注:該報告發布于今年一月中,尚沒有考慮俄烏危機的影響。
情況未見好轉
根據麥肯錫半導體產業研究部門所作的調研,所有細分芯片產品的交期繼續增加,目前交期最長的是各類控制器IC,如電源芯片等,其次為分立器件,包括MOSFET和IGBT。
以2021年11月的數據為例,兩者的交期分別達到30周和26.7周,超過半導體產品的平均交期20.5周。控制器IC和分立器件交期增加的加速度也高于其他細分芯片產品和行業平均。
邏輯芯片包括各位微處理器和FPGA產品等雖然交期只有16.3周,排名倒數第二。但是在邏輯芯片這個大類下,各子類芯片的交期分布較大,意味著有的邏輯類芯片產品交期遠遠超過其他子類。
交期變化曲線上尚未看到增速緩和或見頂的跡象,芯片供應形勢并沒有得到根本好轉。結合幾家頭部半導體廠商最新的季度財報,英飛凌和安森美等已反饋2022年產能均已全部定出。今年這些芯片原廠在運營方面的優化和調整對其整個產品的供應情況來說只能是杯水車薪。
不足的供應和超過預期的需求
根據歷史數據,半導體需求量在2014到2019年間平均每年增加3%。在經歷了2018年至2019年初的行業低潮后,2019年半導體產業開始復蘇。按照疫情前的預測, 2020年至2022年的年增長率應該在7%左右。
但是因為疫情帶來需求的先抑后揚,使得供應鏈上各個環節和客戶均增加備貨,以及牛鞭效應帶來的重復下單,使得2022年的半導體需求預期增加25%。這意味著按照歷史數據預測的2022年的半導體總需求量,從等同于0.86億片12寸晶圓,增加到1.08億-1.24億片。
雖然今年半導體行業的IDM和晶圓代工廠努力擴充產能,采取了包括開設新廠,擴充現有晶圓產線,和提高生產率等措施,但是2022年能夠增加的供給仍然十分有限——晶圓總產能也只等同于0.978億片12寸晶圓,不能滿足因為庫存增加和重復下單帶來的需求增長。
同時,考慮到不同的芯片采用的技術和工藝有差別,晶圓廠在切換生產不同的產品的過程中,會損失一些生產時間和部分產能,實際可用的總產能還要下調10%。這意味著半導體產業在2022年可用的實際產能為0.89億片,仍然供小于求。
結構性失衡和中長期前景
從具體的制程節點來看,2022年22-65納米先進制程及部分成熟制程仍然有結構性的供需失衡。此段節點的供應可能只相當于0.18億片12寸晶圓,而需求則可能達到0.28億片,差距超過50%。這意味著傳統燃油汽車、電動汽車、電機驅動與工業控制等應用所需的控制器芯片仍有短缺,這涉及到一些業內廣泛使用芯片產品類型,例如微處理器芯片,電源管理芯片和功率器件的驅動芯片等。
如此大的缺口可能在2023年也不能完全解決。但是反過來說,這段節點中短期內的競爭相對沒有那么激烈,在加上相對尖端制程的成本優勢,22-65納米將成為晶圓廠的 “藍海“。例如,臺積電就表示28納米制程將是2022年晶圓代工的甜蜜節點(sweet spot),而這個制程節點上只有臺積電、臺聯電、格羅方德、中芯和華虹宏力這五家可以大規模提供代工服務。
而90納米以上的傳統制程總體上在2022年將供需平衡(0.60億片的供應對比0.62億片的需求),但是沒有緩沖空間應對黑天鵝事件。這對目前短缺的MOSFET等分立功率器件的供應是一個好消息。但是,在其中的某些細分產品領域,可能仍有局部短缺的潛在風險,需要密切關注。
如果把目光放到2021年至2025年的長期供需變化情況,22-65納米之間的制程節點雖然在中短期內供應不足以滿足需求,但是作為包含甜蜜節點的制程段,預計會得到大量投入,使得供應的增加速度超過需求的增加速度(5% vs. 2%)。
不過因為總量的差別,供應需要一段時間才能趕上。按照麥肯錫給出的數據(2021總量18 vs 28 mwpy, 增加速度5% vs. 2%),以及考慮到庫存增長和重復下單帶來的額外需求總會消失,預測2024-2025年達到供需平衡。
而90納米以上的傳統制程,在2021-2025年供應和需求的增長速度預計都在3%左右,也就是說傳統制程將維持脆弱的平衡。14納米以下的尖端制程則因為只有臺積電、三星和英特爾寥寥幾家代工廠或者IDM可以生產,此段節點的供給增長速度將低于需求的增加速度。
值得商榷的是,麥肯錫判斷16nm將會是未來五年的甜蜜節點,主要理由為16nm下單位晶體管的生產成本最低。而其他業內人士則認為28nm技術節點作為采用平面型(Planer)晶體管的最后一代節點,提供的性價比更高。這將決定二線晶圓廠的資本投資方向,對涉及節點代工產能的增加速度產生此消彼長的影響。
半導體的各類細分產品在去年底還呈現交期增加的情況。由于供應鏈各環節庫存增加和重復下單,預計2022年半導體產能仍然不能滿足需求,尤其是22-65納米制程段。而90納米以上則達到脆弱平衡,部分傳統制程產品還會有所短缺。
2023年短缺會因為產能增長的速度較快而得到緩解,最終預計在2024年達到某種總體平衡但局部失衡的狀態。麥肯錫的這份產業分析報告沒有考慮到俄烏危機的影響,也在關于甜蜜節點的判斷上沒有得到業內人士的一致認同,讀者和行業從業者們需要仔細觀察。