智能终端上游器件供应紧缺分析及应对措施

通信世界网消息（CWW）2020年下半年以来，受疫情催生的消费电子需求上升、晶圆厂供给受限、华为和中芯国际受管辖等突发事件影响，终端上游器件供应呈现紧张状态。进入2021年，日本地震、美国德克萨斯州雪灾、中国台湾缺水等事件让原本就不足的晶圆生产雪上加霜，上游供应紧张有愈演愈烈之势。本文主要研究终端上游主要器件的供应情况，分析供应紧张现象产生的原因，并就接下来的供应情况演变作出判断和应对建议。

芯片代工整体情况

晶圆厂商业模式

半导体产业经历多年的发展，业务模式主要分为IDM（垂直整合、设计制造一体化）、Fabless（无晶圆厂）设计公司+晶圆代工两种模式。Intel、Qorvo（射频器件供应商）、英法半导体、SK海力士、美光等是IDM模式的代表。绝大部分芯片设计厂商是Fabless模式，包括高通、联发科、海思、苹果等，晶圆代工厂主要有台积电、三星、联电、格罗方德、中芯国际等。

2020年第四季度全球晶圆代工厂份额及排名如表1所示，晶圆代工市场呈现典型的一家独大和高度集中的格局。

表1  2020 Q4晶圆代工厂排名及市场份额

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数据来源：拓璞产业研究院

按晶圆尺寸的产能格局

如表2所示，芯片制造产能从晶圆尺寸上划分主要分为12英寸、8英寸和6英寸，其中12英寸产能已经是绝对主流，近年来新建的产能基本以12英寸为主。8英寸、6英寸以已建成的旧厂为主。6英寸晶圆厂年代久、设备旧、效率低，近年来一直处于逐渐关闭状态。

表2  不同规格晶圆产能格局

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数据来源：IC Insights

12英寸相比较8英寸晶圆拥有更高生产效率和更低的单位耗材，但生产技术和材料技术要求相应也更高。由于上游半导体设备厂商已不再生产8英寸设备，8英寸晶圆厂产能已被“冻结”，只减不增。8英寸相对12英寸主要有两方面优势：由于8英寸厂几乎全部完成折旧，固定成本较低；8英寸晶圆已具备了成熟的特种工艺，而特种工艺技术能够使尺寸较小的晶粒包含较多的模拟内容或支持较高电压。

将8英寸业务转移至12英寸生产，技术上是否可以实现，需要花费时间、人力、物力去验证，而一些芯片公司往往不愿意接受这种从成熟到未知转换带来的风险。但在8英寸产能高度紧缺及成本上涨的情况下，已有芯片厂商为获得竞争优势开始筹备向12英寸迁移。短期而言，8英寸产能紧缺局面难以解决。

按工艺制程的产能格局

从工艺制程看，主要分为逻辑芯片制程及特殊制程，如表3所示。手机SoC、PC、HPC（高性能计算）芯片等保持竞争力领先主要依赖先进制程。以3nm为代表的最先进制程产能的争夺直接关乎芯片及产品竞争力。英特尔决定将部分芯片制造业务外包，将加剧先进制程产能的争夺，拥有3nm先进制程产能的芯片公司将在竞争中处于有利位置。高端芯片迭代周期短，先进制程的良率爬坡问题以及仅有台积电、三星两家供应等因素叠加导致先进产能紧张。

成熟工艺的产能供应更加多元，同时需求也更大。

特殊制程工艺所面向的模拟、RF前端芯片大厂多采用IDM模式，对代工产能需求增长不明显。CIS中IDM厂占据大部分份额，但在扩产计划中索尼将部分订单下放到代工厂，叠加Fabless模式的CIS厂需求上升导致CIS的代工产能需求增加明显。

特殊制程产能与逻辑芯片制程产能不能混用。8英寸主要用于成熟制程（28nm以上）及特殊制程，12英寸主要用于28nm以下先进制程。

表3  分制程及工艺代工情况

8英寸晶圆生产供应情况分析

8英寸晶圆代工产能供求吃紧已持续数年，总产能规模一直停滞不前。主要原因一方面是二手设备供给不足，设备的短缺限制了相关厂商的扩产进度；另一方面，通过新建和扩建等方式新增8英寸产能成本提高，8英寸晶圆厂运营效率和利润低于12英寸晶圆厂。

8英寸产能紧缺的主要因素包括如下5个方面。

第一，在长期需求上，汽车、工业、智能手机为8英寸晶圆主要应用下游。5G、电动汽车、智能制造、物联网发展使得FPGA、驱动芯片、指纹辨识、电源管理、MOSFET（金属氧化物半导体）、微控制器（MCU）等领域的非先进（中低端）芯片需求强劲。

第二，2020年上半年，新冠肺炎疫情对晶圆产能和物流带来了诸多限制。

第三，全球居家办公和在线教育使笔记本电脑、平板类产品出货显著增长，拉动中大尺寸面板显示驱动IC、电源管理IC等需求提升。

第四，2020年下半年，疫情得到初步控制，汽车市场尤其是新能源汽车市场逐步复苏，IGBT、MOSFET用量大幅提升，均为8英寸晶圆制造带来新的增量，加之上半年因受疫情影响未完成的订单又积压至下半年，导致供给不足现象凸显，价格上涨势头逐步从上游向下游传导。

第五，美国禁令促使包括华为、OPPO、vivo和小米在内的国内消费电子大厂大量备货抢位，进一步挤占了产能。

在订单需求激增而产能有限的情况下，8英寸晶圆代工厂已经开始筛选新订单和调整产品组合，优先生产高毛利率产品，而毛利率相对偏低的产品在“抢单”中较为弱势，而且芯片产能向大客户倾斜，小厂商面临更大的产能争夺压力。

（编辑：核心网）

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