最新全球主要晶圓代工廠產(chǎn)能、價(jià)格及下游應(yīng)用情況分析
晶圓代工領(lǐng)域競爭格局穩(wěn)定，8英寸和12英寸是當(dāng)下主流尺寸
近年來，由于受益于汽車電子、工業(yè)控制、AIOT等高增長應(yīng)用市場對半導(dǎo)體的強(qiáng)勁需求，晶圓制造市場增長強(qiáng)勁。根據(jù)IC Insights的數(shù)據(jù)，2021年晶圓制造市場總銷售額同比增長26%，首次突破1000億美元大關(guān)達(dá)到1101億美元，并將繼續(xù)以年均11.6%的速度持續(xù)增長，直至2025年預(yù)計(jì)總銷售額將達(dá)到1706億美元。
從競爭格局來看，晶圓代工行業(yè)格局相對穩(wěn)定，2021年前十大廠商和2020年相比基本上沒有變化。目前，全球前十大專屬代工廠商主要有臺積電、聯(lián)電、格芯、中芯國際、華虹集團(tuán)、力積電、Tower、世界先進(jìn)、東部高科、穩(wěn)懋。其中臺積電一家獨(dú)大，市占率超過60%，連續(xù)多年穩(wěn)居晶圓代工行業(yè)第一的寶座。
全球前十大代工廠商晶圓產(chǎn)能情況一覽
按地域來劃分，前十大專屬晶圓代工公司主要分布在中國臺灣和中國大陸為主。其中，中國臺灣有臺積電、聯(lián)電、力積電、世界先進(jìn)、穩(wěn)懋五家代工企業(yè)，整體市占率為75%；中國大陸有中芯國際和華虹集團(tuán)兩家廠商，分別占據(jù)了第四和第五的位置，2021年整體市占率為9.51%；美國有格芯一家代工廠，市占率為7.43%；其他以色列的高塔和韓國的東部高科市占率都在2%以下。
營收方面，受益于晶圓代工平均銷售價(jià)格上漲11.5％，以及單位出貨量增長18％，2021年全球主要晶圓代工廠商營收大幅增長，其中華虹集團(tuán)、力積電、世界先進(jìn)同比增長更是在30%以上。
產(chǎn)能方面，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，這十家代工廠商在全球約擁有60座左右晶圓廠。其中臺積電在產(chǎn)能方面屬于獨(dú)一檔，2021年臺積電晶圓出貨量達(dá)1420萬片12英寸晶圓約當(dāng)量，和2020年相比增長14.52%。此外，中芯國際2021年晶圓出貨量為300萬片12英寸晶圓約當(dāng)量，在國內(nèi)晶圓廠中產(chǎn)能最大。
晶圓尺寸方面，根據(jù)SEMI的數(shù)據(jù)顯示，自2011年起，在全球不同尺寸晶圓中，12英寸晶圓總出貨量市占率超過50%，且自2014年起穩(wěn)定在60%以上，而8英寸晶圓僅占總市場規(guī)模的25%。值得一提是，隨著4英寸晶圓廠慢慢被淘汰，6英寸晶圓以下的晶圓市占率不斷縮小，目前約占15%左右的份額。
隨著晶圓代工技術(shù)的不斷更新迭代，目前8英寸和12英寸晶圓已成為晶圓代工廠的主流配置。其中，8英寸主要用于成熟制程及特種制程。隨著存儲計(jì)算、邊緣計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等新應(yīng)用的興起帶動了NOR Flash、指紋識別芯片、電源芯片等產(chǎn)品對8英寸晶圓的需求。此外，近年來新能源汽車的產(chǎn)銷兩旺帶動了MOSFET、IGBT等8英寸功率器件的需求。在下游眾多領(lǐng)域需求的驅(qū)動下，8英寸晶圓代工產(chǎn)能目前處于供不應(yīng)求的狀態(tài)。
值得注意的是，在8英寸產(chǎn)能趨緊的情況下，已有部分客戶開始將產(chǎn)品從8英寸轉(zhuǎn)向12英寸生產(chǎn)。行業(yè)人士指出，12 英寸的晶圓直徑為300mm，其面積是8英寸晶圓的2.25倍，晶圓尺寸的擴(kuò)大使每片晶圓可切割的芯片數(shù)量上升。隨著晶圓尺寸的升級以及良率的上升，單位面積芯片的成本將顯著降低，晶圓廠追逐12 英寸大尺寸產(chǎn)線的建設(shè)升級是大勢所趨。
下游應(yīng)用方面，目前晶圓代工下游的主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)橄M(fèi)電子、工業(yè)控制、汽車電子、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。按照芯片種類來劃分的話，邏輯芯片是第一大應(yīng)用市場，占比超過70%，其次是模擬芯片，占比接近10%，第三是分離器件，占比約5%左右。
具體來看，目前8英寸晶圓尺寸主要工藝制程在0.13-90nm，主要應(yīng)用于指紋識別、MCU、電源管理、顯示驅(qū)動、MOSFET、IGBT等領(lǐng)域；12英寸成熟制程主要應(yīng)用在DSP處理器、射頻、藍(lán)牙、GPS導(dǎo)航等領(lǐng)域；12英寸先進(jìn)制程以20nm為節(jié)點(diǎn)，20nm以下主要應(yīng)用于手機(jī)處理器和高性能計(jì)算機(jī)等對計(jì)算要求較高的領(lǐng)域?yàn)橹，?0nm-32nm則主要應(yīng)用于FPGA、ASIC、存儲等領(lǐng)域。
不同晶圓尺寸不同工藝制程的下游應(yīng)用領(lǐng)域
產(chǎn)能供不應(yīng)求，漲價(jià)與擴(kuò)產(chǎn)貫穿疫情以來晶圓代工行業(yè)始終
2020年的疫情對全球經(jīng)濟(jì)影響十分深遠(yuǎn)。疫情造成停工停產(chǎn)讓供應(yīng)鏈?zhǔn)茏，使得半?dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈供需出現(xiàn)嚴(yán)重失衡的情況。為了搶產(chǎn)能，下游客戶漲價(jià)搶購已波及到上游的晶圓制造，這導(dǎo)致晶圓廠產(chǎn)能持續(xù)緊張，只能漲價(jià)應(yīng)對。另一方面，缺芯和供應(yīng)鏈安全需求引發(fā)了一場創(chuàng)紀(jì)錄的晶圓廠投資熱潮，并推動各國政府提供財(cái)政激勵(lì)以促進(jìn)晶圓制造本地化。縱觀疫情來的晶圓代工領(lǐng)域，“漲價(jià)”、“擴(kuò)產(chǎn)”兩個(gè)關(guān)鍵詞貫穿始終。
漲價(jià)情況方面，2022年初，臺積電計(jì)劃將部分8英寸和12英寸制程價(jià)格上調(diào)10%-20%，且12英寸制程漲幅高于8英寸。在這輪調(diào)價(jià)之后不久，臺積電接著繼續(xù)發(fā)布第二次漲價(jià)計(jì)劃，宣布從2023年1月起全面調(diào)漲先進(jìn)與成熟工藝的代工價(jià)格，按客戶、產(chǎn)品與訂單規(guī)模不同，漲幅約5%-9%。除了漲價(jià)外，臺積電已通知客戶，從明年1月起，賬期將由30天縮短為15天。聯(lián)電方面，針對營收占比達(dá)三成以上的三大客戶，漲幅約為8%至12%，2022年1月起生效。目前，聯(lián)電主要客戶以AMD、高通、德州儀器、英偉達(dá)等大廠為主；IDM大廠三星方面，在臺積電宣布漲價(jià)后不久，三星就緊接著宣布漲價(jià)，計(jì)劃將代工價(jià)格提高15%-20%,具體漲幅取決于客戶訂單量、芯片種類和合同期限決定。此外，中芯國際聯(lián)席CEO趙海軍在2022年Q1季度業(yè)績說明會上表示，由于各種原材料都在漲價(jià)，中芯國際也在與客戶協(xié)商調(diào)價(jià)。
為了徹底解決缺芯問題，除了漲價(jià)之外，各大晶圓廠擴(kuò)產(chǎn)的動作也自2021年以來始終不曾斷過。根據(jù)市場研究機(jī)構(gòu)Gartner的數(shù)據(jù)，全球芯片制造商今年的資本支出預(yù)計(jì)合計(jì)將達(dá)到1460億美元，比疫情暴發(fā)前的水平高出約50%，是五年前水平的兩倍。其中，作為全球晶圓代工龍頭，臺積電今年的資本支出預(yù)估將達(dá)400至440億美元，和去年相比大增33%-46.5%。
此外，根據(jù)SEMI的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球半導(dǎo)體制造商在2021年和2022年將新建29座工廠，以滿足市場對芯片的日益增長的需求。從區(qū)域分布看，中國大陸和臺灣地區(qū)將在新的廠房建設(shè)中領(lǐng)先，分別為8座；其次是美洲6座；歐洲/中東3座；日本和韓國各2座。這些新建工廠中，300mm(12英寸)廠占據(jù)主力，其中2021年新建15座，2022年新建7座。其余7個(gè)工廠包括100mm(4英寸)，150mm(6英寸)和200mm(8英寸)。這29家工廠全部建成投產(chǎn)后，每月可生產(chǎn)多達(dá)260萬片晶圓(等效8英寸)。
全球主要晶圓廠產(chǎn)能擴(kuò)充情況
資料來
源：芯八哥整理
從上表可以看出，晶圓代工龍頭臺積電先后啟動了在美國亞利桑那州、中國南京、中國臺灣高雄等地的建廠和擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃。今年的資本支出預(yù)計(jì)超過400億美元，三年內(nèi)支出更是高達(dá)1000億美元。其中，南京工廠方面，臺積電表示將投資28.87億美元擴(kuò)增28nm產(chǎn)能，在2023年實(shí)現(xiàn)28nm芯片月產(chǎn)能4萬片；此外，臺積電還計(jì)劃在日本九州熊本市興建12英寸晶圓廠，聚焦22納米及28納米制程，產(chǎn)能約達(dá)到4.5萬片，初期預(yù)估資本支出約70億美元；同時(shí)臺積電還宣布將于高雄設(shè)立生產(chǎn)7納米及28 納米制程的晶圓廠，預(yù)計(jì)于2022年開始動工，并于2024年開始量產(chǎn)。
作為中國大陸晶圓代工龍頭，中芯國際2022年資本開支為50億美元。產(chǎn)能擴(kuò)充方面，中芯國際去年10月宣布在北京、深圳、上海等地啟動擴(kuò)產(chǎn)，預(yù)計(jì)斥資總額超過110億美元，新產(chǎn)能將于2023年陸續(xù)開出。其中上海臨港自貿(mào)區(qū)規(guī)劃興建12英寸28納米制程晶圓廠，計(jì)劃投資金額為88.7億美元，最高月產(chǎn)能將達(dá)到10萬片。此外，中芯國際還計(jì)劃于深圳市坪山區(qū)興建12 英寸28納米制程晶圓廠，鎖定驅(qū)動芯片及電源管理芯片等產(chǎn)品，規(guī)劃月產(chǎn)能為4萬片。
除了上述廠商外，全球主要的IDM廠商近年來也大都宣布了擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃。三星在去年表示，投資額將超過170億美元在美國興建以5納米先進(jìn)制程為主的12英寸晶圓廠，屆時(shí)將增加產(chǎn)能3萬片/月；英特爾表示將斥資200億元在美國擴(kuò)充12英寸的產(chǎn)能，相關(guān)的兩座新工廠將在今年開工建設(shè)，預(yù)計(jì)2025年投產(chǎn)。
值得強(qiáng)調(diào)的是，作為模擬芯片領(lǐng)域的絕對龍頭，德州儀器2021年其銷售額達(dá)到140.50億美元，占全球模擬市場19%的份額。據(jù)了解，德州儀器大約一半的模擬器件是在300mm（12英寸）晶圓上制造的。2022年2月，德州儀器宣布了未來幾年的資本支出計(jì)劃，到2025年德州儀器每年將支出約 35 億美元用于芯片制造。產(chǎn)能擴(kuò)充方面，德州儀器將新建4座工廠，主要在謝爾曼進(jìn)行，該公司計(jì)劃今年完成前兩家工廠的建設(shè)，預(yù)計(jì)2025年第一家工廠投產(chǎn)，第三和第四家工廠的建設(shè)將在2026年至2030年之間開始。德州儀器表示，經(jīng)過一些擴(kuò)產(chǎn)后，屆時(shí)公司將擁有八家300mm晶圓廠。
盡管目前各大廠商都在加大資本開支用于產(chǎn)能擴(kuò)充，但是由于晶圓廠建設(shè)資本開支較高、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格、建設(shè)周期緩慢，由廠房建設(shè)到產(chǎn)能爬坡、良率提升大概需要3年左右的時(shí)間，這在一定程度上制約了晶圓廠產(chǎn)能的供給端擴(kuò)張。因此新建廠商產(chǎn)能的釋放仍然需要時(shí)間，并不能緩解當(dāng)下的產(chǎn)能緊張局面。
據(jù)IC Insights的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前各大晶圓廠的平均產(chǎn)能利用率在95%的高位附近，部分廠商更是接近100%超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。在這種情況下，部分需求較旺的產(chǎn)品交貨期也不斷延長。以車規(guī)IGBT為例，由于目前產(chǎn)能的增長速度遠(yuǎn)低于下游需求的增長速度。因此，其交貨期在正常8-12周左右的基礎(chǔ)上不斷拉長，甚至一度超過50周以上，尤其以英飛凌、恩智浦等海外車規(guī)品大廠缺貨最為明顯。
2016-2022年集成電路晶圓產(chǎn)能趨勢（8英寸約當(dāng)量）
資料來源：IC Insights
以銷定產(chǎn)，晶圓代工廠商與下游客戶深度綁定
隨著各大晶圓代工廠大舉擴(kuò)產(chǎn)，部分終端需求開始下滑，市場開始憂慮代工產(chǎn)能是否供過于求。但業(yè)內(nèi)人士指出，大廠都是在確定客戶真正需求后，才一起合作擴(kuò)產(chǎn)。一方面，客戶可以保證自己晶圓的穩(wěn)定供應(yīng)；另一方面，晶圓廠也可以避免產(chǎn)能閑置，最終無人買單的局面出現(xiàn)。
據(jù)了解，就先進(jìn)制程來看，代工廠只要有一兩個(gè)指標(biāo)客戶年出貨超過上億個(gè)芯片規(guī)模就能回本，臺積電、三星、中芯國際等都積極建立與客戶長期合作關(guān)系，其中臺積電先進(jìn)制程客戶產(chǎn)品線超過百種，投片半年就可回收成本。而二線廠商如聯(lián)電，同樣也由客戶以議定價(jià)格預(yù)先支付訂金的方式，取得該廠區(qū)產(chǎn)能。
以臺積電為例，作為全球第一大晶圓代工廠，臺積電的主要客戶為蘋果、聯(lián)發(fā)科、AMD、高通、博通、英偉達(dá)、索尼等行業(yè)巨頭。一直以來，蘋果都是臺積電最大的客戶，蘋果公司自研的A系列芯片有很長一段時(shí)間均由臺積電獨(dú)家代工。最近這兩年里，蘋果又推出了自研PC處理器M系列芯片，同樣也是交給臺積電代工。由于蘋果旗下的Mac/iPad電腦和iPhone手機(jī)的暢銷，使得蘋果的芯片需求旺盛，因此僅蘋果一家就為臺積電貢獻(xiàn)了將近26%的收入，遙遙領(lǐng)先臺積電其它客戶。
值得一提是，雖然臺積電計(jì)劃調(diào)漲明年晶圓代工的價(jià)格，但據(jù)中國臺灣地區(qū)供應(yīng)鏈透露，臺積電對第一大客戶蘋果的漲價(jià)最低，僅為3%。作為公司的第一大客戶，蘋果獲得了不同于其他客戶的VIP待遇，畢竟臺積電未來的營收還得靠蘋果來兜底。
除了蘋果外，臺積電的第二大客戶是聯(lián)發(fā)科，占比為5.8%。從數(shù)據(jù)上看，聯(lián)發(fā)科芯片的份額占比雖然顯著提升了，不過貢獻(xiàn)份額也不算高，僅相當(dāng)于蘋果的零頭而已。再就是AMD排在第三名，近年來借助臺積電7nm制程工藝，AMD旗下的處理器取得了巨大的突破，對Intel可謂是步步緊逼，但貢獻(xiàn)的收入占比也不到5%。
資料來源：芯八哥整理
值得強(qiáng)調(diào)的是，中芯國際作為中國大陸規(guī)模最大、技術(shù)最先進(jìn)晶圓代工廠商，近年來在國產(chǎn)替代的帶動下迎來快速發(fā)展。公開資料顯示，中芯國際耕耘晶圓代工22年，公司12英寸及8英寸晶圓產(chǎn)能均為國內(nèi)第一，技術(shù)橫跨0.35um至14nm，國內(nèi)覆蓋最全的先進(jìn)及成熟制程。公司近年來快速擴(kuò)產(chǎn)，2022Q1產(chǎn)能折合8英寸晶圓64.91萬片/月，按現(xiàn)有產(chǎn)能規(guī)劃各廠滿產(chǎn)后產(chǎn)能將翻倍。
中芯國際前十大客戶名單
下游客戶方面，華為海思為中芯國際的第一大客戶，占中芯國際收入比例約20%左右。從產(chǎn)品方面來看，雙方合作的主要代工產(chǎn)品包括低端手機(jī)SOC（14nm）、安防、機(jī)頂盒、數(shù)字電視等多媒體芯片以及PMIC芯片等。
值得注意的是，中芯國際的芯片代工能力主要表現(xiàn)在14nm工藝以上，與臺積電和三星仍尚有較大的差距。受益于美國對華為出口管制帶來的轉(zhuǎn)單效應(yīng)，中芯國際從臺積電手上搶下不少華為海思的訂單。但目前雙方的合作主要還是在對工藝要求比較低的芯片上，工藝要求較高的比如5nm工藝的麒麟9000，由于工藝技術(shù)限制，中芯國際暫時(shí)還是無法生產(chǎn)。
除了華為外，中芯國際的第二大客戶為高通，占比約15%左右，雙方合作的主要產(chǎn)能為低端手機(jī)AP/SOC（14nm）、WIFi/藍(lán)牙、PMIC等。其他比如博通、格科微、兆易創(chuàng)新、紫光展銳四家公司合計(jì)占比約20%左右，覆蓋的產(chǎn)品主要包括CIS、NOR Flash、NAND Flash、WiFI、藍(lán)牙芯片等。
編輯：ZQY 最后修改時(shí)間：2022-07-04
