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【一六儀器】【轉】2021年半導體市場分析: 芯片缺貨何時休? 制程工藝將走向何方?

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

【原創:王瑩 電子產品世界】


芯片的缺貨現象何時結束?

半導體工藝的走向如何?
芯片產品結構有何變遷?
投資熱點是什么?
展望中國市場的未來,代工企業的發展趨勢如何?
中美關系的影響如何?


全球芯片制造市場態勢


01
缺貨的原因及何時結束


最近整個半導體產業經歷了20年以來最為嚴重的缺貨情況。造成缺貨的原因既包含偶然因素,也有必然因素。


偶然因素是過去發生的中美貿易摩擦、華為囤貨和一些工廠的關閉。其中f,中美貿易糾紛導致一些國內企業進行了備貨;市場出現缺貨后,很多大型公司也提升了庫存需求,這就造成了整個需求量大大超過可以提供的產能。


必然因素是在整個半導體的周期中,大約每兩三年會產生1個周期,而目前正處于供不應求的高峰周期。在2年前的2019年是供過于求,也是整個半導體市場下滑的時間點。再往前推的2年——2017年則是高峰。通常半導體公司在高峰時期會進行大量投資,投資產出的2年后則又產生供過于求的情況。


在“供過于求”的周期間,即2019年—2020年上半年,考慮到新冠疫情的影響,很多半導體公司降低甚至延遲了投資。因此,從整個投資周期來看,2021年當下產能的增加是前2年投資所產生的。由于產能增加的缺失,當下的5G手機以及如今已逐漸衰退的比特幣在上半年的需求,新冠疫情造成的筆記本、服務器、數據中心的需求等,均無法得到滿足。Gartner預計這個時間周期會延遲到2022年二季度。


02
制程市場與投資熱點


Gartner對于12英寸為主的先進制程的產能進行了以下的預測。


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圖1 先進制程產能供應緊張


從圖1的預測中可以看到,產能增加最大的是5 nm及以下。今年5 nm的升級版——4nm也將會出現,2022年的目標則是3nm。5nm產能的增加將會推動先進制程市場的成長。圖1也顯示,55/65 nm也會是增長較高的制程,主要原因是目前55 nm的需求量非常大。55 nm雖然是較老的制程,但其需求量在未來幾年仍然會有較大的增加。此外,28 nm、14 nm、16 nm都有較大的增加機會。


1)傳統制程


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圖2 傳統制程產能供應緊張


傳統制程主要集中在8英寸晶圓上,現在8英寸晶圓非常緊缺。因為過去很多年8英寸產能過剩,導致價格“跌跌不休”,谷底時期只有約300美元。很多工廠,尤其是日本的一些半導體企業,已經關閉了8英寸的產線。同時,5G手機對PMIC、模擬電路需求量有較大的增加。尤其是PMIC(電源管理芯片)制程集中在180/150 nm,主要為8英寸和少部分12英寸,并不會有大幅度的提升。需求量的增加導致了目前電源相關芯片嚴重缺貨。


目前針對8英寸產線沒有建新廠的投資,大多數投資為擴產。例如中芯國際的財報顯示約會增加4.5萬片晶圓的擴產。擴產實際是為了解決燃眉之急,但要徹底解決8英寸制程緊缺的問題,仍需要將8英寸的產能轉向12英寸。因為12英寸產能產出大,同樣時間條件下,其產出可達2倍多。


臺積電已在使用12英寸的制程和晶圓為聯發科生產PMIC方面的產品,雖然目前量級較小,但預計會有更多的轉移。此外,華虹宏力也在做類似的事情——在12英寸晶圓上做BCD電源相關的工藝。


2)晶圓廠的投資熱點


全球半導體的投資在今年也將有較大的躍升。回顧過去幾年,2019年呈下滑態勢。由于缺貨,2021年預計有超過20%的大幅度增加。這些增長主要體現在先進制程方面,以及目前緊缺的28 nm制程上。在產品方面,NAND Flash預計會有較大的增加;DRAM情況稍好,因為DRAM廠商為了控制整個市場的高價位,投資較為保守。但是NAND Flash的需求一直處于增加狀態。因此主要的投資應該是在先進制程以及NAND Flash上。


與此同時,國內一些半導體公司在向12英寸轉移,即用12英寸工廠生產90 nm以下或者55 nm以下的產品。例如,合肥晶合、廣州粵芯等都在進行此類嘗試。


中國芯片市場的發展態勢


01
對中國芯片市場的3個預測


近年來,全球半導體發展迅猛。中國從5年前開始就已在半導體方面付諸了很多努力,Gartner對中國市場有3個預測。


1)預計在2025年,中國本土半導體公司在國內市場的份額有機會從當前15%突破到30%。當然,也有人認為這個份額可能低于10%。實際上,“低于10%”也是對的,因為部分在國內生產的為海外代工的產品,基本不會使用國內芯片,而是選用海外芯片——從這一點來看,低于10%的預測有跡可循。


2)前十大中國半導體采購者主要是電子制造企業(OEM)或ODM(委托設計企業)。前十大OEM均擁有自主芯片設計的能力。例如OPPO、小米、美的,甚至百度、阿里巴巴等企業也已在建立自己的團隊。這樣做的優勢是:①在形成一定量級的規模后,便可降低采購成本。②企業也可以發展自己獨立的技術,做差異化、專有的技術與產品。


這些企業面臨的挑戰是:企業是否能做到一定的量級,以及產品的設計能力、性價比是否能滿足需求。


當前,大多數企業在起步期均處于“燒錢”階段,發展比較困難。但是預計大公司的行動會更為積極,因為它們在財務方面的境況較好,而且大公司以及在國內環境下投資半導體常會得到政府的補助或其他支持。


3)中國半導體市場的投資規模在2023年有望達到一個可觀的峰值。最近幾年半導體產業投資增長迅速(如圖3),預計到2023年,國內的投資規模較2020年會有80%的較大增長。規模增加的主要誘因是幾家大型工廠的投資,諸如中芯國際、長鑫、長江存儲等,以及其它一些新興的中小規模的晶圓工廠投資。


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圖3 中國半導體投資趨勢(2016—2020)


圖3是Garnter從公開渠道收集,Pitchbook整理的中國半導體企業以及相關企業獲得的投資規模。數據可以分成兩部分:非生產型的半導體公司;生產型的半導體公司。


●   非生產型的半導體公司。近2年融資已有非常大的提升,例如以往被稱作人工智能芯片的公司,即GPU公司。此外,還有自動駕駛,或是第三代半導體/寬禁帶半導體的投資規模也在逐步增加。華為、小米以及英特爾、高通、三星等海外企業也在中國國內積極地進行投資。


●   生產型半導體公司。規模很大,起伏也同樣存在。圖3中,Gartner只收集了公開的信息,沒有收集未公開的信息。從“投資案”的角度來看規模情況,這個數量也有很大的增長,過去5年里“投資案”的數量增加了2倍。


2020年為什么會有很大的增長?這歸功于科創板的出現。科創板帶動了整個投資的熱潮。原來投半導體公司為什么很謹慎?因為整個回收周期很長,難以在投資后馬上獲利。而科創板可謂政府政策給投資人打了一劑強心針或興奮劑,讓很多投資逐漸集中于半導體產業。這會帶來一定的弊端,例如過度投資或者是過高的競價。但整體上,此類投資、特別是市場化投資肯定也帶動了一批企業的成長。例如原先在互聯網產業很有名的高瓴資本、紅杉資本公司這兩年也開始涉足半導體企業。雖然他們成功提升了價格,但另一方面他們也是投資,投資規模也有助于一些新興公司能盡快在產品方面進行創新,或是利用最先進的制程打造產品。


縱觀半導體全球產業鏈,中國本土半導體公司在上下游、市場份額、全球的位置仍然處于非常低的水平。上游的設備、材料遇到的技術障礙非常高,分別低于5%、3%、15%的份額。生產方面,Foundry(代工廠)約占10%,還是非常可觀的。但是缺少IDM(集成器件制造商)的公司,士蘭微是目前IDM的巨頭,未來長江存儲等新企業有望涌現。但是在現階段,IDM還是很少。封裝測試應該是國內占比最高的,達到20%。其挑戰是如何向先進的封裝進行拓展。現在已看到非常多的企業在成長。封裝測試產業目前偏向于開放的自由競爭。EDA份額非常低,半導體IP也是如此。


02
十大半導體公司的特點


從全球布局角度看,海思半導體遙遙領先(如表1)。但問題在于美國制裁影響下的海思,在2021年可能會遇到雪崩式的滑坡。接下來,哪些公司有潛力能夠取代海思的位置?


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表1 中國十大半導體公司排名


如表1,像韋爾半導體和Nexperia(安世半導體),很難斷言是否可以在短時間內迅猛成長。另外,中芯微電子去年的營收超過了8億美元,它的估值其實偏低。像Goodix(匯頂科技)和GalaxyCore(格科微電子)這些公司都具有一定潛力。總的來說,前10名半導體公司在近年的營收增長都十分迅速,前十大的門檻越來越高——10年前,年營收占到1億多美元的公司便可進入前10名市場份額;但是現在門檻要超過5億美元。但這并不能體現在全球的市場份額上,目前份額只占據6.7%。


03
各種產品的市場份額


中國半導體產品的市場份額如表2所示。


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表2 中國半導體產品的市場份額


中國比較吃力的產品是DRAM、微處理器,然后是FPGA、GPU、NAND Flash,這些產品跟上一個層次之間存在較大的差距,基本上是空白。期待2年后有望將中國的這些產品市場份額推升到第二層級。當然,要達到第一層級——超過10%份額,還需要更多的努力。


中國半導體的預測


01
代工企業的成長態勢


如圖4,整個Foundry(代工)在未來幾年預計會有較大的成長。從地區的角度來看,中國大陸份額的增長比2019年將會有近乎翻倍的增長,但中國臺灣地區仍會占據最大的市場份額。這也是為什么美國希望把中國臺灣一部分的生產能力轉移到美國去,以降低風險。另外,韓國和其他國家和地區已有一定程度的成長,但是從全球布局角度上,未來預計中國臺灣地區將占據第一,中國大陸位列第二。


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圖4 中國半導體代工廠產能


02
投資趨勢


如表3,前10名里有中國3家公司,占到了6~8的位置(中芯國際、長江存儲、長鑫)。但這三大生產型企業在金額上與前5位相比,仍然有很大的差距。從投資角度來看,今年會有一個較大的投資躍升,如表3。


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表3 前20大資本性支出(CAPEX)企業


03
中國半導體產品的展望


從圖4可見:中國廠商占10%市場份額的。那么現在產品是什么,未來會是什么?哪些產品會增加?如圖5,綠色即是代表規模很大、很重要的產品。比較困難的部分在于市場份額仍處于1%以下的產品,包括:DRAM、服務器、PC、汽車半導體、GPU、MEMS傳感器、FPGA。


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圖5 中國半導體業的未來展望


04
中美關系的影響


產業整體來看,半導體生產和供應的比例,東亞超過70%,美國只有11%。而從封裝的角度上來說,美國低于10%,東亞的集聚度更高,包括東南亞也是聚集度非常高的產業。另外70%的電子產品是中國制造的。在新冠肺炎疫情的影響下,中國制造出口的量在近2年保持增長,原因是其它的國家,如馬來西亞、印度、越南/東南亞等,因疫情生產無法保障,有一些又轉回到中國。


在過去4年里,很多企業嘗試往外走。一些企業在放眼印度、越南/東南亞。但是問題是很多公司出去后發現,投資環境、基礎設施以及工作效率等與中國國內存在一些差別。因此產能不能迅速且徹底地實現轉移,大頭仍然會放在中國,那邊做一些后援。換言之,無論是產能,還是電子產品的制造,均是中國與美國博弈較為關鍵的地方。實際上,美國也清楚不可能完全脫鉤。


中國和美國之間的摩擦是怎么樣的呢?


美國進行加稅,開出實體清單禁止部分企業進入美國市場,技術壁壘,包括:標準壁壘、禁止中國廠商去投資美國企業,以及當下正在進行的“新基建”——美國為“新基建”準備投資幾百億美元在半導體產業上。而中國的應對相對來說是“打內功”,在內部整合各種資源。包括:保持開放的政策,雙循環的策略、新基建、5G、新能源體系、碳排放,現在都在角力中。但最為核心的部分在于半導體這些高科技是否能不被美國完全制裁或是斷貨。


中國也是一樣的情形,中美之間勝負的關鍵并不是其它方面(注:其它方面中國做了很多準備,包括像金融、能源方面等),而在于半導體的準備比較欠缺。半導體芯片具有較長的產業鏈,且美國或是美國可以控制的國家和地區掌握了絕大部分。當下中國已出臺了很多政策,科創板、鼓勵民間投資、國家投資等等,都在推動國內企業多用本土半導體產品。


華為在這其中起到很大作用,因為華為不能用美國公司的芯片,所以它就多找一些國內的“替代者”。這些“替代者”華為一旦認證了,其它公司也可以用。可以看到一些國內企業得益于華為所列的替代的企業。


國內企業也在投資自己芯片設計的團隊,本土供應鏈在不斷的成長中。例如從一些手機廠商料單中發現,中國本土芯片廠商的份額/數量的比例在提升。


可以從4個維度來看中美間的競爭:開放的生態、封閉的生態、全球市場和國內市場。


①在全球市場要利用既有的開放生態,使用谷歌或其他企業的都沒有問題,同時也要盡量打造“Made in China”品牌并提升產品質量,以期占領更多的市場。


②從國內市場來看:一方面,要利用開放的標準去梳理中國標準,也要進入全球生態中。另一方面,在國內先興建,然后向外走,通過“一帶一路”的策略往外輸出標準、技術。在國內可能是考慮到自己專有的一些系統,去做創新或是其它為保證即使美國要和中國脫鉤情況下也不會受很大的影響。因此,中美貿易摩擦影響雖肯定會有,但是不會致命,這個底線是一定要準備好的。


*本文內容及觀點僅供參考,不構成任何投資建議


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