半導體產(chǎn)業(yè),還能繁榮多久?

時間:2022-03-25

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導語:半導體行業(yè)因為每4、5年一個榮枯周期,背上了大起大落的惡名。目前晶圓制造大廠動輒千億的擴張計劃,更是加劇了周期擔憂。然而,設備產(chǎn)能瓶頸與萬物用芯的巨大需求將大大拉長這個繁榮周期,或許我們迎來了一個芯運長久的時代。

  首先是半導體設備的產(chǎn)能緊張。

  不僅先進制程的設備緊張,成熟工藝的設備也很緊張,這導致晶圓制造商建廠速度減慢,芯片產(chǎn)能擴張速度相對溫和。

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

  雖然ASML今年、明年的產(chǎn)能會持續(xù)增加,但增加的產(chǎn)能跟不上芯片擴產(chǎn)的增長,若要ASML滿足市場,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)品相關供應商,其中200家是關鍵供應商。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備,很難在短期內(nèi)迅速擴大產(chǎn)能。按過往的經(jīng)驗,光刻機設備的產(chǎn)能很難在短時間里突然爆發(fā),其產(chǎn)能緊張是常態(tài)。

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

  不僅先進制程設備緊缺,成熟工藝的設備也緊缺。以用于8吋的光刻設備為例。

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

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

  為應對8吋設備的短缺,設備和原料供應商已經(jīng)顯著擴大制造能力。但依然不敷使用,目前晶圓制造和設計公司已經(jīng)嘗試將工藝和產(chǎn)品轉(zhuǎn)移到自動化程度更高和產(chǎn)能更大的12吋產(chǎn)線。

  其次,芯片需求綿綿無絕期。

  芯片行業(yè)曾經(jīng)只靠一兩個關鍵產(chǎn)品的驅(qū)動,先是個人電腦再是智能手機?,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,可謂萬物用芯。智能設備的大幅增加,則需要更多的算力和數(shù)據(jù)來支撐,數(shù)據(jù)的存儲和處理帶來了更多的芯片需求。

  結(jié)果,每臺設備的半導體含量猛增。如果取平均值,到2025年,智能手機將包含價值275美元的芯片,而2015年智能手機中的芯片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。由光刻機的產(chǎn)能原理就可以看出,讓投資如此巨大,技術(shù)如此復雜的超長供應鏈,同步提速很難實現(xiàn)。

  芯片需求也出現(xiàn)了多樣化。芯片需求除了個人消費品,現(xiàn)在向其他領域擴展。除了我們熟知的制造業(yè)的智能化,服務業(yè)和政府需求也大幅出現(xiàn)。政府也是芯片需求大戶,如機場、路政、治安、云上政務等等。所以目前國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)躍躍欲試,進入芯片領域,并不是它們跟風,而是它們作為新的基礎平臺有大量的芯片需求。

  如此突然而強烈的需求,先進制程姑且不論,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)的趨勢是如此強烈而持久,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)濟體爭相擴產(chǎn)的主要原因。

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

  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,誰能想到它會成為臺積電那樣的巨頭的大宗客戶。誰也沒料想到疫情會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)的需求建設產(chǎn)能時,新的需求又不斷出現(xiàn)。所以今天的半導體產(chǎn)業(yè)擴產(chǎn)平緩而需求綿長,它不再是4、5年一調(diào)整的周期行業(yè)了。


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