,只是因为新冠肺炎疫情或美中贸易纷争而造成供给吃紧。

综上,可以看出,相对于当下业内普遍认为的芯片整体产能不足,刘德音给出了不同的看法,他认为,在宏观层面,全球整体芯片产能是供大于求的,当下产能的短缺,更多的是微观层面变化后形成的“假象”。而刘德音提到的两点,很值得注意:一是芯片供应链及市占率的变化和不确定性,是造成相当多种芯片供不应求的一个重要原因;二是像现在产能很短缺的28nm,从宏观层面来看,全球产能仍供过于求。

芯片供应链转移

芯片供应链及市占率的变化和不确定性,在近两年产能短缺的市场中体现得越来越突出。某些类型芯片,在相对短的时间内,市场需求猛增,供给严重不足使得芯片生产链发生变化和转移,这种变化就会给市场带来一定的不确定性。

在这方面,典型代表就是CIS(CMOS图像传感器)的供不应求,使得行业两大巨头索尼(SNE.US)和三星的CIS生产链出现了很大的变化:由于产能不足,在2019年,索尼史上首次将其部分重要CIS生产外包给了台积电;三星则将部分DRAM产线改造为CIS产线。特别是三星,为扩大CIS产能,该公司于2017年开始改造12英寸DRAM产线FAB 11,用于生产CIS,2018年底完成改造;同时对FAB 13进行改造。

三星原本拥有1条CIS芯片专用产线,名称为S4-Line,2019年,该公司CIS产能约为4.5万片/月,随着FAB 11和FAB 13线转为CIS专用线,三星的产能将扩充到12万片/月,目标是超过索尼每月10万片的产能。进入2021年以后,CIS依然是供不应求。

据Omdia统计,中低端CIS严重短缺,三星从2020年12月起调涨CIS 价格40%,其它CIS供应商也涨价20%。导致这一波CIS 涨价的主因是8英寸晶圆代工产能吃紧,投片在8英寸晶圆生产的电源管理IC、驱动IC、指纹辨识IC、MOSFET 等产品,自2020下半年就陆续缺货涨价。

此外,一些CIS的IC设计企业,为了摆脱到处找产能而不得的被动局面,开始自建晶圆前后道产线,以保证给客户供货。除了CIS,近期产能最紧张的就是汽车芯片。为了获得产能,欧美各国政府出面与台积电协商,希望后者能增加汽车芯片产能。

由于台积电拥有全球汽车芯片70%的产能,所以,该公司的举动会产生很大影响。为了尽快解决汽车芯片荒问题,台积电紧急启动了特别紧急快件,要在相对短的时间内挤出原计划生产其它芯片的产能,用于生产汽车芯片。据悉,台积电正将部分55纳米HV制程产能,由部分触控面板驱动IC(TDDI)转移给车用。

除了CIS和车用等芯片生产链发生较大变化之外,不同尺寸的晶圆产线也在近两年出现了转移,特别是原本采用8英寸晶圆生产的芯片,开始向12英寸晶圆产线转移。8英寸晶圆原本用于生产成熟制程和特殊工艺的芯片,如PMIC、显示驱动IC,CIS,MCU,MEMS等,但是,近些年,随着传统8英寸晶圆产能供不应求,以及14nm及更先进制程的普及,市场对12英寸晶圆的需求日益迫切,这方面的成本效率越发突出。

因此,8英寸向12英寸晶圆转型的速度开始加快,除了传统存储和逻辑芯片之外,越来越多的PMIC、显示驱动IC,CIS,MCU等芯片,也开始采用12英寸晶圆生产了。综上,无论是CIS和汽车芯片大规模缺货,还是原本用8英寸晶圆生产的芯片向12英寸产线转移,都在很大程度上打乱了原有秩序和平衡。

这种供应链较大规模的变化,会在很大程度上进一步强化市场对芯片产能不足的预期,从而加重重复下单,客观上使产能更加吃紧。而且,产业链大规模变化,打破了传统格局,必定会给整个市场带来更多的不确定性,也就是如前文刘德音所说的。

不同制程工艺产能的差异

如前文所述,刘德音认为,现在产能很短缺的28nm,从宏观层面来看,全球产能仍供过于求。如何理解这个观点呢?恐怕要从不同制程工艺的市占率,及其多年以来的变换情况来分析了。在这方面,IC Insights在2020年底曾经有过一份统计,很适合用于对以上观点的讨论。按照IC Insights的统计和预测,各种半导体制程的市占率正向着相对更加均衡的方向发展。


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如图所示,在2019年,10nm以下先进制程的市占率仅为4.4%,而到2024年,其比例将增长到30%。在该时间段内,10nm -20nm制程的市占率将从38.8%,下降到26.2%;20nm-40nm制程的市占率将从13.4%,下降到6.7%;不过,从该统计和预测来看,40nm以上成熟制程的比例在这些年当中没有出现明显变化。

这五大类制程,从发展趋势来看,大致可以分为三种:一是10nm以下先进制程,市占率呈现上升态势;二是10nm -20nm,20nm-40nm制程,市占率总体呈现下降态势;三是40nm及以上制程,市占率长年持平。

这些似乎可以从宏观层面解释台积电董事长刘德音所说的:现在产能很短缺的28nm,从宏观层面来看,全球产能仍供过于求。

首先,可提供10nm以下先进制程的厂商只有台积电、三星和英特尔这三家,而市场需求总体呈上升状态,因此,无论是从宏观,还是微观层面来看,这类制程产能都是缺的。而10nm -20nm和20nm-40nm制程的市占率变化情况则正相反,总体呈现下降态势,宏观市场需求是萎缩的。

而在当下这个时间段内,由于多种因素的影响,使得这一区间内部分制程的产能显得供不应求,就像28nm,但在宏观层面上,市场需求市占率是呈下降态势的,就很容易形成供大于求的局面。也就是如刘德音所说的。而40nm及以上制程的市占率呈持平态势,则说明市场需求是旺盛的,从宏观层面来看,供需基本持平。

因此,是否可以这样解释刘德音认为全球芯片产能实际上是供大于求的:从宏观层面看,10nm以下先进制程供不应求,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,从上图中2020和2021年的情况来看,10nm以下先进制程市占率比10nm -20nm和20nm-40nm制程的小很多,因此,10nm -20nm和20nm-40nm的供大于求总量要大于10nm以下先进制程供不应求总量,抵消后,则呈现供大于求的状态。而到了2024年,如图所示,三种制程的市场率基本持平,各占三分之一,或许到那时,全球芯片产能会呈现出更佳的供需平衡状态。

结语:从微观层面看,当下的全球芯片产能确实供不应求,而从宏观层面来看,情况似乎又是相反的。半导体业的这种现象如同一门“玄学”,很值得进一步探究。

(智通财经编辑:魏昊明)

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