半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),還能繁榮多久?

時(shí)間:2022-03-25

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導(dǎo)語(yǔ):半導(dǎo)體行業(yè)因?yàn)槊?、5年一個(gè)榮枯周期,背上了大起大落的惡名。目前晶圓制造大廠動(dòng)輒千億的擴(kuò)張計(jì)劃,更是加劇了周期擔(dān)憂。然而,設(shè)備產(chǎn)能瓶頸與萬(wàn)物用芯的巨大需求將大大拉長(zhǎng)這個(gè)繁榮周期,或許我們迎來了一個(gè)芯運(yùn)長(zhǎng)久的時(shí)代。

  首先是半導(dǎo)體設(shè)備的產(chǎn)能緊張。

  不僅先進(jìn)制程的設(shè)備緊張,成熟工藝的設(shè)備也很緊張,這導(dǎo)致晶圓制造商建廠速度減慢,芯片產(chǎn)能擴(kuò)張速度相對(duì)溫和。

  近日, ASML的CEO彼得·溫寧克表示,晶圓制造大廠們的擴(kuò)張計(jì)劃將受限于設(shè)備短缺,而且這種短缺是長(zhǎng)期的,ASML的供應(yīng)鏈無(wú)法通過提高生產(chǎn)效率來化解設(shè)備產(chǎn)能緊缺。

  雖然ASML今年、明年的產(chǎn)能會(huì)持續(xù)增加,但增加的產(chǎn)能跟不上芯片擴(kuò)產(chǎn)的增長(zhǎng),若要ASML滿足市場(chǎng),其產(chǎn)能要提高50%以上,這不是一朝一夕的事。

  ASML擁有700家產(chǎn)品相關(guān)供應(yīng)商,其中200家是關(guān)鍵供應(yīng)商。如果提高效率,至少要這200多家企業(yè)一起提速。但由于很多部件是高度精密的設(shè)備,很難在短期內(nèi)迅速擴(kuò)大產(chǎn)能。按過往的經(jīng)驗(yàn),光刻機(jī)設(shè)備的產(chǎn)能很難在短時(shí)間里突然爆發(fā),其產(chǎn)能緊張是常態(tài)。

  目前ASML正與供應(yīng)商一起評(píng)估如何增加產(chǎn)能。但是另外一個(gè)問題也困擾著設(shè)備生產(chǎn)商,ASML目前還沒有晶圓制造商們明確投資規(guī)模。最近動(dòng)輒爆出百億美元的大項(xiàng)目,具體有哪些要確定落地,尚未有明確答案。

  不僅先進(jìn)制程設(shè)備緊缺,成熟工藝的設(shè)備也緊缺。以用于8吋的光刻設(shè)備為例。

  ASML、佳能和尼康是8吋光刻系統(tǒng)的主要供應(yīng)商,此類設(shè)備目前市場(chǎng)也很緊俏。目前所有的光刻設(shè)備商都在制造和翻新適應(yīng)于8吋制程的光刻設(shè)備。就連市場(chǎng)上用于翻新8吋設(shè)備的工具也嚴(yán)重短缺。

  不僅僅8吋的設(shè)備,在過去10年中,更成熟工藝的設(shè)備需求一直保持強(qiáng)勁并不斷增長(zhǎng)。今天的短缺不僅僅目前需求的回應(yīng),也是對(duì)幾年前出現(xiàn)的短缺的補(bǔ)課。

  為應(yīng)對(duì)8吋設(shè)備的短缺,設(shè)備和原料供應(yīng)商已經(jīng)顯著擴(kuò)大制造能力。但依然不敷使用,目前晶圓制造和設(shè)計(jì)公司已經(jīng)嘗試將工藝和產(chǎn)品轉(zhuǎn)移到自動(dòng)化程度更高和產(chǎn)能更大的12吋產(chǎn)線。

  其次,芯片需求綿綿無(wú)絕期。

  芯片行業(yè)曾經(jīng)只靠一兩個(gè)關(guān)鍵產(chǎn)品的驅(qū)動(dòng),先是個(gè)人電腦再是智能手機(jī)?,F(xiàn)在,人工智能的興起使得芯片從工廠制造、汽車駕駛、再到家用電器的智能化,可謂萬(wàn)物用芯。智能設(shè)備的大幅增加,則需要更多的算力和數(shù)據(jù)來支撐,數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和處理帶來了更多的芯片需求。

  結(jié)果,每臺(tái)設(shè)備的半導(dǎo)體含量猛增。如果取平均值,到2025年,智能手機(jī)將包含價(jià)值275美元的芯片,而2015年智能手機(jī)中的芯片100美元。汽車芯片的增幅也與之類似。

  芯片用量快速增加,但芯片產(chǎn)能并沒有按同樣的速率增加。由光刻機(jī)的產(chǎn)能原理就可以看出,讓投資如此巨大,技術(shù)如此復(fù)雜的超長(zhǎng)供應(yīng)鏈,同步提速很難實(shí)現(xiàn)。

  芯片需求也出現(xiàn)了多樣化。芯片需求除了個(gè)人消費(fèi)品,現(xiàn)在向其他領(lǐng)域擴(kuò)展。除了我們熟知的制造業(yè)的智能化,服務(wù)業(yè)和政府需求也大幅出現(xiàn)。政府也是芯片需求大戶,如機(jī)場(chǎng)、路政、治安、云上政務(wù)等等。所以目前國(guó)內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)躍躍欲試,進(jìn)入芯片領(lǐng)域,并不是它們跟風(fēng),而是它們作為新的基礎(chǔ)平臺(tái)有大量的芯片需求。

  如此突然而強(qiáng)烈的需求,先進(jìn)制程姑且不論,已經(jīng)被一度冷落的成熟產(chǎn)能都出現(xiàn)緊缺。

  前面提及的8吋晶圓廠自1990年代以來就已經(jīng)存在。目前全球有200多家8吋晶圓廠采用成熟的工藝技術(shù)制造芯片。各種技術(shù)節(jié)點(diǎn)的工藝生產(chǎn)的芯片用于所有電子產(chǎn)品。

  本來8吋晶圓廠已經(jīng)被市場(chǎng)逐漸冷落,但從2015年開始,這種成熟工藝的芯片的需求激增,使得8吋晶圓廠利用率直逼100%,甚至出現(xiàn)產(chǎn)能短缺。尤其2021年以來汽車公司瘋狂地訂購(gòu)芯片,現(xiàn)在許多汽車芯片在8吋晶圓廠中制造的。

  芯片需求大爆發(fā)的趨勢(shì)是如此強(qiáng)烈而持久,加之晶圓制造巨頭的毛利很高,如此巨大的利益怎么不能引起混戰(zhàn),這才是各主要經(jīng)濟(jì)體爭(zhēng)相擴(kuò)產(chǎn)的主要原因。

  綜上所述,由于芯片制造供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)太多,芯片制造廠投資過于巨大,建設(shè)周期過長(zhǎng),導(dǎo)致晶圓制造新增產(chǎn)能的釋放是一個(gè)緩慢而長(zhǎng)期的過程。試想,光刻設(shè)備要2、3年才能滿足需求,建廠周期也要2、3年,即便這兩個(gè)周期不完全疊加,但總歸會(huì)讓整個(gè)建設(shè)周期延后。

  盡管資金蜂擁建廠,但產(chǎn)能的兌現(xiàn)是緩慢的。此外,需求的出現(xiàn)總是出人意表,譬如挖礦機(jī),誰(shuí)能想到它會(huì)成為臺(tái)積電那樣的巨頭的大宗客戶。誰(shuí)也沒料想到疫情會(huì)伴隨著芯片的巨大需求一起到來。

  我們的世界不斷有新事物、新需求出現(xiàn),或許在人們?yōu)橐呀?jīng)出現(xiàn)的需求建設(shè)產(chǎn)能時(shí),新的需求又不斷出現(xiàn)。所以今天的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)擴(kuò)產(chǎn)平緩而需求綿長(zhǎng),它不再是4、5年一調(diào)整的周期行業(yè)了。


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