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芯片,举足轻重到底有多重?

2022-09-14 15:40:58 美通社 阅读:
近几年,芯片成为全球瞩目的焦点。新冠疫情导致的供应链危机,以及汽车智能化的快速发展,让芯片的价格持续暴涨。同时,由于众所周知的原因,中美两国在半导体芯片领域不断加大投资。而美国利用在半导体技术方面的优势,也在不断用政策手段限制中国芯片行业的发展。在这种大背景下,中国企业能否在半导体芯片领域有所突破,打破美国的技术垄断?各国在半导体领域的投资热潮,会不会导致产能过剩?

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《对谈》是美通社的深度访谈栏目,邀请媒体和业内专家,讨论行业热点话题。NE0ednc

本期《对谈》,我们请到了半导体领域的资深人士,一起探讨半导体产业的现在和未来。NE0ednc

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本期嘉宾:黄艳,飞凯材料(股票代码:300398)资深市场总监NE0ednc

1、半导体对国家经济发展举足轻重

全球君:最近几年,更多的人了解到半导体对一个国家经济发展举足轻重的作用。那么可以具体从几个方面谈谈吗?NE0ednc

黄艳:自从1947年第一支晶体管被贝尔实验室制造出以来,半导体行业得到了突飞猛进的发展。在这个信息飞速发展的时代,电子产品已成为国计民生的重要发展支撑。NE0ednc

在集成电路技术发展初期,其作为重要的国家战略资源,在军事技术中有广泛应用。再先进的武器装备失去其中关键的集成电路,就只能成为听不到、看不见、打不着的花架子。半导体技术很快从军用领域外溢到民用领域,深刻地影响了大众的日常生活。受益于晶体管技术的发展,从1960年代开始,晶体管收音机取代了笨重、耗电、昂贵的电子管收音机,走入了普通中国人的家庭,以至于晶体管收音机被很多人直接称为"半导体"。如今,半导体芯片的集成度已经发展到很高的水平。一个麒麟9000芯片中,已经集成了超过上百亿个晶体管。而当初一个晶体管收音机中可能只有三到五个晶体管。NE0ednc

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近两年来,因为众所周知的原因,华为麒麟系列芯片无法正常生产,刚刚推出的mate50系列手机也只能搭载高通的4G芯片。在2022年,电动汽车和燃油汽车的交付也因为缺芯的问题延迟。NE0ednc

半导体对于当今中国的影响直观地体现在我国的进出口逆差上。据海关总署统计,2021年我国集成电路进出口额同比增长25.7%至5863.4亿美元,其中,出口同比增长32%至1537.9亿美元。进口同比增长23.6%至4325.5亿美元,保持进口额最大的单一商品地位。集成电路贸易逆差同比增长19.4%至2787.7亿美元,较2020年扩大了453亿美元。作为全球最大的芯片进口国,且集成电路产品贸易逆差持续扩大,强化集成电路产业基石作用显得愈发迫切。NE0ednc

2、半导体行业并非只有“芯片"制造

全球君:大多数人对半导体的了解恐怕也仅限于"芯片"。您可以以对半导体领域整体的行业分工做一个简单的介绍吗?NE0ednc

黄艳:半导体行业从整体上可以分成三个环节,从上游到下游分别是设计开发、代工制造和封装测试。NE0ednc

芯片设计公司为半导体产业界提供集成电路芯片设计开发实现服务。在半导体行业,一般把仅从事芯片设计,没有其他制造、封测业务的公司称为Fabless或者Design House。比如国外的高通、博通、英伟达等公司,和国内的华为海思、汇顶科技等公司。而既有设计开发服务,又有晶圆制造业务的公司,一般被称为IDM公司。其包括英特尔、三星、意法半导体等。NE0ednc

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由于集成电路设计行业分工的细化,还出现了提供为某些特定功能提供成熟可靠的IP方案的IP授权公司,比如ARM;以及提供电路设计与仿真工具的EDA设计软件提供商:Synopsys, Cadence, 以及Mentor Graphics等企业。NE0ednc

30年前,台积电开创专业芯片代工模式后,半导体产业的主流模式由以IDM独立完成芯片设计、芯片制造和封装测试的模式,转变晶圆代工厂专注于中段的芯片制造,与封装测试企业协力为芯片设计企业交付产品的模式。NE0ednc

代工制造和封装测试是重资产环节,涉及到包括硅片、靶材、光刻胶、高纯试剂、电子特气等原材料,以及晶圆制造设备、封装设备和辅助检验设备等。NE0ednc

目前我国的封装测试企业已经达到世界先进水平,芯片设计企业处于快速发展阶段,但是代工制造和国际领先水平尚有差距。NE0ednc

3、芯片需求覆盖90纳米—5纳米制程

全球君:很多消费者通过智能手机了解到了5纳米、3纳米等芯片制造工艺的名词。在半导体行业中,对芯片不同纳米的需求量是怎样分布的?NE0ednc

黄艳:以中芯国际为例,2021年中芯国际来自90纳米以下制程的晶圆代工业务营收比例为62.5%。其中,55/65纳米技术的收入贡献比例为29.2%,40/45纳米技术的收入贡献比例为15%,FinFET/28 纳米的收入贡献比例为15.1%。从应用领域来看,智能手机类应用收入占晶圆代工业务营收的32.2%。消费电子类应用、智能家居类应用、其他应用类收入分别占晶圆代工业务营收的23.5%、12.8%、31.5%。NE0ednc

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作为比较,台积电2021年来自90纳米以下制程的晶圆代工业务营收比例为87%,其中65纳米技术的收入贡献比例为5%,40/45纳米技术的收入贡献比例为7%,28纳米的收入贡献比例为11%,16纳米的收入贡献比例为14%,7纳米的收入贡献比例为31%,5纳米的收入贡献比例为31%。对于台积电而言,大部分客户都停留在7nm。5nm以下大客户只有苹果、联发科、高通、AMD、英伟达、谷歌、特斯拉等大企业。7nm和5nm的产品包括CPU、GPU、AI、加密货币芯片、网络通信、5G、自动驾驶等芯片。NE0ednc

可以看出,受制于3nm制程昂贵的设计和制造费用,突飞猛进的制程军备竞赛有放缓的趋势。客户和市场始终在寻找性能和成本的最佳平衡点,而不是盲目地探索集成电路的微缩极限。虽然高端市场会逐渐被10nm、7nm等工艺占据,但是受益于单位芯片成本优势,40nm、28nm等节点并不会很快退出。NE0ednc

4新冠疫情和通胀等多重因素导致"缺芯"

全球君:"缺芯"是这两年的热点话题,您能谈谈"缺芯"的具体原因是什么?NE0ednc

黄艳:我们观察到的近两年,有两波"缺芯"的浪潮:第一波是从2020年新冠疫情开始,手机、安防、汽车等行业均出现芯片缺货的情况。第二波是在2021年,碳中和政策加持下,电动汽车行业发展迅猛。以MCU(包括发动机ECU、传动系统ECU、底盘/安全气囊ECU)、防抱死制动系统(ABS)、高级驾驶辅助系统(ADAS),电源管理等汽车芯片短缺为主的缺芯情况。NE0ednc

从宏观上来看,自2020第二季度开始,疫情导致全球半导体产业链产能利用率下滑、远程办公/线上教育的强劲需求带动2020年计算机/服务器相关芯片出货显著提升,半导体产能恢复进度落后于需求。NE0ednc

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但是从2021年开始,美国引领的一波全球通胀,消费电子的热潮很快变寒潮,此时消费电子芯片的备货在2021年底已经到达历史高位。而汽车电动化/网联化/智能化渗透率的提升对芯片的需求凸显,各fab端对汽车产能配置不足,自然灾害和事故等因素加剧了芯片短缺状况。比如2021年2月,美国得克萨斯州出现罕见寒冷天气,造成了三星、恩智浦、英飞凌等公司在当地的晶圆厂部分减产或停产;同月,日本福岛东部海域发生7.3级地震,影响了信越化学、SUMCO、瑞萨、铠侠、索尼等半导体材料及晶圆代工厂生产;2021年3月,瑞萨日本茨城工厂因为电线短路发生火灾,包含12英寸汽车MCU产线,影响了对日产、本田、斯巴鲁等整车厂的供货。NE0ednc

芯片的周期性短缺以及结构性短缺,经过放大传导消费市场,造成了消费者对于"缺芯"的最直观的印象。NE0ednc

5、中国半导体行业面临的难题和突破口

全球君:随着中美之间在高科技领域的竞争越来越激烈,中国大陆近年来对半导体芯片领域的投资热情高涨。而美国对中国的技术限制也越来越多。那么,未来中国在半导体的哪些细分领域会面临难题,又在那些领域能取得突破?NE0ednc

黄艳:目前看来,我们国内在细分领域面临的难题在于高性能、大算力、复杂系统的芯片的设计以及制造,如HPC、GPU以及车规级 MCU、记忆体等。NE0ednc

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由于目前的科技行业受国际关系的影响,最大的风险会在高端fab(14nm以下)产能扩张的限制。目前EUV光刻机,及EDA对国内部分企业禁运,就是这些风险的体现。NE0ednc

随着芯片供应链-材料设备本土产业化的进展,我们的产业还会在窗口期内快速发展,存储Dram在2022年实现了19、17nm的量产突破,以及3D NAND 128层的量产,化合物半导体全链也会快速成长,中国未来5-10年有机会诞生一批像镁光、英飞凌这样的行业领袖。NE0ednc

6、"缺芯-扩产-产能过剩-削减产能"是行业特性

全球君:近期,因电子产品需求下降,英伟达、镁光、英特尔、AMD等美国大型半导体企业都纷纷发布业绩预警。而同时,美国、欧洲、韩国、日本、中国大陆和台湾地区都在进行大规模的半导体项目投资。这种情况持续下去,会不会在几年后,导致全球半导体行业产能过剩?NE0ednc

黄艳:芯片作为新型的工业粮食,产业景气度和经济的环境是息息相关的。和原油,钢铁类似,芯片的需求和经济周期紧密挂钩。这个行业是一个天然的周期性行业,因为产能增加一般需要2年时间,但是需求增长一来,半年就能起来,供不应求-缺货-涨价,缺货的制造企业会扩产,但扩产很快使得产能过剩,导致整个行情变差,变成了一个波峰和波谷明显的行业。每5-6年经历一次"缺芯-扩产-产能过剩-削减产能"的周期。NE0ednc

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本来芯片行业在2018年到2019年处于衰退周期中,正常到2020年的时候,芯片还会处于下行周期。但疫情导致2020在线办公有个超级需求,而今年因为消费疲弱,电子产品和手机全年出货会减少15-20%,CINNO Research数据显示,2022年第一季度,国内IC设计厂商平均存货周转天数增至192天,较2021年第一季度增加约58天。全球fab的产能结构正在由消费类向工控、汽车方向偏移。NE0ednc

类似的周期性过剩的情况会每三五年来一次,长期看,全球芯片需求侧仍将稳步增长,国内特别是汽车芯片、高端工控、6G应用的高端需求(28nm以上制程)会长期支撑产能扩张。NE0ednc

责编:Demi
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