[原创] 芯片产能短缺“假象”
2021-04-01
14:00:04
来源: 半导体行业观察
本周，在谈到全球芯片产能短缺时，台积电董事长刘德音表示，之所以形成这样的局面，主要有三大原因：一是新冠肺炎疫情造成生产链的衔接不顺利；二是美中贸易争端造成供应链及市占率的变化和不确定性；三是疫情加速了数字化转型。
具体来看，自2020年初新冠肺炎疫情发生以来，全球生产链衔接不顺利，为了维持足够的芯片支持供应链运作，库存水位提高成为常态。另外，美中贸易争端，使得华为遭受美国禁令而无法获取芯片，在这种情况下，其它手机厂商扩大下单量，以争取华为的市占率。此外，不确定性也是一个重要因素，具体是指无法知道未来的芯片供应会不会因为外在变量造成中断，不确定性的消除，很大程度上取决于美中两国之间如何协商取得共识。
刘德音表示，不确定性及市占率改变的时候，一定会有超额订购情况。对台积电来说，过去产能是先到先拿，但现在无法这样做，台积电全力支持产能供给，但会尽量分析哪些是最急切的需求，像车用芯片缺货影响到经济及就业，就要先支持并解决，台积电正在做这些事情。
另外，疫情加速了数字化转型，如远距工作及教学带动笔电出货大幅增加，人工智能（AI）及5G的大趋势也因此加速发展，所以对芯片的需求也大幅增加。刘德音表示，随着疫情得到控制，生产链短暂中断的情况会获得改善，但数字化转型不会停止。
刘德音认为，总体来看，全球芯片的整体产能仍大于需求，像现在产能很短缺的28nm，全球产能仍大于实际需求，只是因为新冠肺炎疫情或美中贸易纷争而造成供给吃紧。
综上，可以看出，相对于当下业内普遍认为的芯片整体产能不足，刘德音给出了不同的看法，他认为，在宏观层面，全球整体芯片产能是供大于求的，当下产能的短缺，更多的是微观层面变化后形成的“假象”。而刘德音提到的两点，很值得注意：一是芯片供应链及市占率的变化和不确定性，是造成相当多种芯片供不应求的一个重要原因；二是像现在产能很短缺的28nm，从宏观层面来看，全球产能仍供过于求。
芯片供应链转移
芯片供应链及市占率的变化和不确定性，在近两年产能短缺的市场中体现得越来越突出。某些类型芯片，在相对短的时间内，市场需求猛增，供给严重不足使得芯片生产链发生变化和转移，这种变化就会给市场带来一定的不确定性。在这方面，典型代表就是CIS（CMOS图像传感器）的供不应求，使得行业两大巨头索尼和三星的CIS生产链出现了很大的变化：由于产能不足，在2019年，索尼史上首次将其部分重要CIS生产外包给了台积电；三星则将部分DRAM产线改造为CIS产线。
特别是三星，为扩大CIS产能，该公司于2017年开始改造12英寸DRAM产线FAB 11，用于生产CIS，2018年底完成改造；同时对FAB 13进行改造。三星原本拥有1条CIS芯片专用产线，名称为S4-Line，2019年，该公司CIS产能约为4.5万片/月，随着FAB 11和FAB 13线转为CIS专用线，三星的产能将扩充到12万片/月，目标是超过索尼每月10万片的产能。
进入2021年以后，CIS依然是供不应求。据Omdia统计，中低端CIS严重短缺，三星从2020年12月起调涨CIS 价格40％，其它CIS供应商也涨价20％。导致这一波CIS 涨价的主因是8英寸晶圆代工产能吃紧，投片在8英寸晶圆生产的电源管理IC、驱动IC、指纹辨识IC、MOSFET 等产品，自2020下半年就陆续缺货涨价。
此外，一些CIS的IC设计企业，为了摆脱到处找产能而不得的被动局面，开始自建晶圆前后道产线，以保证给客户供货。
除了CIS，近期产能最紧张的就是汽车芯片。为了获得产能，欧美各国政府出面与台积电协商，希望后者能增加汽车芯片产能。由于台积电拥有全球汽车芯片70%的产能，所以，该公司的举动会产生很大影响。为了尽快解决汽车芯片荒问题，台积电紧急启动了特别紧急快件，要在相对短的时间内挤出原计划生产其它芯片的产能，用于生产汽车芯片。
据悉，台积电正将部分55纳米HV制程产能，由部分触控面板驱动IC（TDDI）转移给车用。
除了CIS和车用等芯片生产链发生较大变化之外，不同尺寸的晶圆产线也在近两年出现了转移，特别是原本采用8英寸晶圆生产的芯片，开始向12英寸晶圆产线转移。
8英寸晶圆原本用于生产成熟制程和特殊工艺的芯片，如PMIC、显示驱动IC，CIS，MCU，MEMS等，但是，近些年，随着传统8英寸晶圆产能供不应求，以及14nm及更先进制程的普及，市场对12英寸晶圆的需求日益迫切，这方面的成本效率越发突出。因此，8英寸向12英寸晶圆转型的速度开始加快，除了传统存储和逻辑芯片之外，越来越多的PMIC、显示驱动IC，CIS，MCU等芯片，也开始采用12英寸晶圆生产了。
综上，无论是CIS和汽车芯片大规模缺货，还是原本用8英寸晶圆生产的芯片向12英寸产线转移，都在很大程度上打乱了原有秩序和平衡。这种供应链较大规模的变化，会在很大程度上进一步强化市场对芯片产能不足的预期，从而加重重复下单，客观上使产能更加吃紧。而且，产业链大规模变化，打破了传统格局，必定会给整个市场带来更多的不确定性，也就是如前文刘德音所说的。
不同制程工艺产能的差异
如前文所述，刘德音认为，现在产能很短缺的28nm，从宏观层面来看，全球产能仍供过于求。
如何理解这个观点呢？恐怕要从不同制程工艺的市占率，及其多年以来的变换情况来分析了。在这方面，IC Insights在2020年底曾经有过一份统计，很适合用于对以上观点的讨论。
按照IC Insights的统计和预测，各种半导体制程的市占率正向着相对更加均衡的方向发展。
如图所示，在2019年，10nm以下先进制程的市占率仅为4.4%，而到2024年，其比例将增长到30％。在该时间段内，10nm -20nm制程的市占率将从38.8%，下降到26.2%；20nm-40nm制程的市占率将从13.4%，下降到6.7%；不过，从该统计和预测来看，40nm以上成熟制程的比例在这些年当中没有出现明显变化。
这五大类制程，从发展趋势来看，大致可以分为三种：一是10nm以下先进制程，市占率呈现上升态势；二是10nm -20nm，20nm-40nm制程，市占率总体呈现下降态势；三是40nm及以上制程，市占率长年持平。
这些似乎可以从宏观层面解释台积电董事长刘德音所说的：现在产能很短缺的28nm，从宏观层面来看，全球产能仍供过于求。
首先，可提供10nm以下先进制程的厂商只有台积电、三星和英特尔这三家，而市场需求总体呈上升状态，因此，无论是从宏观，还是微观层面来看，这类制程产能都是缺的。
而10nm -20nm和20nm-40nm制程的市占率变化情况则正相反，总体呈现下降态势，宏观市场需求是萎缩的。而在当下这个时间段内，由于多种因素的影响，使得这一区间内部分制程的产能显得供不应求，就像28nm，但在宏观层面上，市场需求市占率是呈下降态势的，就很容易形成供大于求的局面。也就是如刘德音所说的。
而40nm及以上制程的市占率呈持平态势，则说明市场需求是旺盛的，从宏观层面来看，供需基本持平。
因此，是否可以这样解释刘德音认为全球芯片产能实际上是供大于求的：从宏观层面看，10nm以下先进制程供不应求，10nm -20nm和20nm-40nm制程供大于求，40nm及以上制程供需基本持平。然而，从上图中2020和2021年的情况来看，10nm以下先进制程市占率比10nm -20nm和20nm-40nm制程的小很多，因此，10nm -20nm和20nm-40nm的供大于求总量要大于10nm以下先进制程供不应求总量，抵消后，则呈现供大于求的状态。
而到了2024年，如图所示，三种制程的市场率基本持平，各占三分之一，或许到那时，全球芯片产能会呈现出更佳的供需平衡状态。
结语
从微观层面看，当下的全球芯片产能确实供不应求，而从宏观层面来看，情况似乎又是相反的。半导体业的这种现象如同一门“玄学”，很值得进一步探究。
*免责声明：本文由作者原创。文章内容系作者个人观点，半导体行业观察转载仅为了传达一种不同的观点，不代表半导体行业观察对该观点赞同或支持，如果有任何异议，欢迎联系半导体行业观察。
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