半導體之晶圓江湖|晶圓供不應求:國際馬太效應,國内奮力直追
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日期:2021年6月23日 下午9:04作者:一枝 編輯:lala
半導體之晶圓江湖|晶圓供不應求:國際馬太效應,國内奮力直追

半導體之晶圓江湖之開篇前言:

6月16日下午,香港街頭上演了一場「芯片大劫案」,一物流公司運輸的價值約500萬港元高價芯片被劫。

「芯片大劫案」的背後,反映出全球「缺芯」之下,芯片產業鏈瘋狂漲價的態勢。據報道,中國台灣地區的台積電、聯電等晶圓代工廠,預計在2021年第三季度繼續漲價,最高上漲30%。

實際上,年初至今,受但疫情導致物流、人工等方面出現較大困擾,晶圓代工產能吃緊愈演愈烈,聯電、世界先進等廠商紛紛傳出漲價的消息。力積電董事長黃崇仁日前也對外明確指出,現在跟客戶談的已是2023年訂單,漲價是大勢,只要客戶毛利率超過力積電的就會調漲。

小小的一個晶圓,為何能在芯片市場中擁有「牽一發而動全身」之勢,兩者之間的關係是什麽?另外,晶圓代工全球市場中,為何台積電和聯電等國際大廠話語權如此之前高,而作為芯片需求大國的中國,為何沒有一家企業與其抗衡呢……

針對上述問題,財華社以【半導體之晶圓江湖】為專題,採用通俗易懂的寫作手法,帶領長期關注及支持財華社、財華社子欄目「港股解碼」的讀者及朋友們,共同考究「晶圓江湖」,陪伴各位的投資及認知更上一層樓。

作為開篇,財華社將帶領讀者及投資們了解晶圓與芯片的關係,以及全球晶圓市場的競爭格局。

晶圓:半導體芯片,缺我不可

晶圓,又被叫為矽晶圓。矽晶圓是指制作矽半導體電路所用的矽晶片,其原料就是矽。

上圖為矽晶片圖源:百度圖庫

元素矽到人工材料矽晶片還需一個負責的過程。

首先,將純化後的多晶矽溶解後摻入歸矽晶體晶種,然後慢慢拉出,形成圓柱形的單晶矽,即矽晶棒;其次,將矽晶棒經過照相制版,研磨,抛光,切片後,就形成了矽晶片,即晶圓。一般矽晶圓厚度大約在1mm以下,呈現圓形的矽晶薄片。

此外,根據專門的工藝技術,矽晶片還有大小之分。目前,國内晶圓生產線以8英寸和12英寸為主。

矽晶片形成之後,就可以通過專門的工藝加工制作成各種電路元器件結構的IC產品,其中就包括芯片之類的產品。具體而言,通過工藝技術,在晶圓片上刻蝕出數以百萬計的晶體管(半導體器件)。半導體通過控制電流來管理數據,形成各種文字、數字、聲音、圖像和色彩。它們被廣泛用於集成電路。這些應用有些是日常應用,如計算機、電信、手機和電視機,還有的應用於先進的微波傳送、激光轉換系統、醫療診斷和治療設備、防禦系統和NASA航天飛機等。

目前,常見的半導體芯片絕大部分是用矽晶圓制作而成。其中,14nm以下的制程芯片,基本採用12英寸工藝的晶圓片來製造。因此,目前半導體芯片江湖半壁江山都是屬於12英寸晶圓。據數據統計,12英寸晶圓出貨面積約佔半導體芯片出貨面積的65%,8英寸晶圓出貨面積約20左右,其餘尺寸的晶圓分羹剩餘的市場。對此,目前晶圓漲價的就是聚焦在12英寸和8英寸的晶圓片上。

全球晶圓市場:三足鼎立之下,國内奮力直追

在2000年以前,相對於發展成熟的美國、日本和歐洲,中國集成電路行業起步較晚,導致在該領域的話語權並不高。

2000年6月,我國才首次專門針對軟件和集成電路產業制定了鼓勵政策。隨後6年時間,針對集成電路及相關產業的各類法規、規範產業發展及鼓勵產業成長的政策才相繼出台。其中,2016年是集成電路的政策大年,《國家創新驅動發展戰略綱要》、《「十三五」國家科技創新規劃》、《「十三五」國家信息化規劃》、《信息產業發展指南》等推進、完善、鼓勵集成電路發展的政策持續性的推出。

在利好的產業政策環境之下,疊加科技浪潮驅動,市場需求與日俱增,中國集成電路產業實現了快速發展,市場增速明顯高於全球水平。根據中國半導體行業協會統計,中國集成電路產業銷售額2016年、2017年及2018年中國集成電路產業銷售額分别為4,336億元、5,411億元及6,531億元,增速分别為20%、25%及21%。

雖然中國集成電路產業實現高速增長,但在部分關鍵領域的話語權還是被國際大廠牢牢把控著。特别是在具備工藝技術叠代快、資金投入大、研發週期長集成電路晶圓代工行業。

根據國元證券數據統計,從目前晶圓代工行業競爭格局變遷來看,隨著工藝節點的推進,受困於工藝技術叠代快、投資資金投入大等因素影響,參與競技玩家越來越少,28nm到14nm是個明顯的分水嶺,14nm開始使用3D結構的晶體管,製造難度陡增。

目前,具備14nm及以下製造實力的公司全球只剩下六家。其中,國際大廠佔據五席,國内本土廠商佔一席。五大國際大廠分别為台積電、三星半導體、聯電、Intel、格芯。而國内本土入局的是中芯國際。

從晶圓代工市場份額來看,國際市場馬太效應十分明顯,台積電一家獨大,而國内中芯國際優勢並不明顯。2020年全球晶圓代工市場份額國際市場三巨頭台積電、三星半導體及聯電,佔據了近80%的市場份額。其中,台積電以56.21%的市場佔有率處於絕對領先的地位,三星和聯電分别以15.62%及7.03%位列第二、第三;而國内廠商獨苗中芯國際暫列第五,僅有4.61%的市場份額,與巨頭們還有不小差距。

但是,隨著中國對集成電路產業政策的大力支持,集成電路領域的技術水平與國際領先技術的差距越來越小,疊加集成電路產能逐步向中國大陸轉移,國產晶圓代工市場將迎來大增長。屆時,會有更多像中芯國際一樣的本土晶圓代工廠商走出國門,逐步拉近與國際大廠的差距。這樣的差距正隨著大陸半導體設備及產能投資加大而縮短。

投資方面:據國盛證券研究報告顯示,2020年,國内晶圓廠投建、半導體行業加大投入,大陸半導體設備市場規模首次在市場全球排首位,達到181億美元,同比增長35.1%,佔比26.2%。2021-2022年,存儲需求復甦,韓國領跑全球,但大陸設備市場規模仍將保持在約160億美元高位。

產能方面,目前,集成電路產業鏈逐步從美國、日本、歐洲和中國台灣向中國大陸和東南亞等地區轉移。這不僅有利於國内企業研發先進技術和積累管理經驗,促進本土企業的快速發展,還有利於國内集成電路行業在降低成本、擴大產能、地域便利性等方面提供了新的支持,對於集成電路產業的發展起到了促進作用。

據SEMI的數據顯示,2017-2020年間全球投產的半導體晶圓廠為62座,其中有26座設於中國大陸,佔全球總數的42%。並預計從2020年到2024年至少新增38個12英寸晶圓廠。

在全球晶圓擴產中,台積電和三星兩大國際大廠,擴產投資金額均超300億美元,而大陸晶圓企業雖沒有大廠那麽財大氣粗,但是國產晶圓廠商不甘落後,中芯國際、士蘭微、華潤微、聞泰科技、華虹、粵芯半導體等在内多家企業,紛紛加入到擴產晶圓產能的隊伍中。

可以預見的是,隨著中芯國際、士蘭微、華潤微、聞泰科技等企業新增晶圓廠的逐步建設完成及投產,不僅可以極大滿足大陸市場的旺盛需求,還可以推動中國集成電路產業專業人才的培養及配套產業的發展,進而拉近國内廠商與國際大廠的差距。

文:一枝

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