從最新IDM大廠產(chǎn)能及擴產(chǎn)情況看半導體趨勢
IDM（Integrated Design and Manufacture）即垂直整合制造，指從設(shè)計、制造、封測到銷售自有品牌芯片都一手包辦的半導體垂直整合型公司。由于同時具備了其他兩種模式的能力，因此IDM模式企業(yè)是全球芯片產(chǎn)業(yè)鏈中技術(shù)門檻最高、投入資金最大的芯片企業(yè)。
前十大IDM廠商產(chǎn)能合計為1316萬片/月，其中存儲占據(jù)了全球晶圓產(chǎn)能的半壁江山
作為全球晶圓制造的主要供應來源之一，IDM廠商的重要性不言而喻。
根據(jù)Knometa Researc的數(shù)據(jù)，截止至2021年底，全球IC晶圓的總產(chǎn)能為2160萬片/月（8英寸約當量，下同），其中三星、臺積電、鎂光、SK海力士、鎧俠/西部數(shù)據(jù)前五大公司合計占比57%，達到1221萬片/月，比前一年增加了10%，且這一增長率比該行業(yè)的總產(chǎn)能高出一個百分點！
全球IC晶圓產(chǎn)能排名（千片/月，8英寸晶圓約當量）
值得注意的是，全球晶圓產(chǎn)能前五大廠商中除了臺積電之外，三星、鎂光、SK海力士、鎧俠四家存儲廠商都是典型的IDM經(jīng)營模式，占比高達44%。
從具體數(shù)據(jù)來看，三星憑借月均產(chǎn)量405萬片晶圓穩(wěn)居第一，占據(jù)了全球19%的市場，產(chǎn)能比排名第二的臺積電高出44%。除了給一些設(shè)計廠商代工芯片外，三星自家也有許多與晶圓密切相關(guān)的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品對三星市場份額的增長起到了重要的帶動作用。
除了三星之外，鎂光、SK海力士、鎧俠三家存儲廠商的月產(chǎn)能都在130萬片以上，市占率也都高于5%。不過，雖然產(chǎn)能和市占率都在提升，但是和去年增長率相比，SK海力士和鎧俠都下降了1個百分點。
盡管存儲芯片憑借較大的需求占據(jù)了全球晶圓產(chǎn)能的半壁江山，但是邏輯、模擬、功率等領(lǐng)域的廠商在全球前十大IDM廠商產(chǎn)能排行中，仍然占據(jù)一席之地。
全球前十大IDM廠商產(chǎn)能排行（8英寸晶圓約當量）
在邏輯芯片領(lǐng)域，英特爾是業(yè)內(nèi)少有的IDM廠商，主要產(chǎn)品包含CPU、GPU等，廣泛應用于消費電子、服務器等領(lǐng)域，目前的產(chǎn)能為119萬片/月。
模擬芯片方面，目前德州儀器、意法半導體、亞德諾產(chǎn)能排名前列。作為全球模擬芯片的絕對龍頭，德州儀器目前的產(chǎn)能為85萬片/月，是模擬芯片排名第二亞德諾的2倍。值得注意的是，雖然意法半導體目前產(chǎn)能高達82萬片/月，但這主要是模擬芯片和功率芯片碳化硅和氮化鎵相加的結(jié)果。
而在功率器件方面，由于主要應用在汽車、工業(yè)等要求較高的領(lǐng)域，驗證周期長，擴產(chǎn)難度大導致全球功率IDM廠商普遍產(chǎn)能較小。其中以安森美和英飛凌為代表，目前二者的產(chǎn)能均為25萬片/月左右。
前十大IDM廠商資本支出合計為872.35億美元，頭部廠商紛紛擴產(chǎn)以搶占市場份額
自2020年以來，由于受新冠疫情、地緣政治等因素影響，上游晶圓廠供應端產(chǎn)能持續(xù)緊張；同時受新能源汽車、HPC、物聯(lián)網(wǎng)等下游領(lǐng)域需求的快速爆發(fā)，使全球半導體迎來了新一輪的景氣周期。
面對旺盛的市場需求，很多晶圓廠都處于產(chǎn)能滿載、供不用應求的情況，尤其在功率半導體領(lǐng)域，像英飛凌、安森美的車規(guī)IGBT交期已經(jīng)長達39周以上，相關(guān)訂單甚至已經(jīng)排到2023年。
在這種情況下，加大資本支出擴充設(shè)備和產(chǎn)能，就成為了眾多晶圓廠商不得不作出的反應。
根據(jù)IC insights發(fā)布的數(shù)據(jù)，全球半導體行業(yè)資本支出在2020年增長10%，扭轉(zhuǎn)了2019年下滑的局面。而在2021年，資本支出在2020年的基礎(chǔ)上進一步擴大，同比增長36%達到1539億元。IC insights預測，2022年全球資本支出將增加24%，達到1904億美元的歷史新高。若2022年能夠達到預期數(shù)值，這也是自1993年~1995年以來，半導體行業(yè)首次出現(xiàn)連續(xù)三年的兩位數(shù)支出增長。
在IDM領(lǐng)域，據(jù)芯八哥統(tǒng)計，前十大IDM廠商2022年資本支出合計872.35億美元，占整個半導體行業(yè)資本支出的比例為45.82%。
具體來看，存儲領(lǐng)域中三星2022年的資本開支最大，達到170億美元。此外鎂光、SK海力士的資本開支也在100億美元以上。有意思的是，和其他三大存儲廠商不同，鎧俠在資本開支方面相對較保守并且產(chǎn)能增長速度最慢，公司的策略主要是通過3D擴展的進步來增加 3D NAND芯片的產(chǎn)量，而不是通過產(chǎn)能的增加。
全球前十大IDM廠商資本支出情況及未來支出計劃
在模擬芯片領(lǐng)域，德州儀器和意法半導體2022年的資本開支都在35億美元以上。德州儀器此前表示，從現(xiàn)在到2025年，公司每年將支出約35億美元用于芯片制造；而意法半導體則計劃在2020年至2025年期間，將歐洲工廠300mm（12英寸）整體產(chǎn)能提高一倍；在功率芯片領(lǐng)域，英飛凌2022年的資本開支達23億美元，并且公司計劃在近兩年以每年50%的大額投資進行擴產(chǎn)，投資力度遠超競爭對手安森美。
值得強調(diào)的是，作為邏輯芯片領(lǐng)域IDM的龍頭企業(yè)，英特爾2022年的資本開支高達270億美元，位列十大IDM廠商第一位。英特爾內(nèi)部規(guī)劃在2026年以前，即五年內(nèi)擴增晶圓廠產(chǎn)能三成，其中包括2023年到2024年還將增加愛爾蘭、以色列與美國的產(chǎn)能，以逼進臺積電。
全球前十大IDM廠商最新擴產(chǎn)動態(tài)
擴產(chǎn)動態(tài)方面，英特爾全球布局腳步較快，旗下晶圓生產(chǎn)基地包括美國亞歷桑那、俄勒岡等州，歐洲的愛爾蘭，以及歐亞交界的以色列，亞洲的中國，并在新墨西哥、哥斯達黎加與馬來西亞設(shè)有封測相關(guān)工廠。
為了強化競爭力，英特爾此前已宣布將投資200億美元，在美國亞利桑那州的Ocotillo園區(qū)新建兩座晶圓廠，并且計劃將在德國馬格德堡建設(shè)晶圓廠。此外，目前英特爾與IDM排名第四的鎧俠在產(chǎn)能上差距不大，對 Tower 的收購將使英特爾的產(chǎn)能更接近甚至超過鎧俠的晶圓廠產(chǎn)能。
作為全球晶圓產(chǎn)能最大的龍頭，三星已擁有全球IC晶圓總產(chǎn)能的19%，比第二位的臺積電多44%。未來，三星擬通過加大資本開支，逐步擴大領(lǐng)先優(yōu)勢。根據(jù)公司的披露，三星擬以2017 年的產(chǎn)能為基礎(chǔ)，預計到 2026年將產(chǎn)能增加兩倍，目前的產(chǎn)能項目包括在德克薩斯州泰勒市建設(shè)的價值 170 億美元的新晶圓廠。三星或想通過這些舉措，大力推動擴大前沿工藝的代工服務，從而與臺積電一較高下。
在模擬芯片領(lǐng)域，德州儀器是絕對的龍頭，2021年其模擬IC銷售額為140億美元，占全球19%的市場份額。在看到了模擬芯片市場長期的增長趨勢后，德州儀器開始大規(guī)模擴產(chǎn)。未來，德州儀器將新建4座工廠，主要在謝爾曼進行，該公司計劃今年完成前兩家工廠的建設(shè)，預計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；此外，2021年7月，德州儀器還以9億美元收購了鎂光科技位于猶他州Lehi的一座12英寸晶圓制造廠LFAB。該廠最初是鎂光科技計劃用其生產(chǎn)3D Xpoint存儲芯片，由于鎂光退出3D Xpoint業(yè)務，德州儀器計劃將其改造，用于制造65nm和45nm工藝的模擬和嵌入式芯片，預計將于2023年初開始生產(chǎn)。
功率芯片方面，安森美是最有代表的龍頭之一。根據(jù)安森美的計劃，未來兩年將加大投資力度由6%增加到12%，主要用于擴充300mm晶圓廠的產(chǎn)能和碳化硅供應鏈環(huán)節(jié)，安森美指出碳化硅未來5年內(nèi)的產(chǎn)能將會是現(xiàn)在的1.3倍。此外，為推動未來幾年碳化硅收入的大幅增長，安森美計劃通過收購GTAT擴大設(shè)備和模塊產(chǎn)能，以支持在2022年年底將襯底產(chǎn)能增加四倍以上，到2023年碳化硅收入將超過10億美元。
新增產(chǎn)能預計將在2024年左右逐步釋放，不同領(lǐng)域IDM廠商內(nèi)部分化較大
業(yè)內(nèi)周知，盡管目前各大廠商都在加大資本開支用于產(chǎn)能擴充，但是由于晶圓廠建設(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年左右的時間，因此在時間上我們不僅僅需要關(guān)注今年，還要關(guān)注即將擴產(chǎn)的未來2-3年。
根據(jù)Knometa Research的數(shù)據(jù)，2021年晶圓制造商為應對普遍的短缺，將產(chǎn)能提高了8.6%，達到了25,920萬片/年；2022年，預計產(chǎn)能將同比增長8.7%至28,175萬片/年。此后3年，預計產(chǎn)能增速將逐步放緩，直到2025年增速5%達到34,250萬片/年。
具體產(chǎn)能增長率方面，據(jù)其表示2021年12英寸產(chǎn)能增長10%，預計2022年增長11%，2023年增長8%，2024年增長9%；而在8英寸領(lǐng)域，產(chǎn)能2021年增長6%，預計2022年增長5%，2023年增長3%，2024年增長2%。
2021-2024年8英寸、12英寸產(chǎn)能增長率情況及預測
可能有人會擔心，按照這樣的產(chǎn)能提升速度，芯片代工企業(yè)可能在2024年遇到產(chǎn)能過剩問題，畢竟現(xiàn)在已有消費電子出現(xiàn)產(chǎn)能過剩的情況了。
這種擔心不無道理，不過此問題在大廠擴產(chǎn)前已經(jīng)做了充分的考量了。此前許多大廠已紛紛表示，當前的擴產(chǎn)行為不僅僅是為了緩解短期的芯片短缺問題，更是適應未來長期的市場需求。雖然當下消費電子市場疲軟，但未來高性能運算（HPC）、車用與工控、光伏儲能等領(lǐng)域高速發(fā)展，未來市場對于晶圓需求這塊蛋糕的需求只會越來越大，因此頭部企業(yè)對其長期發(fā)展前景較為看好。
業(yè)內(nèi)人士指出，雖然近日由于消費電子疲軟導致部分IC設(shè)計公司削減了晶圓代工的訂單量或下調(diào)了產(chǎn)能預測，但德州儀器、安森美、英飛凌和意法半導體等歐美模擬和功率IDM廠由于汽車和工業(yè)控制的需求強勁，受市場環(huán)境的影響并不大。當其他晶圓代工廠降低晶圓價格時，這些IDM廠商卻在擴大其晶圓代工訂單，以爭取更多成熟工藝的制品。
以意法半導體為例，公司在2022年Q2業(yè)績說明會上指出，市場對公司產(chǎn)品的需求持續(xù)強勁，第二季度的積壓覆蓋了計劃產(chǎn)能的6-8個季度，根據(jù)產(chǎn)品類型的不同，預定到賬單的價格遠高于平價。尤其在汽車半導體業(yè)務領(lǐng)域，目前積壓的訂單能見度超過18個月，遠遠超過了公司目前和計劃到2023年的制造能力。同時，公司表示汽車方面2023 年的全部產(chǎn)能已售罄。
為了應對市場強勁的需求，意法半導體目前不斷加大資本支出擴建廠房，目前在建的主要有意大利Agrate 300mm(12 吋) 新晶圓廠、意大利Catania 的碳化硅(SiC)工廠以及法國Tours 的氮化鎵(GaN)工廠。公司計劃通過產(chǎn)能的擴建，到2025左右將歐洲工廠300mm（12英寸）整體產(chǎn)能提高一倍，并且將碳化硅晶圓產(chǎn)能提高到2017年的10倍。
不過，與IDM模擬、功率廠商訂單供不應求不同的是，IDM存儲、邏輯廠商現(xiàn)在正面臨量價齊跌，業(yè)績下行的苦惱。
由于受俄烏沖突、通貨膨脹、疫情反復和經(jīng)濟衰退擔憂等影響，消費信心惡化導致消費電子需求已經(jīng)轉(zhuǎn)弱，尤其在個人PC和智能手機領(lǐng)域更為明顯。
三星電子指出，盡管服務器需求保持穩(wěn)健，但由于宏觀問題的影響擴大，對移動等消費產(chǎn)品的需求減弱，導致2022年Q2 DRAM和NAND出貨量低于預期指導。公司擬與客戶的密切合作，通過提高先進工藝的良率以及適當?shù)亩▋r策略來超越市場增長。
而在邏輯芯片領(lǐng)域，英特爾近日發(fā)布了2022年Q2財報，公司營收153億美元，環(huán)比下降16.5%，同比下降22%，這創(chuàng)下了2009年二季度以來單季營收最大同比跌幅，凈虧損達4.54億美元。財報數(shù)據(jù)顯示，第二季度英特爾兩大支柱業(yè)務營收均出現(xiàn)兩位數(shù)下滑，其中PC芯片業(yè)務(CCG)營收77億美元，同比下降25%；服務器芯片相關(guān)的數(shù)據(jù)中心和人工智能業(yè)務(DCAI)營收46億美元，同比下降16%。
英特爾CEO解釋道：“消費端需求的急劇下降讓經(jīng)濟狀況變得更為嚴峻，不僅造成消費市場的變化，而且還讓關(guān)鍵客戶的庫存出現(xiàn)劇烈變動，導致業(yè)務發(fā)生非常劇烈的轉(zhuǎn)變。未來公司將放緩招聘、減少資本支出并放棄非必要業(yè)務，其中包括放棄傲騰存儲芯片業(yè)務，將年內(nèi)資本支出計劃減少40億美元至230億美元！
雖然晶圓廠建廠潮不斷，但由于受上游硅片、設(shè)備等供給因素的影響，在一定程度上制約了晶圓廠產(chǎn)能的擴張。
硅片方面，根據(jù)SUMCO的數(shù)據(jù)，2021年12英寸硅片需求約為750萬片/月，預計未來5年將維持8.4%年的年復合增長率增長，到2026 年全球12 英寸硅片需求有望達1000 萬片/月。但即便如此，由于硅片廠擴產(chǎn)滯后晶圓廠，在供給方面，硅片廠的新增產(chǎn)能未來5年只能維持5.3%的年復合增長率增長，因此全球12英寸硅片供需缺口將持續(xù)存在。
除了硅片外，設(shè)備短缺也是IDM晶圓廠不得不考慮的問題。據(jù)集邦咨詢的數(shù)據(jù)，半導體設(shè)備交期在疫情前約3到6個月，2020年起因疫情導致各國實施嚴格的邊境管制阻斷物流，目前交期被迫延長至12到18個月，其中以DUV光刻機設(shè)備缺貨情況最為嚴重，其次為CVD/PVD沉積及刻蝕設(shè)備等。
在現(xiàn)階段消費電子需求疲弱的市場情況下，擴產(chǎn)進程的延遲反倒抵消了部分對于2023年產(chǎn)能供過于求的擔憂，但部分供給仍然緊張的料件缺貨情況恐怕將再度延長，此時需仰賴各晶圓廠對各終端應用及各產(chǎn)品制程的多元性布局，以平衡長短料資源分配不均的情況和形勢。
總結(jié)：
消費端需求的急劇下降緩解了持續(xù)了兩年的全球芯片短缺問題，目前全球半導體已從全面缺芯轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)性缺芯行情。從擴產(chǎn)周期來看，這一波晶圓廠擴產(chǎn)的產(chǎn)能預計在未來3年左右會持續(xù)釋放，預期到2024-2025年左右，全球芯片供需不匹配的現(xiàn)象將得到明顯緩解。
雖然IDM廠在邏輯芯片的競爭力弱于芯片設(shè)計廠，但在模擬和功率芯片領(lǐng)域卻情況相反。在模擬、功率半導體方面，IDM廠商為技術(shù)和業(yè)務建立了極高的門檻。從長遠來看，高門檻確保IDM廠成為汽車和工業(yè)非消費級應用領(lǐng)域的核心競爭力，這或許是為什么IDM廠能夠在半導體市場的冷靜期內(nèi)積極采取進攻性大舉擴產(chǎn)策略的原因所在。
編輯：ZQY 最后修改時間：2022-09-21
