晶圆制造内资占比降至27%,内资芯片龙头仅排名第三
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国产半导体发展在矛盾的市场环境中踩下了油门。近年半导体国产替代浪潮刺激着大量玩家蜂拥而入,从半导体材料、设备一路蔓延到芯片设计、晶圆制造及封测,都回响着国产替代的口号,前景一片大好。
但疫情三年以来,全球半导体供应链的混沌与危机也在持续蔓延,进一步辐射到国内半导体产业,狠狠敲打着每一家企业和投资人的心。半导体产业已然处于资本大环境收缩的风暴眼中。
在这个矛盾时刻," 贪婪 " 还是 " 恐惧 "?是赤裸裸摆在每一个玩家面前的难题。
如果我们从融资数据中寻找答案—— IT 桔子统计数据,集成电路(IC)行业的投融资规模正在逐年攀升,投资事件和融资规模已从 2018 年的 312 起、670.88 亿元,增长至 2021 年的 543 起、1255.99 亿元。这是第一个历史新高。
从行业角度看,市场研究机构 IC Insights 报告预测,2022 年全球半导体行业资本开支有望达到 1904 亿美元(约 12017 亿人民币 ) ,同比增长 24%。这是第二个历史新高。
制造芯片的原料是沙子,在经过提纯之后,将多晶硅放入石英坩埚中加热熔解,拉制成单晶硅棒,然后切片、抛光就得到了硅圆片,这相当于制作芯片的地基。
制作好的硅片,在表面均匀涂抹好光刻胶,进入晶体管制作环节,接下来就是对晶圆进行光刻,被光照的部位光刻胶发生变化,通过显影液的化学反应,被光照的光刻胶溶解,之后利用化学原理进行刻蚀,完了进行薄膜生长、抛光、离子注入等,以此类推,重复以上步骤,就能够制作好我们想要的晶体管。
在布线环节,还是不断重复光刻、刻蚀、薄膜生长、抛光、清洗等步骤,将基板上的晶体管连接起来,像修房子一样搭出一个复杂的集成电路,这是芯片制造的核心部分。
将制作好的晶圆进行切割划片,将其从晶圆上取下,经过封装、检测,一块芯片就基本制作完成了。
芯片制造通俗的理解就是修房子,土地相当于硅片,地基相当于晶体管,上面的楼层相当于晶体管连接的电路,楼层的高低反映集成电路的复杂程度,从硅片到芯片大约需要1000多道工序。
制作一个晶体管并不难,难的是将几十亿个甚至上百亿个晶体管集成在指甲盖大小的芯片上,单个晶体管比头发丝还要小几千倍。
2021年,国产半导体正热,但在中国大陆排名靠前的十大芯片制造企业中,有五家都是英特尔、三星、SK海力士、台积电、联电等国际芯片制造巨头在中国大陆设立的子公司。这使得它们所生产的“国产”芯片,与人们普遍理解成“由中国本土企业自主研发生产制造”的“国产”概念稍有区别。
近日,在美国参议院的听证会期间,美国共和党籍参议员Rick Scott指责英特尔于中国设有工厂,并希望其关闭厂区并撤离中国。英特尔CEO帕特·基辛格(Pat Gelsinger)则回应称,如果英特尔想要成为全球最大的半导体供应商,就必须加入中国。
在华建厂也并非英特尔一家公司特有的做法,三星、SK海力士、台积电、联电这些国际巨头在中国大陆开设子公司、建厂的时间都已有近20年历史。
近年来,这些国际芯片巨头不断加码在中国的企业,其中国大陆子公司甚至比国产半导体玩家发展得更快、更好。
根据中国半导体行业协会集成电路分会理事长叶甜春此前的演讲,2016年-2020年中国大陆前十大晶圆制造企业中,内资企业销售收入的整体占比从44%降低到了27.7%,而余下的份额均由外企、台企贡献。
本文将梳理这些国际芯片巨头在中国大陆的制造、封测布局。
一、晶圆制造内资占比降至27%,内资芯片龙头仅排名第三
在芯片的国产化趋势下,中国半导体行业在销售额和晶圆厂建设上都取得了很大的成绩。
中国半导体行业协会的数据显示,2020年,我国集成电路产业的销售额达到8848亿元,其中集成电路制造业近年保持着23%的增长率,在2020年营收达到了2560亿元。根据国家统计局数据,2021年我国集成电路产量增长了33.3%。
除了产能,在晶圆厂建设方面,中国的增长速度也领先于欧美、韩国、日本等地区。据国际半导体产业协会(SEMI)报告,中国预计将在2021年和2022年新建16座晶圆厂,其中中国大陆将新建8座晶圆厂,高于美洲的6座、欧洲+中东的3座、日本的2座和韩国的2座。
近年来,随着产业分工更加精细化,半导体产业以市场为导向的发展态势愈发明显。从生产环节来看,制造基地逐步靠近需求市场,以减少运输成本;从产品研发来看,厂商可以及时响应用户需求,加快技术研发和产品迭代。
我国作为全球最大的半导体消费市场,半导体封测经过多年发展在国际市场已经具备较强市场竞争力,而在集成电路设计和制造环节与全球领先厂商仍有较大差距,特别是半导体设备和材料。
SIA 数据显示,2020 年国内厂商在封测、设计、晶圆制造、材料、设备的全球市占率分别为 38%、16%、16%、13%、2%,半导体材料与设备的国产替代重要性日益凸显。
进入 21 世纪以来,5G、人工智能、自动驾驶等新应用的兴起,对芯片性能提出了更高的要求,同时也推动了半导体制造工艺和新材料不断创新,国内外晶圆厂加紧对于半导体新制程的研发,台积电已于 2020 年开启了 5nm 工艺的量产,并于 2021 年年底实现3nm 制程的试产,预计 2022 年开启量产。
此外台积电表示已于 2021 年攻克 2nm 制程的技术节点的工艺技术难题,并预计于 2023 年开始风险试产,2024 年逐步实现量产。随着芯片工艺升级,晶圆厂商对半导体材料要求越来越高。
目前部分终端需求仍然强劲,晶圆代工厂产能利用率维持历史高位,预计全年来看结构性缺货状态依旧严峻。据 SEMI 于 2022 年 3 月 23 日发布的最新一季全球晶圆厂预测报告,全球用于前道设施的晶圆厂设备支出预计将同比增长 18%,并在 2022 年达到 1070亿美元的历史新高。由于半导体材料与下游晶圆厂具有伴生性特点,本土材料厂商将直接受益于中国大陆晶圆制造产能的大幅扩张。
受益于成熟制程旺盛需求及大陆地区稳定的供应链,大陆晶圆厂快速扩产。根据 SEMI 报告,2022 年全球有 75 个正在进行的晶圆厂建设项目,计划在 2023 年建设 62 个。2022 年有 28 个新的量产晶圆厂开始建设,其中包括 23 个 12 英寸晶圆厂和 5 个 8 英寸及以下晶圆厂。分区域来看,中国晶圆产能增速全球最快,预计 22 年 8 寸及以下晶圆产能增加 9%,12 寸晶圆产能增加17%。
随着下游电子设备硅含量增长,半导体需求快速增长。在半导体工艺升级+积极扩产催化下,半导体材料市场快速增长。据 SEMI 报告数据,2021 年全球半导体材料市场收入达到 643 亿美元,超过了此前 2020 年 555 亿美元的市场规模最高点,同比增长 15.9%。