新產(chǎn)能扎堆28/40nm，明年還會缺芯嗎？

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2022-03-17 09:15:45 2

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

圖1 ：晶圓代工全球產(chǎn)值預估

2021年各家晶圓廠都推出了擴產(chǎn)的計劃，2022年預計會有12座新增的晶圓代工廠(見圖2)，其中中國臺灣地區(qū)在臺積電的推動下，整個晶圓代工廠的市占超過了50%，中國大陸僅占20%，從產(chǎn)值來看，臺灣地區(qū)的產(chǎn)值大約60%，產(chǎn)能占了50%，也就意味著售價相對昂貴的先進制程大部分還是在臺灣地區(qū)制造的。還有一個值得關(guān)注的點，從圖2 可見，2022年臺灣地區(qū)的晶圓代工市占看起來稍微小幅下滑1%，中國大陸地區(qū)小幅上升2%，最主要的原因是臺積電在明年的新增產(chǎn)能當中，大部分是集中在中國大陸的南京廠。不過臺積電的重點還是放在臺灣。

圖2：主要晶圓代工新工廠地點

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

圖3：半導體制程發(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積電、三星、聯(lián)電、中芯國際這四家，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，喬安表示，其實這不是需求不好，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，稼動率就會稍微出現(xiàn)一點點下滑，我們目前認為整個稼動率都還是會維持在95%以上的水準。

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，這主要是因為8英寸產(chǎn)能增長幅度比較受限，需求成長大于供給，吃緊情況會比12英寸更為嚴峻。在需求端，5G手機、電動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)備售價是比較昂貴，但8英寸晶圓的售價卻比較*，導致8英寸晶圓廠的擴產(chǎn)并不符合成本效應的，反之在需求蓬勃發(fā)展的推動下，加劇了8英寸產(chǎn)能吃緊情況比12英寸更為嚴重。

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年的年復合增長率只有3%，其年增長率的斜率明顯小于12英寸廠，這也映襯了上文指出的8英寸晶圓產(chǎn)能會比12英寸吃緊。在缺貨潮的推動下，12英寸廠的年增長率高達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)能年復合增長率

2022年各制程產(chǎn)能擴充計劃：40nm和28nm是重點

喬安指出，“2021年各制程產(chǎn)能擴充計劃中，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，仍然還在一個吃緊的狀態(tài)。“

圖7：2021F各制程產(chǎn)能擴充計劃

“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，因此我們認為明年這些新增的產(chǎn)能開出來，就會對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)能擴充計劃

90nm、65nm、55nm是今年最主要擴產(chǎn)的產(chǎn)能，40nm、28nm是明年最主要擴張的支撐。因此可以了解下1X納米，這一塊目前的供應商是非常少的，在進入1Xnm之后，電晶體架構(gòu)進入到FinFEX架構(gòu)，因此擴產(chǎn)的成本是相對比較高昂的，目前能提供1Xnm的只有臺積電、三星等，這幾家在未來幾年并未有這方面擴產(chǎn)的計劃。隨著5G手機滲透率逐年提升，1Xnm的芯片需求也會增加很多，還有Wi-Fi等等的需求也在逐年成長當中，可能會造成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)下的最先進制程，對比進入到FinFET架構(gòu)，也就是1Xnm之后，其成本是相對比較*的。28nm處在MOSFET(Planar)架構(gòu)的最后一個世代，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，在進入40nm以下，大部分的晶圓代工廠或者是IDM廠在進行擴產(chǎn)的時候，成本也是相對比較大的壓力，如果他們沒有足夠的客戶支撐這些工廠的運作，很有可能會造成虧損，因此在進入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的需求會這么蓬勃的發(fā)展，也造成大部分晶圓代工廠積極想要擴充40nm/28nm的產(chǎn)能。

圖10 ：28nm的重要性

2022年會是芯片缺貨潮的終點嗎?

根據(jù)TRENDFORCE集邦咨詢的數(shù)據(jù)指出，2020年的半導體終端產(chǎn)品的市場需求強勁，從圖4可見，除了TV出現(xiàn)了1.8%的負成長，游戲機、筆記本、可穿戴設(shè)備、汽車、顯示器、服務器、智能手機等都呈現(xiàn)迅猛的增長態(tài)勢。其實主要推動力也是因新冠疫情帶動各個需求，尤其是游戲機、筆記本、可穿戴設(shè)備出現(xiàn)了高達35%、16.5%、11.1%的正成長。進入2022年這種因疫情相關(guān)的需求會進入疲軟狀態(tài)。集邦咨詢半導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”才是推動半導體需求發(fā)展的關(guān)鍵推動因素之一，比如4G手機轉(zhuǎn)向5G手機、傳統(tǒng)汽車轉(zhuǎn)向電動車等產(chǎn)品組合變化，產(chǎn)品組合的變化會使得芯片的使用數(shù)量成倍增長，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：半導體需求概況

集邦咨詢半導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手機的滲透率，進入到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，這三個因素其實就帶來了兩個同樣的結(jié)果，一個是產(chǎn)品需求的增加，第二個是地緣政治或者疫情帶來的不確定性，比如說封城、鎖國等等，造成供應鏈斷裂。因此讓整個供應鏈的備貨動能被打亂，大部分的供應鏈會需要建立比較高的庫存水位，以便應對封城鎖國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。

到底什么時候會看到芯片缺貨潮的終點?今年大部分的產(chǎn)品是集中在96nm、65nm，明年會形成40nm和28nm的擴廠，這幾個制程在今年和明年都會出現(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的供應商比較少，目前也沒有明確的擴張計劃，8英寸和5Xnm，以及12nm、16nm，或者是11nm、14nm，可能會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，可能會出現(xiàn)一些稍微有點舒緩的跡象，不過8英寸和1Xnm的瓶頸制程還是會持續(xù)讓整個半導體供應鏈出現(xiàn)一個長短料的問題，因此從整個晶圓代工的市況來看，2022年還是會呈現(xiàn)一個產(chǎn)能比較吃緊的情況。

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