集成電路關乎國家信息安全的命脈,其進口額是石油進口額的兩倍,雖然中國大陸涌現(xiàn)了一批優(yōu)秀的半導體企業(yè),但與世界巨頭相比相差不少。而晶圓代工在半導體產(chǎn)業(yè)鏈中的中流砥柱,是代工廠商給了芯片“生命”。
晶圓代工市場保持增長
據(jù)預測, 2019年全球晶圓代工市場約627億美元,占全球半導體市場約15%。預計2018-2023年晶圓代工市場復合增速為4.9%。
開創(chuàng)專業(yè)分工模式,晶圓代工廠在半導體產(chǎn)業(yè)鏈中越來越重要。隨著半導體制造規(guī)模效應的凸顯,以及技術和資金壁壘的提升,IDM模式下的廠商擴張難度加大,沉沒成本提高。目前垂直分工模式成為了行業(yè)的發(fā)展趨勢,半導體新進入者大多采用Fabless模式,同時有更多的IDM公司如AMD、NXP、TI等都將走向Fabless或Fablite模式。
在晶圓代工的支持下,IC設計廠迅速崛起。據(jù)悉, 2009-2019年IC設計行業(yè)的收入復合增速為8%, IDM行業(yè)的收入復合增速為5%。IC設計的繁榮興起與先進制程的資本、技術密度提升,使得以臺積電為代表的晶圓代工廠在半導體產(chǎn)業(yè)鏈中扮演越來越重要的角色。
2020年晶圓代工市場重返增長,0.016micron、0.032micron為當前收入占比最高的節(jié)點。據(jù)統(tǒng)計,2019年全球晶圓代工收入627億美元,增速為-0.2%,預計2020年增速回到8%。結構上,收入貢獻最大的為0.016micron( 12/14/16nm),達到97億美元;其次為0.032micron( 22/28/32nm),達到86億美元。10nm預計26億美元,7nm預計85億美元。臺積電2019年收入為346億美元,占比達55%。
據(jù)統(tǒng)計,從產(chǎn)能分布角度而言, 2019年全球晶圓代工等效8寸片年產(chǎn)能為7838萬片,其中0.18micro達到1363萬片,其次65nm達到982萬片,45nm達到882萬片,32nm達到80萬片。
據(jù)預測,先進制程的占比會迅速提高,其中部分現(xiàn)有制程的產(chǎn)線通過設備升級成先進制程產(chǎn)線。全球晶圓代工市場以晶圓廠所在地劃分,全球晶圓代工前三大區(qū)域分別為中國臺灣、中國大陸、韓國。臺灣占比達到66%左右,并在先進制程導入和新型產(chǎn)業(yè)趨勢下引領行業(yè)發(fā)展。大陸處于追趕角色,比重正在持續(xù)提升,從2017年的9.0%提升至2023年的12.9%。韓國三星持續(xù)加大投資,因此韓國的份額也保持略有增長。
2019年中國大陸晶圓代工市場約2149 億元,大陸集成電路向“大設計-中制造-中封測”轉(zhuǎn)型, 大陸的設計、 制造將起航。2018年中國大陸集成電路產(chǎn)業(yè)繼續(xù)保持快速增長,規(guī)模達到6531.4億元,同比增長 20.7%,預計到2020年突破9000億。中國大陸集成電路產(chǎn)業(yè)結構將繼續(xù)由“小設計-小制造-大封測”向“大設計-中制造-中封測”轉(zhuǎn)型,產(chǎn)業(yè)鏈逐漸從低端向高端延伸,產(chǎn)業(yè)結構更趨于合理。
國內(nèi)晶圓代工“兩頭在外”,工藝制程差距2-3代
作為技術及資本密集型行業(yè),晶圓代工行業(yè)集中度達到了空前的地步。自中芯國際2000年成立開始,中國大陸在半導體制造領域一直追趕,但目前差距仍然十分明顯。據(jù)統(tǒng)計,2019年第二季全球晶圓代工市場市占率排名前三分別為臺積電、三星與格芯,臺積電更是豪取全球幾乎半數(shù)市場份額。
目前大陸晶圓代工企業(yè)和本土設計公司在產(chǎn)值方面出現(xiàn)嚴重的不匹配。局限主要體現(xiàn)在兩方面:
1、從產(chǎn)能端來看,“兩頭在外”現(xiàn)象嚴重,本土晶圓制造代工廠給國外設計公司做代工,國內(nèi)設計公司也依靠海外代工廠去制造芯片。
據(jù)悉,2017年大陸整個晶圓代工產(chǎn)業(yè)規(guī)模為440億元,其中本土晶圓代工規(guī)模370億元,外資在國內(nèi)設立晶圓代工廠產(chǎn)業(yè)規(guī)模為70億元。中國本土IC設計公司占據(jù)中國本土晶圓代工營收規(guī)模中的190億元,占比高達51%。2017年中國IC設計公司對晶圓產(chǎn)值需求約671億元,中國本土晶圓代工廠提供給本土IC設計公司的產(chǎn)能按照產(chǎn)值僅滿足28.3%,還存在481億元的晶圓代工缺口,“兩頭在外”現(xiàn)象十分顯著。
在晶圓代工工藝方面,目前國內(nèi)晶圓代工廠在特色工藝領域同國外晶圓代工廠差別不大,基本能滿足國內(nèi)設計公司要求,同時也承接了大規(guī)模海外設計公司的需求。國內(nèi)晶圓代工廠難以滿足國內(nèi)設計公司對主流工藝(16nm及以下)和高性能模擬工藝的需求。
2、從制程端來看,與海外巨頭有2-3技術代的差距。本土IC設計公司近年來設計工藝逐漸向90nm以內(nèi)節(jié)點發(fā)展,2017年設計公司采用0.13um節(jié)點占比53%,2018年90nm及以下節(jié)點制程的需求將超過0.13um,至2025年中國設計公司70%會用到90nm以內(nèi)制程。而大陸目前最先進的工藝制程為28nm,僅有中芯可提供,第一代FinFET 14nm技術進入客戶驗證階段,而全球最領先的臺積電則已向5nm進軍。與英特爾和三星對比,代表大陸最先進水平的中芯在量產(chǎn)14nm與其有近5年的時間差距。
據(jù)悉,28nm是中芯和臺積電技術差距的拐點。90nm中芯落后臺積電1年,65nm落后2年,40nm落后3年,28nm整整落后6年,技術差距呈增大趨勢。28nm之后的先進制程,中芯和臺積電的差距越來越小,14nm落后臺積電3.5年,比原計劃提前了半年,10nm及以下預計落后3年。