晶圆代工是半导体产业的重要一环,晶圆代工业的发展在很大程度上决定着半导体业界的基本态势。2022年,因全球持续性的芯片产能紧张,以及芯片在汽车行业的应用不断增长,有关分析认为:2022年,成熟制程工艺代工的生产和盈利水平将进入上长升通道。
以下为科闻社特约分析师崔华伟的分析文章《2022年晶圆成熟制程工艺代工生产和盈利进入上升通道》全文:
全球半导体代工产能过去四十年由美国、日本向中国台湾集中
过去近四十年,台积电引领和驱动的半导体代工行业蓬勃发展,全球半导体代工产能由美国、日本向中国台湾集中。上世纪八十年代,台积电成立标志着纯晶圆代工模式的诞生,“Fabless+Foundry”模式降低了芯片行业的技术门槛和资本要求,推动高通、博通、英伟达等一批优秀芯片设计厂商快速成长,同时也引领联电、世界先进、中芯国际等一批企业进入晶圆代工领域。与此同时,受制于高昂的研发、建设、运营成本,叠加淡季生产线空转造成的较大浪费,IDM 厂商一度承压,毛利率与 ROE 处于低位。
随着摩尔定律的发展逼近物理极限,技术跃迁难度大、成本高,以及受“Fabless+Foundry”模式高盈利、灵活等优势启发,IDM 厂纷纷转向 Fab-Lite 模式,将特殊制程外的标准型产品委外晶圆代工,进一步提升运营效率。TI 将逻辑和嵌入式 IC 生产外包给联电等,英飞凌将标准型功率半导体外包世界先进等,逻辑 IC 外包台积电、联电等,瑞萨持续将 28nm 及以下的成熟制程产品外包给台积电等代工厂。过去十年,受益于 IDM 外包比例的提高及高速发展的 Fabless 公司代工需求,台积电引领和驱动的代工行业蓬勃发展,全球半导体代工产能由美国、日本向中国台湾集中。
成熟工艺代工盈利承压、以致工厂无动力增加投资
但是随着半导体技术和制程工艺的不断突破,过去几年间,成熟工艺代工盈利承压,以致工厂无动力增加投资。成熟制程主要用来制造中小容量的存储芯片、模拟芯片、MCU、电源管理( PMIC)、模数混合、传感器、射频芯片等。过去,除台积电和三星角逐先进制程代工外,以中国大陆为例,中芯国际、联电、世界先进、华虹等晶圆代工厂商主要以成熟制程代工为主,在IC设计公司兴起前,承接IDM商的非特殊工艺的、标准型的、较为低端的产品,IDM企业议价能力较强,叠加受制于台积电激进的设备折旧制度,成熟工艺代工盈利承压,净资产收益率一度低迷,2020年平均净资产收益率仅为10.8%,远低于先进工艺代工厂台积电的29.6%。因成熟工艺过去盈利水平较低,全球代工厂商无动力增加投资,据Omdia数据,2010 年至2020年期间全球8英寸晶圆代工厂产能的年复合增长率仅为3%。但此轮缺货中 ,MCU、显示驱动 IC(DDIC)、PMIC及功率分立器件等成熟工艺产品短缺十分严重,代工厂几近满载运行,而这些芯片的交期延长和价格上涨已经对汽车、消费电子等下游客户的正常生产及终端出货产生了一定负面影响。
缺芯、涨价驱动、IDM 厂商重新加速资本开支
新冠疫情的爆发冲击了全球半导体供应链体系,受市场供需格局失衡芯片短缺、IDM委外代工厂涨价等多重因素驱动,故此,2021年IDM 厂商纷纷宣布建厂扩产计划,2021年11月17 日德州仪器于业绩会宣布已拟定长期发展规划,将在德州兴建12 寸新晶圆厂;2021年6月24日意法半导体于业绩会宣布在意大利米兰兴建12寸晶圆厂;英飞凌计划2022年增加50%投资以应对全球半导体需求的增长,此前已在德国和奥地利增设12寸晶圆厂;英特尔计划在美国亚利桑那州用约 200亿美元新建两座晶圆厂。
IDM加大资本开支,显然有助于产品供应与优化、提升制造环节盈利能力。以TI为例,随着新投资的晶圆厂RFAB2和Lehi在2022年下半年和2023年初开始陆续投产,产能扩张、生产结构优化。预计全球主要IDM毛利率将从20年的41.1%提升至21-23年的52.7%/53.4%/53.2%,净资产收益率水平进一步优化,由20年的19.3%提升至 21-23 年的26.4%/31.9%/33.8%。
成熟制程工艺需求增加、生产和盈利进入上升通道
在上述背景下,2022年,成熟制程工艺需求端将保持稳定成长动能,碳中和进一步推动了工业设备、汽车工业的半导体需求,新能源车等系统厂商推动电源管理芯片、MCU、驱动 IC、传感器等成熟制程芯片需求持续向好,此外 AIoT 也带来了更多的无线芯片和微控制器需求,行业重心将会从手机、电脑和电视等过去以数字 IC 为主的产品转向以模拟 IC 需求为主的领域,这些包括电源管理和 CIS 在内的模拟芯片在未来带来庞大的机会。
就当前局面看,成熟制程市场依旧供应吃紧,定价权转到代工厂,成熟代工盈利水平改善。产能紧缺叠加IDM价格提升带动,晶圆代工价格不断攀升,台积电宣布2002年的成熟制程代工价上调 20%;台积电和世界先进先后宣布 2Q22 代工涨幅 10%;联电宣布2022年1 月与3月单季双涨,主流28nm 制程将冲上3,200美元新高,联发科等客户陆续签订长约,成熟制程的订单能见度持续乐观。随着ASP明显提升,成熟工艺代工厂毛利率明显改善,2021年成熟制程毛利率已经提升至33%,2022 年将持续提升,预计超过35%,达到历史高位。
在庞大的市场需求下,主要代工企业重新进入“提价- 净资产收益率提升-扩产”的再扩张阶段。2021年,最紧缺的芯片集中在以28nm制程为主的成熟制程芯片,这使得台积电罕见地在大陆南京厂扩增28nm 制程生产线,2021年10月14日,台积电于法说会正式宣布将在日本熊本县投资22/28nm制程晶圆厂。根据联电法人说明会,联电 2021 年的资本支出预计达到23亿美元,创下放弃先进制程研发以来最高纪录,联电也携手大客户签下长约,扩充在台南科学园区的12 英寸厂 Fab12A 的P5 及P6 厂区产能。联电P5扩产的1万片产能公司预计今年第二季度到位,P6的2.75 万片产能预计2023年第二季度陆续投产。此外中芯国际在北京兴建了 28nm 制程晶圆厂,还在上海、深圳建设新产线。成熟制程扩产周期需要 3~6个月时间,2022、2023 年产能会持续提升。随着2023年成熟制程产能陆续开出,预估成熟工艺代工厂产品结构持续优化,ASP 持续提升。