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半导体之晶圆江湖|晶圆供不应求:国际马太效应,国内奋力直追
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日期:2021年6月23日 下午9:04作者:一枝 編輯:lala
半导体之晶圆江湖|晶圆供不应求:国际马太效应,国内奋力直追

半导体之晶圆江湖之开篇前言:

6月16日下午,香港街头上演了一场“芯片大劫案”,一物流公司运输的价值约500万港元高价芯片被劫。

“芯片大劫案”的背后,反映出全球“缺芯”之下,芯片产业链疯狂涨价的态势。据报道,中国台湾地区的台积电、联电等晶圆代工厂,预计在2021年第三季度继续涨价,最高上涨30%。

实际上,年初至今,受但疫情导致物流、人工等方面出现较大困扰,晶圆代工产能吃紧愈演愈烈,联电、世界先进等厂商纷纷传出涨价的消息。力积电董事长黄崇仁日前也对外明确指出,现在跟客户谈的已是2023年订单,涨价是大势,只要客户毛利率超过力积电的就会调涨。

小小的一个晶圆,为何能在芯片市场中拥有“牵一发而动全身”之势,两者之间的关系是什么?另外,晶圆代工全球市场中,为何台积电和联电等国际大厂话语权如此之前高,而作为芯片需求大国的中国,为何没有一家企业与其抗衡呢……

针对上述问题,财华社以【半导体之晶圆江湖】为专题,采用通俗易懂的写作手法,带领长期关注及支持财华社、财华社子栏目“港股解码”的读者及朋友们,共同考究“晶圆江湖”,陪伴各位的投资及认知更上一层楼。

作为开篇,财华社将带领读者及投资们了解晶圆与芯片的关系,以及全球晶圆市场的竞争格局。

晶圆:半导体芯片,缺我不可

晶圆,又被叫为硅晶圆。硅晶圆是指制作硅半导体电路所用的硅晶片,其原料就是硅。

半导体之晶圆江湖|晶圆供不应求:国际马太效应,国内奋力直追
上图为硅晶片图源:百度图库

元素硅到人工材料硅晶片还需一个负责的过程。

首先,将纯化后的多晶硅溶解后掺入归硅晶体晶种,然后慢慢拉出,形成圆柱形的单晶硅,即硅晶棒;其次,将硅晶棒经过照相制版,研磨,抛光,切片后,就形成了硅晶片,即晶圆。一般硅晶圆厚度大约在1mm以下,呈现圆形的硅晶薄片。

此外,根据专门的工艺技术,硅晶片还有大小之分。目前,国内晶圆生产线以8英寸和12英寸为主。

硅晶片形成之后,就可以通过专门的工艺加工制作成各种电路元器件结构的IC产品,其中就包括芯片之类的产品。具体而言,通过工艺技术,在晶圆片上刻蚀出数以百万计的晶体管(半导体器件)。半导体通过控制电流来管理数据,形成各种文字、数字、声音、图像和色彩。它们被广泛用于集成电路。这些应用有些是日常应用,如计算机、电信、手机和电视机,还有的应用于先进的微波传送、激光转换系统、医疗诊断和治疗设备、防御系统和NASA航天飞机等。

目前,常见的半导体芯片绝大部分是用硅晶圆制作而成。其中,14nm以下的制程芯片,基本采用12英寸工艺的晶圆片来制造。因此,目前半导体芯片江湖半壁江山都是属于12英寸晶圆。据数据统计,12英寸晶圆出货面积约占半导体芯片出货面积的65%,8英寸晶圆出货面积约20左右,其余尺寸的晶圆分羹剩余的市场。对此,目前晶圆涨价的就是聚焦在12英寸和8英寸的晶圆片上。

全球晶圆市场:三足鼎立之下,国内奋力直追

在2000年以前,相对于发展成熟的美国、日本和欧洲,中国集成电路行业起步较晚,导致在该领域的话语权并不高。

2000年6月,我国才首次专门针对软件和集成电路产业制定了鼓励政策。随后6年时间,针对集成电路及相关产业的各类法规、规范产业发展及鼓励产业成长的政策才相继出台。其中,2016年是集成电路的政策大年,《国家创新驱动发展战略纲要》、《“十三五”国家科技创新规划》、《“十三五”国家信息化规划》、《信息产业发展指南》等推进、完善、鼓励集成电路发展的政策持续性的推出。

在利好的产业政策环境之下,叠加科技浪潮驱动,市场需求与日俱增,中国集成电路产业实现了快速发展,市场增速明显高于全球水平。根据中国半导体行业协会统计,中国集成电路产业销售额2016年、2017年及2018年中国集成电路产业销售额分别为4,336亿元、5,411亿元及6,531亿元,增速分别为20%、25%及21%。

半导体之晶圆江湖|晶圆供不应求:国际马太效应,国内奋力直追

虽然中国集成电路产业实现高速增长,但在部分关键领域的话语权还是被国际大厂牢牢把控着。特别是在具备工艺技术迭代快、资金投入大、研发周期长集成电路晶圆代工行业。

根据国元证券数据统计,从目前晶圆代工行业竞争格局变迁来看,随着工艺节点的推进,受困于工艺技术迭代快、投资资金投入大等因素影响,参与竞技玩家越来越少,28nm到14nm是个明显的分水岭,14nm开始使用3D结构的晶体管,制造难度陡增。

半导体之晶圆江湖|晶圆供不应求:国际马太效应,国内奋力直追

目前,具备14nm及以下制造实力的公司全球只剩下六家。其中,国际大厂占据五席,国内本土厂商占一席。五大国际大厂分别为台积电、三星半导体、联电、Intel、格芯。而国内本土入局的是中芯国际。

从晶圆代工市场份额来看,国际市场马太效应十分明显,台积电一家独大,而国内中芯国际优势并不明显。2020年全球晶圆代工市场份额国际市场三巨头台积电、三星半导体及联电,占据了近80%的市场份额。其中,台积电以56.21%的市场占有率处于绝对领先的地位,三星和联电分别以15.62%及7.03%位列第二、第三;而国内厂商独苗中芯国际暂列第五,仅有4.61%的市场份额,与巨头们还有不小差距。

半导体之晶圆江湖|晶圆供不应求:国际马太效应,国内奋力直追

但是,随着中国对集成电路产业政策的大力支持,集成电路领域的技术水平与国际领先技术的差距越来越小,叠加集成电路产能逐步向中国大陆转移,国产晶圆代工市场将迎来大增长。届时,会有更多像中芯国际一样的本土晶圆代工厂商走出国门,逐步拉近与国际大厂的差距。这样的差距正随着大陆半导体设备及产能投资加大而缩短。

投资方面:据国盛证券研究报告显示,2020年,国内晶圆厂投建、半导体行业加大投入,大陆半导体设备市场规模首次在市场全球排首位,达到181亿美元,同比增长35.1%,占比26.2%。2021-2022年,存储需求复苏,韩国领跑全球,但大陆设备市场规模仍将保持在约160亿美元高位。

半导体之晶圆江湖|晶圆供不应求:国际马太效应,国内奋力直追

产能方面,目前,集成电路产业链逐步从美国、日本、欧洲和中国台湾向中国大陆和东南亚等地区转移。这不仅有利于国内企业研发先进技术和积累管理经验,促进本土企业的快速发展,还有利于国内集成电路行业在降低成本、扩大产能、地域便利性等方面提供了新的支持,对于集成电路产业的发展起到了促进作用。

据SEMI的数据显示,2017-2020年间全球投产的半导体晶圆厂为62座,其中有26座设于中国大陆,占全球总数的42%。并预计从2020年到2024年至少新增38个12英寸晶圆厂。

在全球晶圆扩产中,台积电和三星两大国际大厂,扩产投资金额均超300亿美元,而大陆晶圆企业虽没有大厂那么财大气粗,但是国产晶圆厂商不甘落后,中芯国际、士兰微、华润微、闻泰科技、华虹、粤芯半导体等在内多家企业,纷纷加入到扩产晶圆产能的队伍中。

半导体之晶圆江湖|晶圆供不应求:国际马太效应,国内奋力直追

可以预见的是,随着中芯国际、士兰微、华润微、闻泰科技等企业新增晶圆厂的逐步建设完成及投产,不仅可以极大满足大陆市场的旺盛需求,还可以推动中国集成电路产业专业人才的培养及配套产业的发展,进而拉近国内厂商与国际大厂的差距。

文:一枝

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