最近的半導(dǎo)體行業(yè)，沒(méi)有什么話題比缺貨更能引起共鳴。受8英寸晶圓產(chǎn)能持續(xù)緊張影響，MOSFET、驅(qū)動(dòng)IC、電源管理IC等元器件紛紛傳來(lái)漲價(jià)消息。而自從iPhone 12上市后，芯片缺貨風(fēng)波更是在消費(fèi)類電源領(lǐng)域大肆擴(kuò)散，蔓延到了TWS藍(lán)牙耳機(jī)領(lǐng)域，市場(chǎng)對(duì)于TWS耳機(jī)的強(qiáng)勁需求也加劇了主控芯片和相關(guān)觸控芯片缺貨的情況。

日前芯片代工廠商力積電董事長(zhǎng)黃崇仁表示，目前晶圓產(chǎn)能已緊張到不可思議，客戶對(duì)產(chǎn)能的需求已達(dá)恐慌程度，預(yù)估明年下半年到2022年下半年，邏輯、DRAM市場(chǎng)都會(huì)缺貨到無(wú)法想象的地步。

黃崇仁的話并非危言聳聽(tīng)，據(jù)《電子工程專輯》姊妹媒體《國(guó)際電子商情》報(bào)道，全球晶圓代工產(chǎn)能供不應(yīng)求，包括臺(tái)積電、聯(lián)電、世界先進(jìn)、力積電等代工廠四季度訂單滿載。今年10月中旬，芯謀研究首席分析師顧文軍還在微博上發(fā)文披露，一芯片設(shè)計(jì)公司老總，為了拿到產(chǎn)能竟給代工廠的高管下跪。

晶圓代工產(chǎn)能供不應(yīng)求，部分代工廠也在按照供需關(guān)系調(diào)漲價(jià)格。11月26日，中芯國(guó)際回應(yīng)投資者提問(wèn)是否對(duì)8英寸晶圓代工提價(jià)時(shí)就曾表示，現(xiàn)有客戶訂單將按已簽訂合同進(jìn)行，新客戶、新項(xiàng)目則由雙方協(xié)商確定價(jià)格，該公司也會(huì)通過(guò)優(yōu)化產(chǎn)品組合來(lái)提升平均晶圓價(jià)格。

有分析認(rèn)為，在晶圓擴(kuò)產(chǎn)設(shè)備先行背景下，明年全球晶圓代工產(chǎn)能擴(kuò)張確定性高。根據(jù)SEMI數(shù)據(jù)，未來(lái)四年晶圓產(chǎn)能擴(kuò)張將延續(xù)，至2024年每月晶圓產(chǎn)能將增長(zhǎng)35%。

在2020 ICCAD會(huì)議期間，《電子工程專輯》和《國(guó)際電子商情》記者采訪了臺(tái)積電（中國(guó)）副總經(jīng)理陳平博士，以及聯(lián)華電子（UMC）旗下和艦芯片制造(蘇州)公司銷售副總經(jīng)理林偉圣，了解到了本次大缺貨背后的真相，以及兩家Foundry龍頭對(duì)今后兩年市場(chǎng)及工藝趨勢(shì)的看法。

臺(tái)積電：越來(lái)越多客戶選擇先進(jìn)工藝，缺貨是三個(gè)因素疊加

臺(tái)積電（中國(guó)）副總經(jīng)理陳平博士

今年在新冠肺炎疫情和中美貿(mào)易摩擦的雙重壓力下，全球經(jīng)濟(jì)面臨挑戰(zhàn)，但半導(dǎo)體行業(yè)卻異?；鸨?，尤其是晶圓代工廠。以臺(tái)積電為例，2020年前九個(gè)月的營(yíng)收相比去年同期有了31%的成長(zhǎng)，第四季度也持續(xù)了這種景象，預(yù)計(jì)全年將實(shí)現(xiàn)30%以上的成長(zhǎng)。

半導(dǎo)體行業(yè)已多年未有如此幅度的成長(zhǎng)了，距離上次是十年前，彼時(shí)剛從金融危機(jī)恢復(fù)。但對(duì)這個(gè)幅度的成長(zhǎng)，臺(tái)積電有所準(zhǔn)備，“我司去年做今年規(guī)劃的時(shí)候，確實(shí)有所預(yù)期?！标惼秸f(shuō)到。

當(dāng)前全球?qū)Π雽?dǎo)體的需求大大增加，以智能手機(jī)為例，雖然看來(lái)總出貨量并無(wú)顯著變化，但每一部手機(jī)里用到的芯片數(shù)量卻增長(zhǎng)了很多。臺(tái)積電根據(jù)這些科技信息量化了產(chǎn)能預(yù)期，但仍無(wú)法完全滿足目前火爆的市場(chǎng)需求。而在先進(jìn)工藝上，臺(tái)積電也進(jìn)展不錯(cuò)，5納米不僅順利量產(chǎn)，而且因5納米而新增的客戶，比7納米剛進(jìn)入量產(chǎn)的時(shí)候還多，而3納米會(huì)更多，可見(jiàn)大家對(duì)先進(jìn)工藝的渴望還在逐年遞增。

對(duì)于2020年下半年以來(lái)的嚴(yán)重缺貨情況，陳平認(rèn)為是由三個(gè)因素疊加造成的。

第一個(gè)因素，即使不發(fā)生新冠、禁運(yùn)這類突發(fā)事件，今年的半導(dǎo)體需求也很旺盛。2016年以后移動(dòng)計(jì)算的拉動(dòng)作用雖有所弱化，但是近年來(lái)隨著5G、AI以及IoT的發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)芯片的需求正又在迅速提高，一個(gè)普及計(jì)算(Ubiquitous Computing)的時(shí)代正在來(lái)臨。

第二個(gè)因素，上半年因疫情很多地區(qū)物流阻斷，OEM上半年無(wú)法正常備貨，另外各類遠(yuǎn)程辦公、教育，以及數(shù)據(jù)中心擴(kuò)容造成各類終端市場(chǎng)的需求猛增，所以到下半年，市場(chǎng)的需求在晶圓代工廠這個(gè)環(huán)節(jié)被放大，而缺貨的情形進(jìn)一步造就了市場(chǎng)恐慌，讓大家激進(jìn)囤貨，以比正常庫(kù)存天數(shù)1.5倍甚至2倍的規(guī)劃來(lái)建庫(kù)存以尋求供應(yīng)安全。

第三個(gè)因素，是由地緣政治和與之引起的產(chǎn)業(yè)鏈移動(dòng)所造成的。對(duì)于數(shù)字芯片廠商來(lái)說(shuō)，由于本來(lái)就大都在晶圓代工廠生產(chǎn)，即便供應(yīng)鏈發(fā)生平移對(duì)全球總產(chǎn)能需求來(lái)說(shuō)不會(huì)有太大變化。但是對(duì)模擬廠商影響較大，因?yàn)閭鹘y(tǒng)模擬IDM大廠很多在美國(guó)。以往由于模擬器件種類多單價(jià)低的特點(diǎn)決定了大部分OEM不輕易冒險(xiǎn)更換供應(yīng)商。但這次由于地緣政治原因許多中國(guó)OEM選擇轉(zhuǎn)向亞洲的fabless，而fabless用的是foundry生產(chǎn)，這在對(duì)代工廠產(chǎn)能需求上帶來(lái)了較大影響。

陳平表示：“三件事情疊加起來(lái)就讓產(chǎn)能缺得很離譜。至于多久水分會(huì)擠掉？擠掉以后水位在哪兒？這都是要持續(xù)關(guān)注的?！钡珦?jù)陳平預(yù)測(cè)，即便是擠掉了水分，需求仍然旺盛，因?yàn)檫@個(gè)水位是在原本就很高的需求上疊加的，所以消除時(shí)間會(huì)比較長(zhǎng)。

臺(tái)積電一直基于產(chǎn)品類型進(jìn)行分類 “例如，幾年前如果要預(yù)估IoT類芯片什么時(shí)候起來(lái)，可能還估不出來(lái)，因?yàn)椴恢廊绾伟l(fā)生？在哪里發(fā)生？但今年的市場(chǎng)讓我們看到一些以前預(yù)期會(huì)起來(lái)的芯片真真實(shí)實(shí)地起來(lái)了?！标惼教岬?，今年的訂單產(chǎn)品分布跟以前不一樣，智能手機(jī)芯片的量沒(méi)有減少，比例卻在下降，原因是其他類型的芯片訂單增加了。這也印證了對(duì)即將會(huì)進(jìn)入普及計(jì)算時(shí)代的預(yù)期。

2020年沸沸揚(yáng)揚(yáng)的美國(guó)制裁華為事件，令大家都想知道，要建立一條不含美國(guó)技術(shù)的產(chǎn)線，難度在哪里？究竟有多難？

陳平曾經(jīng)是工藝工程師，在美國(guó)頂尖的實(shí)驗(yàn)室做工藝研發(fā)多年。他認(rèn)為半導(dǎo)體工藝是一門非常強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)的科學(xué)，“一個(gè)科學(xué)家一輩子可能也搞不清楚里面所有的科學(xué)原理，需要很多人共同配合做產(chǎn)品、做實(shí)驗(yàn)、分析數(shù)據(jù)?！惫に嚬こ處煻加幸粋€(gè)共同的經(jīng)驗(yàn)， 即選對(duì)了設(shè)備，你離成功就近了；選錯(cuò)了設(shè)備，你就會(huì)很辛苦。因此選擇生產(chǎn)設(shè)備是工藝研發(fā)中很重要的一環(huán)。由于設(shè)備是設(shè)備廠商基于全球最頂尖的技術(shù)研發(fā)生產(chǎn)的，其中不少確實(shí)來(lái)自美國(guó)，所以要建一個(gè)完全不含美國(guó)技術(shù)的高質(zhì)量產(chǎn)線是有相當(dāng)?shù)奶魬?zhàn)的。

半導(dǎo)體技術(shù)依賴人才的培養(yǎng)。陳平表示不太同意國(guó)內(nèi)大學(xué)沒(méi)有培養(yǎng)足夠半導(dǎo)體人才的說(shuō)法。以他的個(gè)人經(jīng)歷為例，他在國(guó)內(nèi)大學(xué)本科讀的是電子系，碩士是射頻，到了美國(guó)讀博士才進(jìn)入半導(dǎo)體相關(guān)專業(yè)。“半導(dǎo)體是一門綜合性的學(xué)科，除了微電子專業(yè)學(xué)生外，國(guó)內(nèi)大學(xué)培養(yǎng)的化工、材料、物理，機(jī)械學(xué)生都可以成為半導(dǎo)體人才。即便做芯片設(shè)計(jì)的，也不一定要在大學(xué)里就是學(xué)設(shè)計(jì)，只要有好的基本素養(yǎng)且愿意學(xué)習(xí)，成為專業(yè)的人才也很快?！?/p>

和艦芯片：解決產(chǎn)能問(wèn)題，要分8英寸和12英寸來(lái)看

和艦芯片制造(蘇州)公司銷售副總經(jīng)理林偉圣

聯(lián)華電子創(chuàng)立于 1980 年，是中國(guó)臺(tái)灣第一家集成電路公司，1995年轉(zhuǎn)型為晶圓代工服務(wù)。今年是聯(lián)華電子成立40周年，他們?cè)?017年宣布了一個(gè)重大的業(yè)務(wù)決策，就是放棄 12納米以下先進(jìn)工藝投資，專注特色工藝。據(jù)悉，今明兩年聯(lián)華電子會(huì)繼續(xù)擴(kuò)增28與22納米產(chǎn)能，作為聯(lián)華電子子公司，聯(lián)芯與和艦芯片將很大程度上承擔(dān)起產(chǎn)能擴(kuò)增的任務(wù)。

談到今年的缺貨潮，林偉圣認(rèn)為主要原因是第一供應(yīng)鏈安全，過(guò)去兩年美國(guó)方面的技術(shù)封鎖，所以為了保證未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間有芯片可用，國(guó)內(nèi)系統(tǒng)廠商在今年下半年備貨時(shí)把供應(yīng)鏈安全放在了第一位，在操作庫(kù)存時(shí)采取比較大膽的做法。

第二是新冠肺炎的影響。整個(gè)東南亞和印度等地加工鏈條變得不穩(wěn)定，而中國(guó)大陸的加工鏈條是最健全的，海外的加工訂單也在今年回流。這塊的需求很大，只是回流進(jìn)來(lái)的訂單給晶圓代工環(huán)節(jié)造成了壓力，大家積極備貨，擴(kuò)充產(chǎn)能一時(shí)半會(huì)跟不上。

第三個(gè)點(diǎn)是終端應(yīng)用驅(qū)動(dòng)，最明顯就是被5G帶起來(lái)的各種應(yīng)用設(shè)備。由于華為高端芯片制造受阻，國(guó)內(nèi)其他手機(jī)廠商們都認(rèn)為自己可以取而代之，獲得市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)地位，所以在下單備貨上也都是大手筆。

從目前客戶的下單狀況看，林偉圣預(yù)測(cè)需求會(huì)延續(xù)到明年，明年上半年還是屬于比較緊張的狀態(tài)。各個(gè)不同工藝節(jié)點(diǎn)都有不同需求，比如8英寸的電源管理IC和MCU，尤其是MCU的產(chǎn)能短缺嚴(yán)重，“我們也感受到系統(tǒng)廠商給的壓力?！?2英寸的狀況和今年疫情有關(guān)系，大家呆在家里的時(shí)間變久了，發(fā)現(xiàn)需要更新的設(shè)備多了，智能家居、電視、手機(jī)、平板電腦的需求都上來(lái)了。這一波換機(jī)潮還在延續(xù)，尤其是針對(duì)筆記本電腦的需求仍在增長(zhǎng)。海外方面，圣誕節(jié)的備貨已經(jīng)完畢，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)目前的備貨主要是為了春節(jié)市場(chǎng)，在備貨力度上也比往年強(qiáng)得多。

如何擴(kuò)產(chǎn)以解燃眉之憂？林偉圣認(rèn)為要分8英寸和12英寸來(lái)看，8英寸的晶圓廠如果有機(jī)會(huì)，買下整個(gè)工廠更合適。因?yàn)橐?英寸既有工廠擴(kuò)充產(chǎn)線，一是設(shè)備取得不易，二是目前八寸平均售價(jià)，無(wú)法反映新建八英寸廠的投資報(bào)酬率；?12英寸線，以增加28納米和22納米的產(chǎn)能為主。

另外在八英寸產(chǎn)品迭代到12寸，也是可以紓解八英寸的緊缺，以電源管理IC的發(fā)展為例，發(fā)展分三個(gè)檔次：從低壓到30V、30-100V以及100-700V。對(duì)應(yīng)市場(chǎng)的規(guī)模，低壓到30V占60%，30-100V接近22%，100-700V接近18%。在工藝節(jié)點(diǎn)上也分三個(gè)檔次，第一個(gè)是8英寸的0.25微米或0.35微米，這也是用得最多的，第二個(gè)是0.11到0.18微米，第三個(gè)是90納米或50納米。在驅(qū)動(dòng)工藝的迭代，就是芯片的數(shù)字部分所占面積，如果小于30%，0.25-0.35微米就夠了，30-60%是用0.11-0.18微米，增加到60%就需要12英寸。國(guó)內(nèi)大部分電源管理芯片都是0.25-0.35微米工藝，有的已經(jīng)做到0.11-0.18微米，這部分都是8英寸，而海外歐美公司已經(jīng)在研發(fā)12英寸的55納米BCD工藝，去做高端的電源數(shù)字化芯片。
編輯：hfy