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【一六仪器】【转】2021年半导体市场分析: 芯片缺货何时休? 制程工艺将走向何方?

2021-07-23 09:54:04 yunfengnet 1688

【原创:王莹 电子产品世界】


芯片的缺货现象何时结束?

半导体工艺的走向如何?
芯片产品结构有何变迁?
投资热点是什么?
展望中国市场的未来,代工企业的发展趋势如何?
中美关系的影响如何?


全球芯片制造市场态势


01
缺货的原因及何时结束


最近整个半导体产业经历了20年以来最为严重的缺货情况。造成缺货的原因既包含偶然因素,也有必然因素。


偶然因素是过去发生的中美贸易摩擦、华为囤货和一些工厂的关闭。其中f,中美贸易纠纷导致一些国内企业进行了备货;市场出现缺货后,很多大型公司也提升了库存需求,这就造成了整个需求量大大超过可以提供的产能。


必然因素是在整个半导体的周期中,大约每两三年会产生1个周期,而目前正处于供不应求的高峰周期。在2年前的2019年是供过于求,也是整个半导体市场下滑的时间点。再往前推的2年——2017年则是高峰。通常半导体公司在高峰时期会进行大量投资,投资产出的2年后则又产生供过于求的情况。


在“供过于求”的周期间,即2019年—2020年上半年,考虑到新冠疫情的影响,很多半导体公司降低甚至延迟了投资。因此,从整个投资周期来看,2021年当下产能的增加是前2年投资所产生的。由于产能增加的缺失,当下的5G手机以及如今已逐渐衰退的比特币在上半年的需求,新冠疫情造成的笔记本、服务器、数据中心的需求等,均无法得到满足。Gartner预计这个时间周期会延迟到2022年二季度。


02
制程市场与投资热点


Gartner对于12英寸为主的先进制程的产能进行了以下的预测。


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图1 先进制程产能供应紧张


从图1的预测中可以看到,产能增加最大的是5 nm及以下。今年5 nm的升级版——4nm也将会出现,2022年的目标则是3nm。5nm产能的增加将会推动先进制程市场的成长。图1也显示,55/65 nm也会是增长较高的制程,主要原因是目前55 nm的需求量非常大。55 nm虽然是较老的制程,但其需求量在未来几年仍然会有较大的增加。此外,28 nm、14 nm、16 nm都有较大的增加机会。


1)传统制程


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图2 传统制程产能供应紧张


传统制程主要集中在8英寸晶圆上,现在8英寸晶圆非常紧缺。因为过去很多年8英寸产能过剩,导致价格“跌跌不休”,谷底时期只有约300美元。很多工厂,尤其是日本的一些半导体企业,已经关闭了8英寸的产线。同时,5G手机对PMIC、模拟电路需求量有较大的增加。尤其是PMIC(电源管理芯片)制程集中在180/150 nm,主要为8英寸和少部分12英寸,并不会有大幅度的提升。需求量的增加导致了目前电源相关芯片严重缺货。


目前针对8英寸产线没有建新厂的投资,大多数投资为扩产。例如中芯国际的财报显示约会增加4.5万片晶圆的扩产。扩产实际是为了解决燃眉之急,但要彻底解决8英寸制程紧缺的问题,仍需要将8英寸的产能转向12英寸。因为12英寸产能产出大,同样时间条件下,其产出可达2倍多。


台积电已在使用12英寸的制程和晶圆为联发科生产PMIC方面的产品,虽然目前量级较小,但预计会有更多的转移。此外,华虹宏力也在做类似的事情——在12英寸晶圆上做BCD电源相关的工艺。


2)晶圆厂的投资热点


全球半导体的投资在今年也将有较大的跃升。回顾过去几年,2019年呈下滑态势。由于缺货,2021年预计有超过20%的大幅度增加。这些增长主要体现在先进制程方面,以及目前紧缺的28 nm制程上。在产品方面,NAND Flash预计会有较大的增加;DRAM情况稍好,因为DRAM厂商为了控制整个市场的高价位,投资较为保守。但是NAND Flash的需求一直处于增加状态。因此主要的投资应该是在先进制程以及NAND Flash上。


与此同时,国内一些半导体公司在向12英寸转移,即用12英寸工厂生产90 nm以下或者55 nm以下的产品。例如,合肥晶合、广州粤芯等都在进行此类尝试。


中国芯片市场的发展态势


01
对中国芯片市场的3个预测


近年来,全球半导体发展迅猛。中国从5年前开始就已在半导体方面付诸了很多努力,Gartner对中国市场有3个预测。


1)预计在2025年,中国本土半导体公司在国内市场的份额有机会从当前15%突破到30%。当然,也有人认为这个份额可能低于10%。实际上,“低于10%”也是对的,因为部分在国内生产的为海外代工的产品,基本不会使用国内芯片,而是选用海外芯片——从这一点来看,低于10%的预测有迹可循。


2)前十大中国半导体采购者主要是电子制造企业(OEM)或ODM(委托设计企业)。前十大OEM均拥有自主芯片设计的能力。例如OPPO、小米、美的,甚至百度、阿里巴巴等企业也已在建立自己的团队。这样做的优势是:①在形成一定量级的规模后,便可降低采购成本。②企业也可以发展自己独立的技术,做差异化、专有的技术与产品。


这些企业面临的挑战是:企业是否能做到一定的量级,以及产品的设计能力、性价比是否能满足需求。


当前,大多数企业在起步期均处于“烧钱”阶段,发展比较困难。但是预计大公司的行动会更为积极,因为它们在财务方面的境况较好,而且大公司以及在国内环境下投资半导体常会得到政府的补助或其他支持。


3)中国半导体市场的投资规模在2023年有望达到一个可观的峰值。最近几年半导体产业投资增长迅速(如图3),预计到2023年,国内的投资规模较2020年会有80%的较大增长。规模增加的主要诱因是几家大型工厂的投资,诸如中芯国际、长鑫、长江存储等,以及其它一些新兴的中小规模的晶圆工厂投资。


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图3 中国半导体投资趋势(2016—2020)


图3是Garnter从公开渠道收集,Pitchbook整理的中国半导体企业以及相关企业获得的投资规模。数据可以分成两部分:非生产型的半导体公司;生产型的半导体公司。


●   非生产型的半导体公司。近2年融资已有非常大的提升,例如以往被称作人工智能芯片的公司,即GPU公司。此外,还有自动驾驶,或是第三代半导体/宽禁带半导体的投资规模也在逐步增加。华为、小米以及英特尔、高通、三星等海外企业也在中国国内积极地进行投资。


●   生产型半导体公司。规模很大,起伏也同样存在。图3中,Gartner只收集了公开的信息,没有收集未公开的信息。从“投资案”的角度来看规模情况,这个数量也有很大的增长,过去5年里“投资案”的数量增加了2倍。


2020年为什么会有很大的增长?这归功于科创板的出现。科创板带动了整个投资的热潮。原来投半导体公司为什么很谨慎?因为整个回收周期很长,难以在投资后马上获利。而科创板可谓政府政策给投资人打了一剂强心针或兴奋剂,让很多投资逐渐集中于半导体产业。这会带来一定的弊端,例如过度投资或者是过高的竞价。但整体上,此类投资、特别是市场化投资肯定也带动了一批企业的成长。例如原先在互联网产业很有名的高瓴资本、红杉资本公司这两年也开始涉足半导体企业。虽然他们成功提升了价格,但另一方面他们也是投资,投资规模也有助于一些新兴公司能尽快在产品方面进行创新,或是利用最先进的制程打造产品。


纵观半导体全球产业链,中国本土半导体公司在上下游、市场份额、全球的位置仍然处于非常低的水平。上游的设备、材料遇到的技术障碍非常高,分别低于5%、3%、15%的份额。生产方面,Foundry(代工厂)约占10%,还是非常可观的。但是缺少IDM(集成器件制造商)的公司,士兰微是目前IDM的巨头,未来长江存储等新企业有望涌现。但是在现阶段,IDM还是很少。封装测试应该是国内占比最高的,达到20%。其挑战是如何向先进的封装进行拓展。现在已看到非常多的企业在成长。封装测试产业目前偏向于开放的自由竞争。EDA份额非常低,半导体IP也是如此。


02
十大半导体公司的特点


从全球布局角度看,海思半导体遥遥领先(如表1)。但问题在于美国制裁影响下的海思,在2021年可能会遇到雪崩式的滑坡。接下来,哪些公司有潜力能够取代海思的位置?


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表1 中国十大半导体公司排名


如表1,像韦尔半导体和Nexperia(安世半导体),很难断言是否可以在短时间内迅猛成长。另外,中芯微电子去年的营收超过了8亿美元,它的估值其实偏低。像Goodix(汇顶科技)和GalaxyCore(格科微电子)这些公司都具有一定潜力。总的来说,前10名半导体公司在近年的营收增长都十分迅速,前十大的门槛越来越高——10年前,年营收占到1亿多美元的公司便可进入前10名市场份额;但是现在门槛要超过5亿美元。但这并不能体现在全球的市场份额上,目前份额只占据6.7%。


03
各种产品的市场份额


中国半导体产品的市场份额如表2所示。


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表2 中国半导体产品的市场份额


中国比较吃力的产品是DRAM、微处理器,然后是FPGA、GPU、NAND Flash,这些产品跟上一个层次之间存在较大的差距,基本上是空白。期待2年后有望将中国的这些产品市场份额推升到第二层级。当然,要达到第一层级——超过10%份额,还需要更多的努力。


中国半导体的预测


01
代工企业的成长态势


如图4,整个Foundry(代工)在未来几年预计会有较大的成长。从地区的角度来看,中国大陆份额的增长比2019年将会有近乎翻倍的增长,但中国台湾地区仍会占据最大的市场份额。这也是为什么美国希望把中国台湾一部分的生产能力转移到美国去,以降低风险。另外,韩国和其他国家和地区已有一定程度的成长,但是从全球布局角度上,未来预计中国台湾地区将占据第一,中国大陆位列第二。


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图4 中国半导体代工厂产能


02
投资趋势


如表3,前10名里有中国3家公司,占到了6~8的位置(中芯国际、长江存储、长鑫)。但这三大生产型企业在金额上与前5位相比,仍然有很大的差距。从投资角度来看,今年会有一个较大的投资跃升,如表3。


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表3 前20大资本性支出(CAPEX)企业


03
中国半导体产品的展望


从图4可见:中国厂商占10%市场份额的。那么现在产品是什么,未来会是什么?哪些产品会增加?如图5,绿色即是代表规模很大、很重要的产品。比较困难的部分在于市场份额仍处于1%以下的产品,包括:DRAM、服务器、PC、汽车半导体、GPU、MEMS传感器、FPGA。


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图5 中国半导体业的未来展望


04
中美关系的影响


产业整体来看,半导体生产和供应的比例,东亚超过70%,美国只有11%。而从封装的角度上来说,美国低于10%,东亚的集聚度更高,包括东南亚也是聚集度非常高的产业。另外70%的电子产品是中国制造的。在新冠肺炎疫情的影响下,中国制造出口的量在近2年保持增长,原因是其它的国家,如马来西亚、印度、越南/东南亚等,因疫情生产无法保障,有一些又转回到中国。


在过去4年里,很多企业尝试往外走。一些企业在放眼印度、越南/东南亚。但是问题是很多公司出去后发现,投资环境、基础设施以及工作效率等与中国国内存在一些差别。因此产能不能迅速且彻底地实现转移,大头仍然会放在中国,那边做一些后援。换言之,无论是产能,还是电子产品的制造,均是中国与美国博弈较为关键的地方。实际上,美国也清楚不可能完全脱钩。


中国和美国之间的摩擦是怎么样的呢?


美国进行加税,开出实体清单禁止部分企业进入美国市场,技术壁垒,包括:标准壁垒、禁止中国厂商去投资美国企业,以及当下正在进行的“新基建”——美国为“新基建”准备投资几百亿美元在半导体产业上。而中国的应对相对来说是“打内功”,在内部整合各种资源。包括:保持开放的政策,双循环的策略、新基建、5G、新能源体系、碳排放,现在都在角力中。但最为核心的部分在于半导体这些高科技是否能不被美国完全制裁或是断货。


中国也是一样的情形,中美之间胜负的关键并不是其它方面(注:其它方面中国做了很多准备,包括像金融、能源方面等),而在于半导体的准备比较欠缺。半导体芯片具有较长的产业链,且美国或是美国可以控制的国家和地区掌握了绝大部分。当下中国已出台了很多政策,科创板、鼓励民间投资、国家投资等等,都在推动国内企业多用本土半导体产品。


华为在这其中起到很大作用,因为华为不能用美国公司的芯片,所以它就多找一些国内的“替代者”。这些“替代者”华为一旦认证了,其它公司也可以用。可以看到一些国内企业得益于华为所列的替代的企业。


国内企业也在投资自己芯片设计的团队,本土供应链在不断的成长中。例如从一些手机厂商料单中发现,中国本土芯片厂商的份额/数量的比例在提升。


可以从4个维度来看中美间的竞争:开放的生态、封闭的生态、全球市场和国内市场。


①在全球市场要利用既有的开放生态,使用谷歌或其他企业的都没有问题,同时也要尽量打造“Made in China”品牌并提升产品质量,以期占领更多的市场。


②从国内市场来看:一方面,要利用开放的标准去梳理中国标准,也要进入全球生态中。另一方面,在国内先兴建,然后向外走,通过“一带一路”的策略往外输出标准、技术。在国内可能是考虑到自己专有的一些系统,去做创新或是其它为保证即使美国要和中国脱钩情况下也不会受很大的影响。因此,中美贸易摩擦影响虽肯定会有,但是不会致命,这个底线是一定要准备好的。


*本文内容及观点仅供参考,不构成任何投资建议


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