從最新IDM大廠產(chǎn)能及擴(kuò)產(chǎn)情況看半導(dǎo)體趨勢(shì)
IDM（Integrated Design and Manufacture）即垂直整合制造，指從設(shè)計(jì)、制造、封測(cè)到銷售自有品牌芯片都一手包辦的半導(dǎo)體垂直整合型公司。由于同時(shí)具備了其他兩種模式的能力，因此IDM模式企業(yè)是全球芯片產(chǎn)業(yè)鏈中技術(shù)門檻最高、投入資金最大的芯片企業(yè)。
前十大IDM廠商產(chǎn)能合計(jì)為1316萬(wàn)片/月，其中存儲(chǔ)占據(jù)了全球晶圓產(chǎn)能的半壁江山
作為全球晶圓制造的主要供應(yīng)來(lái)源之一，IDM廠商的重要性不言而喻。
根據(jù)Knometa Researc的數(shù)據(jù)，截止至2021年底，全球IC晶圓的總產(chǎn)能為2160萬(wàn)片/月（8英寸約當(dāng)量，下同），其中三星、臺(tái)積電、鎂光、SK海力士、鎧俠/西部數(shù)據(jù)前五大公司合計(jì)占比57%，達(dá)到1221萬(wàn)片/月，比前一年增加了10%，且這一增長(zhǎng)率比該行業(yè)的總產(chǎn)能高出一個(gè)百分點(diǎn)！
全球IC晶圓產(chǎn)能排名（千片/月，8英寸晶圓約當(dāng)量）
值得注意的是，全球晶圓產(chǎn)能前五大廠商中除了臺(tái)積電之外，三星、鎂光、SK海力士、鎧俠四家存儲(chǔ)廠商都是典型的IDM經(jīng)營(yíng)模式，占比高達(dá)44%。
從具體數(shù)據(jù)來(lái)看，三星憑借月均產(chǎn)量405萬(wàn)片晶圓穩(wěn)居第一，占據(jù)了全球19%的市場(chǎng)，產(chǎn)能比排名第二的臺(tái)積電高出44%。除了給一些設(shè)計(jì)廠商代工芯片外，三星自家也有許多與晶圓密切相關(guān)的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品對(duì)三星市場(chǎng)份額的增長(zhǎng)起到了重要的帶動(dòng)作用。
除了三星之外，鎂光、SK海力士、鎧俠三家存儲(chǔ)廠商的月產(chǎn)能都在130萬(wàn)片以上，市占率也都高于5%。不過(guò)，雖然產(chǎn)能和市占率都在提升，但是和去年增長(zhǎng)率相比，SK海力士和鎧俠都下降了1個(gè)百分點(diǎn)。
盡管存儲(chǔ)芯片憑借較大的需求占據(jù)了全球晶圓產(chǎn)能的半壁江山，但是邏輯、模擬、功率等領(lǐng)域的廠商在全球前十大IDM廠商產(chǎn)能排行中，仍然占據(jù)一席之地。
全球前十大IDM廠商產(chǎn)能排行（8英寸晶圓約當(dāng)量）
在邏輯芯片領(lǐng)域，英特爾是業(yè)內(nèi)少有的IDM廠商，主要產(chǎn)品包含CPU、GPU等，廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、服務(wù)器等領(lǐng)域，目前的產(chǎn)能為119萬(wàn)片/月。
模擬芯片方面，目前德州儀器、意法半導(dǎo)體、亞德諾產(chǎn)能排名前列。作為全球模擬芯片的絕對(duì)龍頭，德州儀器目前的產(chǎn)能為85萬(wàn)片/月，是模擬芯片排名第二亞德諾的2倍。值得注意的是，雖然意法半導(dǎo)體目前產(chǎn)能高達(dá)82萬(wàn)片/月，但這主要是模擬芯片和功率芯片碳化硅和氮化鎵相加的結(jié)果。
而在功率器件方面，由于主要應(yīng)用在汽車、工業(yè)等要求較高的領(lǐng)域，驗(yàn)證周期長(zhǎng)，擴(kuò)產(chǎn)難度大導(dǎo)致全球功率IDM廠商普遍產(chǎn)能較小。其中以安森美和英飛凌為代表，目前二者的產(chǎn)能均為25萬(wàn)片/月左右。
前十大IDM廠商資本支出合計(jì)為872.35億美元，頭部廠商紛紛擴(kuò)產(chǎn)以搶占市場(chǎng)份額
自2020年以來(lái)，由于受新冠疫情、地緣政治等因素影響，上游晶圓廠供應(yīng)端產(chǎn)能持續(xù)緊張；同時(shí)受新能源汽車、HPC、物聯(lián)網(wǎng)等下游領(lǐng)域需求的快速爆發(fā)，使全球半導(dǎo)體迎來(lái)了新一輪的景氣周期。
面對(duì)旺盛的市場(chǎng)需求，很多晶圓廠都處于產(chǎn)能滿載、供不用應(yīng)求的情況，尤其在功率半導(dǎo)體領(lǐng)域，像英飛凌、安森美的車規(guī)IGBT交期已經(jīng)長(zhǎng)達(dá)39周以上，相關(guān)訂單甚至已經(jīng)排到2023年。
在這種情況下，加大資本支出擴(kuò)充設(shè)備和產(chǎn)能，就成為了眾多晶圓廠商不得不作出的反應(yīng)。
根據(jù)IC insights發(fā)布的數(shù)據(jù)，全球半導(dǎo)體行業(yè)資本支出在2020年增長(zhǎng)10%，扭轉(zhuǎn)了2019年下滑的局面。而在2021年，資本支出在2020年的基礎(chǔ)上進(jìn)一步擴(kuò)大，同比增長(zhǎng)36%達(dá)到1539億元。IC insights預(yù)測(cè)，2022年全球資本支出將增加24%，達(dá)到1904億美元的歷史新高。若2022年能夠達(dá)到預(yù)期數(shù)值，這也是自1993年~1995年以來(lái)，半導(dǎo)體行業(yè)首次出現(xiàn)連續(xù)三年的兩位數(shù)支出增長(zhǎng)。
在IDM領(lǐng)域，據(jù)芯八哥統(tǒng)計(jì)，前十大IDM廠商2022年資本支出合計(jì)872.35億美元，占整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)資本支出的比例為45.82%。
具體來(lái)看，存儲(chǔ)領(lǐng)域中三星2022年的資本開(kāi)支最大，達(dá)到170億美元。此外鎂光、SK海力士的資本開(kāi)支也在100億美元以上。有意思的是，和其他三大存儲(chǔ)廠商不同，鎧俠在資本開(kāi)支方面相對(duì)較保守并且產(chǎn)能增長(zhǎng)速度最慢，公司的策略主要是通過(guò)3D擴(kuò)展的進(jìn)步來(lái)增加 3D NAND芯片的產(chǎn)量，而不是通過(guò)產(chǎn)能的增加。
全球前十大IDM廠商資本支出情況及未來(lái)支出計(jì)劃
在模擬芯片領(lǐng)域，德州儀器和意法半導(dǎo)體2022年的資本開(kāi)支都在35億美元以上。德州儀器此前表示，從現(xiàn)在到2025年，公司每年將支出約35億美元用于芯片制造；而意法半導(dǎo)體則計(jì)劃在2020年至2025年期間，將歐洲工廠300mm（12英寸）整體產(chǎn)能提高一倍；在功率芯片領(lǐng)域，英飛凌2022年的資本開(kāi)支達(dá)23億美元，并且公司計(jì)劃在近兩年以每年50%的大額投資進(jìn)行擴(kuò)產(chǎn)，投資力度遠(yuǎn)超競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手安森美。
值得強(qiáng)調(diào)的是，作為邏輯芯片領(lǐng)域IDM的龍頭企業(yè)，英特爾2022年的資本開(kāi)支高達(dá)270億美元，位列十大IDM廠商第一位。英特爾內(nèi)部規(guī)劃在2026年以前，即五年內(nèi)擴(kuò)增晶圓廠產(chǎn)能三成，其中包括2023年到2024年還將增加愛(ài)爾蘭、以色列與美國(guó)的產(chǎn)能，以逼進(jìn)臺(tái)積電。
全球前十大IDM廠商最新擴(kuò)產(chǎn)動(dòng)態(tài)
擴(kuò)產(chǎn)動(dòng)態(tài)方面，英特爾全球布局腳步較快，旗下晶圓生產(chǎn)基地包括美國(guó)亞歷桑那、俄勒岡等州，歐洲的愛(ài)爾蘭，以及歐亞交界的以色列，亞洲的中國(guó)，并在新墨西哥、哥斯達(dá)黎加與馬來(lái)西亞設(shè)有封測(cè)相關(guān)工廠。
為了強(qiáng)化競(jìng)爭(zhēng)力，英特爾此前已宣布將投資200億美元，在美國(guó)亞利桑那州的Ocotillo園區(qū)新建兩座晶圓廠，并且計(jì)劃將在德國(guó)馬格德堡建設(shè)晶圓廠。此外，目前英特爾與IDM排名第四的鎧俠在產(chǎn)能上差距不大，對(duì) Tower 的收購(gòu)將使英特爾的產(chǎn)能更接近甚至超過(guò)鎧俠的晶圓廠產(chǎn)能。
作為全球晶圓產(chǎn)能最大的龍頭，三星已擁有全球IC晶圓總產(chǎn)能的19%，比第二位的臺(tái)積電多44%。未來(lái)，三星擬通過(guò)加大資本開(kāi)支，逐步擴(kuò)大領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。根據(jù)公司的披露，三星擬以2017 年的產(chǎn)能為基礎(chǔ)，預(yù)計(jì)到 2026年將產(chǎn)能增加兩倍，目前的產(chǎn)能項(xiàng)目包括在德克薩斯州泰勒市建設(shè)的價(jià)值 170 億美元的新晶圓廠。三星或想通過(guò)這些舉措，大力推動(dòng)擴(kuò)大前沿工藝的代工服務(wù)，從而與臺(tái)積電一較高下。
在模擬芯片領(lǐng)域，德州儀器是絕對(duì)的龍頭，2021年其模擬IC銷售額為140億美元，占全球19%的市場(chǎng)份額。在看到了模擬芯片市場(chǎng)長(zhǎng)期的增長(zhǎng)趨勢(shì)后，德州儀器開(kāi)始大規(guī)模擴(kuò)產(chǎn)。未來(lái)，德州儀器將新建4座工廠，主要在謝爾曼進(jìn)行，該公司計(jì)劃今年完成前兩家工廠的建設(shè)，預(yù)計(jì)2025年第一家工廠投產(chǎn)。第三和第四家工廠的建設(shè)將在2026 年至2030 年之間開(kāi)始；此外，2021年7月，德州儀器還以9億美元收購(gòu)了鎂光科技位于猶他州Lehi的一座12英寸晶圓制造廠LFAB。該廠最初是鎂光科技計(jì)劃用其生產(chǎn)3D Xpoint存儲(chǔ)芯片，由于鎂光退出3D Xpoint業(yè)務(wù)，德州儀器計(jì)劃將其改造，用于制造65nm和45nm工藝的模擬和嵌入式芯片，預(yù)計(jì)將于2023年初開(kāi)始生產(chǎn)。
功率芯片方面，安森美是最有代表的龍頭之一。根據(jù)安森美的計(jì)劃，未來(lái)兩年將加大投資力度由6%增加到12%，主要用于擴(kuò)充300mm晶圓廠的產(chǎn)能和碳化硅供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)，安森美指出碳化硅未來(lái)5年內(nèi)的產(chǎn)能將會(huì)是現(xiàn)在的1.3倍。此外，為推動(dòng)未來(lái)幾年碳化硅收入的大幅增長(zhǎng)，安森美計(jì)劃通過(guò)收購(gòu)GTAT擴(kuò)大設(shè)備和模塊產(chǎn)能，以支持在2022年年底將襯底產(chǎn)能增加四倍以上，到2023年碳化硅收入將超過(guò)10億美元。
新增產(chǎn)能預(yù)計(jì)將在2024年左右逐步釋放，不同領(lǐng)域IDM廠商內(nèi)部分化較大
業(yè)內(nèi)周知，盡管目前各大廠商都在加大資本開(kāi)支用于產(chǎn)能擴(kuò)充，但是由于晶圓廠建設(shè)周期緩慢，由廠房建設(shè)到產(chǎn)能爬坡、良率提升大概需要3年左右的時(shí)間，因此在時(shí)間上我們不僅僅需要關(guān)注今年，還要關(guān)注即將擴(kuò)產(chǎn)的未來(lái)2-3年。
根據(jù)Knometa Research的數(shù)據(jù)，2021年晶圓制造商為應(yīng)對(duì)普遍的短缺，將產(chǎn)能提高了8.6%，達(dá)到了25,920萬(wàn)片/年；2022年，預(yù)計(jì)產(chǎn)能將同比增長(zhǎng)8.7%至28,175萬(wàn)片/年。此后3年，預(yù)計(jì)產(chǎn)能增速將逐步放緩，直到2025年增速5%達(dá)到34,250萬(wàn)片/年。
具體產(chǎn)能增長(zhǎng)率方面，據(jù)其表示2021年12英寸產(chǎn)能增長(zhǎng)10%，預(yù)計(jì)2022年增長(zhǎng)11%，2023年增長(zhǎng)8%，2024年增長(zhǎng)9%；而在8英寸領(lǐng)域，產(chǎn)能2021年增長(zhǎng)6%，預(yù)計(jì)2022年增長(zhǎng)5%，2023年增長(zhǎng)3%，2024年增長(zhǎng)2%。
2021-2024年8英寸、12英寸產(chǎn)能增長(zhǎng)率情況及預(yù)測(cè)
可能有人會(huì)擔(dān)心，按照這樣的產(chǎn)能提升速度，芯片代工企業(yè)可能在2024年遇到產(chǎn)能過(guò)剩問(wèn)題，畢竟現(xiàn)在已有消費(fèi)電子出現(xiàn)產(chǎn)能過(guò)剩的情況了。
這種擔(dān)心不無(wú)道理，不過(guò)此問(wèn)題在大廠擴(kuò)產(chǎn)前已經(jīng)做了充分的考量了。此前許多大廠已紛紛表示，當(dāng)前的擴(kuò)產(chǎn)行為不僅僅是為了緩解短期的芯片短缺問(wèn)題，更是適應(yīng)未來(lái)長(zhǎng)期的市場(chǎng)需求。雖然當(dāng)下消費(fèi)電子市場(chǎng)疲軟，但未來(lái)高性能運(yùn)算（HPC）、車用與工控、光伏儲(chǔ)能等領(lǐng)域高速發(fā)展，未來(lái)市場(chǎng)對(duì)于晶圓需求這塊蛋糕的需求只會(huì)越來(lái)越大，因此頭部企業(yè)對(duì)其長(zhǎng)期發(fā)展前景較為看好。
業(yè)內(nèi)人士指出，雖然近日由于消費(fèi)電子疲軟導(dǎo)致部分IC設(shè)計(jì)公司削減了晶圓代工的訂單量或下調(diào)了產(chǎn)能預(yù)測(cè)，但德州儀器、安森美、英飛凌和意法半導(dǎo)體等歐美模擬和功率IDM廠由于汽車和工業(yè)控制的需求強(qiáng)勁，受市場(chǎng)環(huán)境的影響并不大。當(dāng)其他晶圓代工廠降低晶圓價(jià)格時(shí)，這些IDM廠商卻在擴(kuò)大其晶圓代工訂單，以爭(zhēng)取更多成熟工藝的制品。
以意法半導(dǎo)體為例，公司在2022年Q2業(yè)績(jī)說(shuō)明會(huì)上指出，市場(chǎng)對(duì)公司產(chǎn)品的需求持續(xù)強(qiáng)勁，第二季度的積壓覆蓋了計(jì)劃產(chǎn)能的6-8個(gè)季度，根據(jù)產(chǎn)品類型的不同，預(yù)定到賬單的價(jià)格遠(yuǎn)高于平價(jià)。尤其在汽車半導(dǎo)體業(yè)務(wù)領(lǐng)域，目前積壓的訂單能見(jiàn)度超過(guò)18個(gè)月，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了公司目前和計(jì)劃到2023年的制造能力。同時(shí)，公司表示汽車方面2023 年的全部產(chǎn)能已售罄。
為了應(yīng)對(duì)市場(chǎng)強(qiáng)勁的需求，意法半導(dǎo)體目前不斷加大資本支出擴(kuò)建廠房，目前在建的主要有意大利Agrate 300mm(12 吋) 新晶圓廠、意大利Catania 的碳化硅(SiC)工廠以及法國(guó)Tours 的氮化鎵(GaN)工廠。公司計(jì)劃通過(guò)產(chǎn)能的擴(kuò)建，到2025左右將歐洲工廠300mm（12英寸）整體產(chǎn)能提高一倍，并且將碳化硅晶圓產(chǎn)能提高到2017年的10倍。
不過(guò)，與IDM模擬、功率廠商訂單供不應(yīng)求不同的是，IDM存儲(chǔ)、邏輯廠商現(xiàn)在正面臨量?jī)r(jià)齊跌，業(yè)績(jī)下行的苦惱。
由于受俄烏沖突、通貨膨脹、疫情反復(fù)和經(jīng)濟(jì)衰退擔(dān)憂等影響，消費(fèi)信心惡化導(dǎo)致消費(fèi)電子需求已經(jīng)轉(zhuǎn)弱，尤其在個(gè)人PC和智能手機(jī)領(lǐng)域更為明顯。
三星電子指出，盡管服務(wù)器需求保持穩(wěn)健，但由于宏觀問(wèn)題的影響擴(kuò)大，對(duì)移動(dòng)等消費(fèi)產(chǎn)品的需求減弱，導(dǎo)致2022年Q2 DRAM和NAND出貨量低于預(yù)期指導(dǎo)。公司擬與客戶的密切合作，通過(guò)提高先進(jìn)工藝的良率以及適當(dāng)?shù)亩▋r(jià)策略來(lái)超越市場(chǎng)增長(zhǎng)。
而在邏輯芯片領(lǐng)域，英特爾近日發(fā)布了2022年Q2財(cái)報(bào)，公司營(yíng)收153億美元，環(huán)比下降16.5%，同比下降22%，這創(chuàng)下了2009年二季度以來(lái)單季營(yíng)收最大同比跌幅，凈虧損達(dá)4.54億美元。財(cái)報(bào)數(shù)據(jù)顯示，第二季度英特爾兩大支柱業(yè)務(wù)營(yíng)收均出現(xiàn)兩位數(shù)下滑，其中PC芯片業(yè)務(wù)(CCG)營(yíng)收77億美元，同比下降25%；服務(wù)器芯片相關(guān)的數(shù)據(jù)中心和人工智能業(yè)務(wù)(DCAI)營(yíng)收46億美元，同比下降16%。
英特爾CEO解釋道：“消費(fèi)端需求的急劇下降讓經(jīng)濟(jì)狀況變得更為嚴(yán)峻，不僅造成消費(fèi)市場(chǎng)的變化，而且還讓關(guān)鍵客戶的庫(kù)存出現(xiàn)劇烈變動(dòng)，導(dǎo)致業(yè)務(wù)發(fā)生非常劇烈的轉(zhuǎn)變。未來(lái)公司將放緩招聘、減少資本支出并放棄非必要業(yè)務(wù)，其中包括放棄傲騰存儲(chǔ)芯片業(yè)務(wù)，將年內(nèi)資本支出計(jì)劃減少40億美元至230億美元！
雖然晶圓廠建廠潮不斷，但由于受上游硅片、設(shè)備等供給因素的影響，在一定程度上制約了晶圓廠產(chǎn)能的擴(kuò)張。
硅片方面，根據(jù)SUMCO的數(shù)據(jù)，2021年12英寸硅片需求約為750萬(wàn)片/月，預(yù)計(jì)未來(lái)5年將維持8.4%年的年復(fù)合增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，到2026 年全球12 英寸硅片需求有望達(dá)1000 萬(wàn)片/月。但即便如此，由于硅片廠擴(kuò)產(chǎn)滯后晶圓廠，在供給方面，硅片廠的新增產(chǎn)能未來(lái)5年只能維持5.3%的年復(fù)合增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，因此全球12英寸硅片供需缺口將持續(xù)存在。
除了硅片外，設(shè)備短缺也是IDM晶圓廠不得不考慮的問(wèn)題。據(jù)集邦咨詢的數(shù)據(jù)，半導(dǎo)體設(shè)備交期在疫情前約3到6個(gè)月，2020年起因疫情導(dǎo)致各國(guó)實(shí)施嚴(yán)格的邊境管制阻斷物流，目前交期被迫延長(zhǎng)至12到18個(gè)月，其中以DUV光刻機(jī)設(shè)備缺貨情況最為嚴(yán)重，其次為CVD/PVD沉積及刻蝕設(shè)備等。
在現(xiàn)階段消費(fèi)電子需求疲弱的市場(chǎng)情況下，擴(kuò)產(chǎn)進(jìn)程的延遲反倒抵消了部分對(duì)于2023年產(chǎn)能供過(guò)于求的擔(dān)憂，但部分供給仍然緊張的料件缺貨情況恐怕將再度延長(zhǎng)，此時(shí)需仰賴各晶圓廠對(duì)各終端應(yīng)用及各產(chǎn)品制程的多元性布局，以平衡長(zhǎng)短料資源分配不均的情況和形勢(shì)。
總結(jié)：
消費(fèi)端需求的急劇下降緩解了持續(xù)了兩年的全球芯片短缺問(wèn)題，目前全球半導(dǎo)體已從全面缺芯轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)性缺芯行情。從擴(kuò)產(chǎn)周期來(lái)看，這一波晶圓廠擴(kuò)產(chǎn)的產(chǎn)能預(yù)計(jì)在未來(lái)3年左右會(huì)持續(xù)釋放，預(yù)期到2024-2025年左右，全球芯片供需不匹配的現(xiàn)象將得到明顯緩解。
雖然IDM廠在邏輯芯片的競(jìng)爭(zhēng)力弱于芯片設(shè)計(jì)廠，但在模擬和功率芯片領(lǐng)域卻情況相反。在模擬、功率半導(dǎo)體方面，IDM廠商為技術(shù)和業(yè)務(wù)建立了極高的門檻。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，高門檻確保IDM廠成為汽車和工業(yè)非消費(fèi)級(jí)應(yīng)用領(lǐng)域的核心競(jìng)爭(zhēng)力，這或許是為什么IDM廠能夠在半導(dǎo)體市場(chǎng)的冷靜期內(nèi)積極采取進(jìn)攻性大舉擴(kuò)產(chǎn)策略的原因所在。
編輯：ZQY 最后修改時(shí)間：2022-09-21
