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史无前例的缺芯潮,正在改变什么

发布者: scarecrow | 发布时间: 2021-12-2 21:53| 查看数: 83| 评论数: 0|


                               
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作者:陈伊凡  编辑:谢丽容

来源:财经十一人(ID:caijingEleven)

史无前例的全球大缺芯,加速了全球半导体产业链的重塑,能不能在这一轮重塑中抓住机会,将影响中国半导体产业未来定位。

2021年,史无前例的全球大缺货,让芯片,这个原本隐藏在手机、电脑、汽车等产品之下的部件走到了聚光灯下。

根据第三方咨询机构高盛的报告,始发于汽车行业的全球芯片短缺,已影响了从钢铁和预拌混凝土到空调、啤酒厂、肥皂制造业等169个行业。

沿“缺芯潮”溯源,最初是全球发酵的新冠肺炎疫情,导致汽车厂商调整销售预测,向芯片代工厂提出减产要求。于是,芯片代工厂将原本给汽车厂商的订单留给云计算、消费电子等信息产品。

疫情得到一定控制后,汽车销量出现反弹,而芯片代工厂原本排好的消费电子订单却无法取消。如此循环,汽车行业成为了此次缺芯潮下首当其冲的行业。

另一大因素来自美国对华为的制裁,这成为扇动缺芯的“蝴蝶翅膀”。一来,华为体量大,对各类芯片都有需求,二来,华为之外的厂商同样担忧供应链安全,纷纷囤货自保。囤货之风在整个行业蔓延,甚至出现了很多伪需求,进一步加剧了芯片的供不应求。无法预料的自然灾害,让原本就供需紧张的芯片产业链雪上加霜。

业界预测缺芯持续的时间一再延长,从此前预估的持续至2021年下半年,到现在已经延长到2年-3年。

主要国家、地区和企业做了不少举措和布局,以应对不确定环境下的变化,增强自身供应链抗风险的能力。

对于中国来说,此次芯片荒让中国成为最大的半导体需求市场以及产能的中心,机会与挑战并存。

1

全球产业链重塑

“缺芯潮”下最大的改变,是加速全球半导体产业链的重塑。

芯片制造厂成为各国各地区争抢的核心,争夺甚至超越了经济因素,增加了政治色彩。一如全球最大芯片代工厂台积电董事长刘德音在《时代周刊》采访中所说,赴美建厂是由“对其客户的政治推动”促成。

一直以来,半导体产业都被认为是全球化最彻底的领域。没有一个国家和地区能够凭借一己之力建立一条完全自主的半导体产业链。一份来自第三方分析咨询机构波士顿咨询公司(BCG)和美国半导体协会(SIA)联合发布的数据直观反映了这点。这份数据显示了2019年全球各国家和地区在半导体上的增加值。美国、韩国、日本、欧洲、东亚分别在产业链中扮演不同角色。

美国在芯片设计上占据优势,而晶圆制造主要集中在中国台湾和韩国,中国大陆在封装测试上占据优势。韩国优势则在存储。美国、日本和欧洲,在半导体设备产业贡献的增加值最高。

但这一次,这种明确的角色分工将各国的供应链暴露在风险下——一旦某个地区的局势发生变化,使得其所承担的供应链角色受到冲击,影响将扩散全球。

美国、欧洲都出台了相应的计划,试图建立本土芯片制造产业。毕竟,缺芯之下,产能为王。谁能拿到产能,就能在这场缺货浪潮中突出重围。

2021年3月31日,美国总统拜登公布了一项规模2.3万亿美元的基础设施计划,其中,提议国会拨出500亿美元补贴美国半导体产业的制造和芯片研发。BCG和SIA的联合报告中指出,这项500亿美元的激励计划将使美国在未来10年内建成19座晶圆厂,将使美国保持“最低可行产能”。

9月27日,英特尔在亚利桑那州的两座工厂正式开始建设。与此同时,台积电在美国亚利桑那州的晶圆厂也在建设中。

欧盟领导人则在最近宣布了《欧洲芯片法案》,旨在支持提高研究、设计和测试能力,并确保国家投资与更广泛的联盟的投资相协调。欧盟委员会主席表示,最终目标是2030年,将欧洲半导体生产的全球份额提到20%。

今年初,台积电宣布将在日本开设子公司,扩展3D IC的研究,日本经济产业省宣布将投资370亿日元(约21.4亿元人民币)支持台积电在日本设立研发中心。日本的半导体企业也将和台积电展开合作。

韩国政府则计划,截至2030年,在韩国构建全球最大规模的半导体产业供应链——“K—半导体产业带”,集半导体生产、原材料、零部件、设备和尖端设备、设计等为一体,同时给予相关企业一系列政策支持。

另一面,企业为了缓解供应链压力,也加快了供应链的全球布局,以免“把鸡蛋都放在一个篮子里”。例如一家头部美国半导体企业,就加速了其在亚洲扩建产能的计划,并在下游,通过投资、并购的方式,保证供应链安全。除了亚洲的疫情相对缓和,它们更看重的是位于亚洲的全球最大的半导体市场,以及亚洲的制造、封测产业链集中,这能给它们带来诸多便利。

在芯片荒下,全球半导体产业链的格局将重塑,一波“建厂潮”正在全球范围发生。

根据国际半导体产业协会(SEMI)预测,全球半导体制造商将于2021年底之前启动建设19座新的高产能晶圆厂,2022年开工建设另外10座晶圆厂,以满足通讯等市场对于芯片不断增加的需求。未来这29座晶圆厂的设备支出预计将超过1400亿美元。

但建立本土产业链仍需很长时间,建厂潮下,多少投入能够最终转化为真正的产能还未可知。且不论建设晶圆厂的连续、巨额投资,还有适合晶圆制造厂的环境、人才配置、交通、产业链资源、政策等因素。短时间内,缺芯的情况仍然无法缓解。

2

修正供应链问题

“缺芯潮”带来的另一个特征,就是供应链的囤货现象和涨价。

全球半导体市场半个世纪以来,一直在“硅周期”里起起伏伏,在景气和低迷间来回打转,通常以四年为一个周期。

半导体行业专家莫大康在一篇文章中解释了造成这种起伏涨跌的原因,主要归于全球宏观经济形势、部分电子产品的创新或是需求饱和,还有半导体厂商的产能扩充。

一份SEMI的数据直观解释了这个周期:全球半导体硅片出货量在2009年出现低谷,全球半导体市场规模急剧萎缩;2010年之后的四年时间,市场规模开始复苏,2012年出现小幅下降,2014年到2018年进入上升态势,到2019年,出现小幅回落。

按照以往的习惯,芯片代工厂会统筹管理客户需求,通过反周期建设提前布局,以确保刚建好的产线能够赶上产能紧张的时机。但这一次,新冠疫情引发的连锁效应和不确定的政治局势,打得芯片代工厂措手不及。

囤货,是这一轮硅周期中最突出的特征之一。囤货行为并非此次才有,在过去,一些芯片代理商通过对需求的提前了解,提前囤货,在一次次的硅周期中赚得盆满钵满。只是这一次,囤货的规模大、影响深,对供应链的健康带来极大的负面影响。

台积电三季度财报显示了供应链的囤货行为,其库存较2020年同期上涨了66%,存货天数高达85天。

以消费电子为例,正常的库存周期是一个月,但这次很多企业都以年为单位进行囤货。不妨算一笔账,根据第三方数据调研机构Counterpoint统计,2019年华为手机占全球手机的出货量为16%,如果华为扩大10倍库存,那么全球手机厂的供应就跟不上了。

另外,代理商的囤货也是一个难以预估的变量。像英飞凌、ST这样的大厂,在中国都是通过代理销售。代理商的项目经理能够知道明年需求计划和产能计划,如果他们发现需求大于产能计划的时候,就会进行囤货,再适时放货。价格就在这个过程中发生了变化。

囤货给供应链带来的负面影响,甚至到了企业和政府不得不出手的地步。这是以往没有发生的事情。

例如台积电就开始对不同数据点进行测量,破译哪些是客户真正需求,哪些订单是囤货,推迟一些被认为没那么迫切需要的订单。刘德音在接受《时代周刊》采访时指出,台积电以前并不需要那么做。

核心企业的一些措施也被用来修正囤货现象。9月,台积电迎来历史上最大涨幅,这并不是台积电一贯的作风,一直以来,台积电的价格管理以稳健著称。台积电内部决议确定2022年一季度起开始调涨晶圆代工报价,最高端的7纳米以下(7纳米、5纳米)制程将调涨10%,16纳米以上的成熟制程将调涨10%-20%。

尽管这让许多芯片设计厂商措手不及,但这样的涨价在另一方面也有利于行业的优胜劣汰,修正其中的囤货行为,让客户更加审慎下单。

与此同时,美国政府已经召开了多次半导体供应链会议,试图发现供应链中存在的问题。9月24日,美国商务部工业安全局和技术评估办公室下发了一则《半导体供应链风险公开征求意见》的通知(下称“通知”),该通知提出,为促进供应链各环节信息流通,其向半导体供应链中对此有兴趣的企业征集相关数据和信息。这份问题清单,事无巨细,核心指向了解目前供应链真实需求、产能分布情况以及是否存在囤货行为。

这一举措对于企业来说显然不合理,但另一方面也反映了美国政府所面临的供应链问题已经相当紧迫,它们需要将供应链面临的问题掰开揉碎,了解哪些是真实需求,哪些是伪需求,囤货在哪些环节里发生,问题出现在哪里。

目前,囤货现象正在逐渐缓解,当一些伪需求暴露出来,产能亦能够放松,缺芯问题方能有所缓解。

3

危中有机的国产化

与过去几轮硅周期不同,这一次,中国成为半导体市场需求的核心。

根据第三方数据咨询BCG和SIA的数据,中国市场的最终消费占了全球芯片产品的24%,与最大需求方美国市场相当。如果再加上中国购买的芯片制造成产品,然后再出口到全球,这部分的市场规模则是35%。

中国对芯片需求的增速也是全球之首。最大的市场、最高的需求增速,必然要求与之相适应的话语权:全球芯片产业链的秩序,必然要有与之相适应的治理安排。这也是全球半导体企业不愿意放弃中国市场,甚至加码中国市场的原因。

由于美国的制裁,中国先进制程上突破艰难,但28纳米及以上工艺制程,才是这一次需求的核心。这一轮芯片短缺以成熟制程(指28纳米及以上制程)为主,很多需求甚至采用65纳米、90纳米、130纳米的工艺制程就可以了。8寸晶圆厂所对应的生产工艺制程为90纳米及以上,基本满足需要。目前,全球的8寸厂主要集中在中国大陆。根据SEMI统计,2021年8寸晶圆产能中国大陆占大多数,为18%。并且,中国大陆在28纳米半导体产业链上可以做到可控。

由于疫情因素,海外代工厂开工率不高,一些海外订单也转移到中国。这也是以往极少发生的,因为单纯从市场竞争的角度考虑,中国大陆的代工厂很难能够从台积电这样的大厂抢下成熟工艺的订单。

有订单和客户,意味着拥有迭代和技术进步的机会。一直以来,代工厂都是在与设计公司的配合中成长起来。

国外产品在利用率和产品质量上要求更高,中国大陆只有少数几家芯片代工厂能够承接。因此,当一线大厂承接了海外订单,产能满载之后,一些中低端产品的订单也会让渡给小规模的芯片代工厂。

另一个机会则是当下的国产替代以及特殊工艺等机会。

中国大陆芯片代工厂之所以发展缓慢,原因之一就是缺少客户和它们共同走完试错和升级的流程。因此,有客户就意味着有迭代和技术进步的机会,这有利于中国芯片代工厂在服务和生态上补足功课。

除了制造环节,同样国产设备和材料厂商也迎来机会。

从数据上看,国产设备在这两年中标率确有提升。截至2020年3月,华力集成二期释放的58台工艺设备中,国产设备13台,国产化率22%。长江存储所释放的376台工艺设备中,国产设备38台,国产化率10%。

风投资本也在源源不断进入国产设备、零部件领域。这几个领域由于份额小、门槛高,以往风投资本避之不及。

另外,国内一些企业正在通过自建和投资的方式,建立一条可控的半导体产业链。最典型的是华为旗下投资机构哈勃投资,以近乎平均每个月一次的投资脚步,构建其在半导体产业链上的布局。成立三年,其涉及半导体方面的投资就有40多起,并不断往产业链上游深入。这些被投企业大多处于早期阶段,还有一些是尚未大量商业化的技术,但重点都指向中国在半导体上的卡脖子环节以及未来的技术方向,其中涉及IC设计、EDA、设备、材料等。这对于中国的半导体产业有极强的拉动作用。

危机往往造就机会,这样的机会通常和系统性挑战并存。

即便中国大陆在这两年里建厂迅速,但第三方数据分析机构IC Insights在报告中指出,中国的集成电路消费市场与其集成电路产业之间,存在鸿沟。2019年,中国大陆制造的195亿美元芯片中,来自总部位于中国大陆公司的IC产量为76亿美元,占据2019年中国大陆集成电路消费市场1246亿美元的6.1%。IC Insights预计,到2024年,中国大陆至少有50%的IC产量将来自中国台湾和外国公司。

中国半导体发展下,最关键的一环是人才,尤其是长期在一线技术岗位沉淀多年的领军人才。中国芯片产业长期处于一个尴尬的状态——自身没有人才积累,在高端人才上只能通过引进的方式。

以半导体生产中,制造环节的人才为例。一个完整建制,有成熟经验的工程师团队对于产线的建立至关重要。

回看中国大陆近五年,已有新增20多家芯片制造厂,但真正实现投产的制造厂数量并不多。半导体第三方分析机构芯谋咨询做过一个统计,以月产能4万片的12寸晶圆厂为例,总监及以上岗位需要30人左右,培养周期在15年以上;总监以下的部门经理需要近百名,培养周期在10年左右;骨干工程师需要350人左右,至少需要3年至7年培养;初级工程师需要630人左右,需要2年左右培养。芯谋咨询统计,如果按照新增的20多家芯片制造厂来看,则需要3万多经验丰富的产业老手。仅靠中国本土培养,现阶段很难实现。

另一方面,中国大陆在发展半导体产业时,往往容易“一窝蜂”,这是业界的共识。风险管控和满足产能需要之间取得平衡显得尤为重要。

青岛芯恩董事长张汝京的观点是,分层负责,风险管控。例如,投资金额小于10亿元以下的,按现有方式进行备案;对于政府投资金额低于某一金额,由省市相关发改委窗口指导。金额更大的由上一级的发改委管控。至于民企或外资为主的(例如民间资本投资超过80%以上的,总投资额小于99亿元以下的),因为政府担的风险较小,可适度放宽指导窗口。这样做能够实现优化的风险管控、分级负责,发挥国企与民企各自的优势和长处,支持建设质优的半导体厂,满足集成电路与半导体市场的需要,如此可解产能失调的问题。


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