美國將拿下超10%先進工藝份額，中國大陸僅有1%

2023-11-13 來源：國際電子商情

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隨著生成式AI在今年年初爆火，到現(xiàn)在各行各業(yè)都在聚焦AI應(yīng)用。眾所周知，AI芯片使用先進制程工藝，先進制程的芯片采用12英寸及以上尺寸的晶圓片，可能大家更傾向于認為，市場上先進制程芯片的數(shù)量肯定很多，但真實情況卻又并非如此。

在近日的“MTS2024存儲產(chǎn)業(yè)趨勢研討會”上，集邦咨詢資深研究副總經(jīng)理郭祚榮從全球晶圓代工趨勢出發(fā)，對未來AI的應(yīng)用做了趨勢分析。單從數(shù)量上來，AI芯片在先進制程芯片中的占比并不高，但從產(chǎn)值來看，AI芯片的產(chǎn)值非常高。

同時他也指出，在先進制程方面，美日將快速發(fā)展。預(yù)計到2027年，美國將有超過10%的占比，日本也將達到3%的占比，而中國僅有1%。

全球晶圓代工產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及趨勢

·2023年全球代工產(chǎn)業(yè)營收下滑12.5%

對半導(dǎo)體代工行業(yè)而言，2023年是極其嚴峻的一年。從營收的角度來看，2023年全球半導(dǎo)體代工產(chǎn)業(yè)營收下滑12.5%，主要受通貨膨脹因素的影響，大家的消費力度不足，對電子產(chǎn)品的需求減弱。

在眾多負面因素之下，仍然存在一些亮點：預(yù)計到2024年，全球晶圓代工產(chǎn)業(yè)將增長6.4%(上圖左邊紅折線)。郭祚榮指出，該預(yù)估主要建立在臺積電營收的基礎(chǔ)上。從臺積電的角度來看，目前該公司的訂單開始回流，其先進工藝訂單在好轉(zhuǎn)。

再看不同區(qū)域的晶圓代工大廠2024年的營收預(yù)期(右邊餅圖)：來自中國臺灣的晶圓代工廠(臺積電、世界先進、聯(lián)華電子等)將占據(jù)全球68%的市場份額，其中臺積電以一己之力“拿下”全球60%的份額。郭祚榮針對該數(shù)據(jù)評價道，此后中國臺灣晶圓代工市場的占比會逐年減少，因為一些國家/地區(qū)在邀請臺積電去海外設(shè)廠，將在一定程度上降低臺灣地區(qū)的占比。

臺積電在全球晶圓代工行業(yè)地位如何？為了能更具體地分析，郭祚榮還列舉了一組去掉了臺積電營收的對照數(shù)據(jù)。上圖左邊的黃色折線圖去掉了臺積電的營收，在沒有臺積電的情況下，2023年全球晶圓代工行業(yè)YoY%將降低16.6%，預(yù)計2024年的增長只有1.1%；在有臺積電的情況下，2023年全球晶圓代工行業(yè)的營收YoY%只降低12.5%，預(yù)計2024年增長6.4%(上圖左邊紅色折線)。

實際上，兩組數(shù)據(jù)的差距主要由最先進制程帶來，雖然先進制程芯片數(shù)量占比并不高，但是它帶來的產(chǎn)值非常大，臺積電包攬了大部分先進制程芯片訂單，這確立了其在全球晶圓代工領(lǐng)域舉足輕重的地位。

郭祚榮認為，在2023-2024年期間，主要有四個因素在影響全球半導(dǎo)體市場。比如，通貨膨脹，期間電子產(chǎn)品的需求降低，無形之中給半導(dǎo)體代工帶來了壓力，內(nèi)存、閃存都會受到一定程度的影響；AI芯片的崛起，預(yù)計到未來的5-10年內(nèi)，AI應(yīng)用會滲透到大家的日常生活；出口管制，可能引進產(chǎn)品/設(shè)備需要通過審查，但原則上只要引進的產(chǎn)品/設(shè)備合規(guī)，只要等上2-3個月就能夠通過審查；在地化生產(chǎn)，未來十年半導(dǎo)體區(qū)域化特征會更加明顯，美國、日本、德國等國都在邀請臺積電設(shè)廠并給予補貼，各國都希望建立半導(dǎo)體代工生態(tài)鏈。

·AI、車用需求維持行業(yè)增長

目前，終端需求在緩慢復(fù)蘇，其中電動汽車(主要是自動駕駛汽車)和AI服務(wù)器有較好的增長趨勢，兩者預(yù)計在近兩至三年時間內(nèi)均將有兩位數(shù)的增長。具體來看，AI服務(wù)器預(yù)計2023年增長37.7%，2024年將增長38.7%；自動駕駛汽車2023年增長29.5%，2024年將增長27.2%。

而智能手機、筆記本電腦、平板、電視等應(yīng)用的表現(xiàn)并不好，受新冠疫情過后需求減少，再疊加通貨膨脹的因素，這些應(yīng)用再過去兩年出現(xiàn)了負增長。但值得注意的是，到明年全球半導(dǎo)體代工將增長6.4%，以上細分應(yīng)用的需求也將復(fù)蘇，預(yù)計會有小幅度增長。

·8英寸產(chǎn)能利用率逐步回升

在終端需求逐漸復(fù)蘇背景下，全球8英寸晶圓產(chǎn)能利用率也在逐步回升。目前，8英寸的占比在半導(dǎo)體代工行業(yè)不算太大，但很多關(guān)鍵零部件(比如MOSFET、IGBT等)都使用8英寸晶圓。郭祚榮認為，2023年Q4會是最近12個季度中，8英寸晶圓產(chǎn)能利用率最低的一個季度，臺積電的8英寸產(chǎn)能利用率不足60%，而聯(lián)電、三星的產(chǎn)能利用率甚至不到5成。

在上圖可以看到，即使在2023年Q4這樣慘淡的行情中，HHGrace(華虹宏力)的8英寸產(chǎn)能利用率也達到近80%。郭祚榮分析稱，這也伴隨了半導(dǎo)體區(qū)域化發(fā)展的跡象。之前中國的一些代工廠在國外投片，但現(xiàn)在漸漸把產(chǎn)能轉(zhuǎn)移至國內(nèi)。不過，他也強調(diào)說，上圖的折線只顯示了8英寸的產(chǎn)能利用率，并未顯示具體的產(chǎn)能數(shù)據(jù)?！耙患夜镜漠a(chǎn)能規(guī)模也會影響到產(chǎn)能利用率，目前HHGrace的8英寸產(chǎn)能約為10萬片/月，而臺積電、SMIC(中芯國際)的投片規(guī)模大概在20至30萬片/月。相比之下，后兩者的產(chǎn)能利用率達到高位會更有難度?！?/span>

·12英寸產(chǎn)能利用率逐步上行

在12英寸晶圓部分，從今年第四季度來看，產(chǎn)能利用率開始漸漸回暖。因為很多產(chǎn)業(yè)需要3nm、5nm、7nm的先進制程芯片，這些芯片主要使用12/16英寸晶圓生產(chǎn)，所以2023年Q4有4家——臺積電、安世半導(dǎo)體、中芯國際、聯(lián)華電子——的產(chǎn)能利用率都維持到近8成。

力積電、三星電子的12英寸，在2023年Q4產(chǎn)能利用率不足7成。其中，三星在全球晶圓代工行業(yè)排名第二，它雖具有很好的工藝，但芯片良率不如臺積電，導(dǎo)致其產(chǎn)能利用率不高。

再從長遠來看，2023年Q4到2024年Q4期間，預(yù)估全球12英寸的產(chǎn)能利用率將陸續(xù)回暖，比如臺積電將提升6%，聯(lián)華電子提升8%，整個半導(dǎo)體代工都在復(fù)蘇中。

供給分析與區(qū)域競爭

·臺積電年資本支出超過300億美元

在供給分析與區(qū)域競爭部分，郭祚榮先分享了全球十大代工廠的資本支出。他指出，資本支出會隨行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r的變化而變化，近兩年整個行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r并不好，因此其資本支出也會有下降，無論是8英寸還是12英寸，其產(chǎn)能利用率都沒有達到100%，所以也就不需要新增產(chǎn)能。

單從資本支出來看，臺積電的資本支出明顯高出其他家許多。根據(jù)上面的柱狀圖：臺積電2022年的資本支出為362億美元，2023年的則預(yù)計為326億美元，而觀察其他家的年資本支出，除了三星超過100億美元之外，其余企業(yè)均未超過100億美元。

在此背景下，2023年的年資本支出YoY%預(yù)計為-4.3%，到明年該數(shù)字將降到-8.4%。郭祚榮也補充表示，資本支出降低也不完全是壞事，“它原則上是產(chǎn)能開不出來，會讓價格各更快回穩(wěn)，產(chǎn)能利用率更快回升?！?/span>

·2022-2027年全球晶圓廠產(chǎn)能分布版圖

8英寸和12英寸產(chǎn)能的差距到底在哪里？目前，12英寸是整個半導(dǎo)體行業(yè)的重中之重， 2022-2027年期間，預(yù)計平均復(fù)合增長率(CAGR)為7.4%，而同一時間段內(nèi)的8英寸年復(fù)合增長率僅有1.4%。

其主要原因在于，很多半導(dǎo)體設(shè)備廠不再生產(chǎn)8英寸設(shè)備，目前在市場流通的只是二手8英寸設(shè)備，甚至還有一些代工廠為了擴張產(chǎn)能，選擇去蓋12英寸工廠，但還是采用8英寸技術(shù)。

也許大家會覺得，先進制程芯片占整個半導(dǎo)體的比重很高，可能達到4-5成。實際上，2022至2027年期間，先進制程與成熟制程的比例維持在3:7的水平。雖然兩者在數(shù)量上會一直提升，但是兩者的比例不會有太大的變化 (上圖左邊柱狀圖所示，深藍色部分是先進制程，淺藍色部分是成熟制程)。

再看全球各地區(qū)的投片量(右邊圓餅圖)，內(nèi)圈是2022年的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，外圈是對2027年的預(yù)估?？梢钥闯?，中國臺灣2027年的占比有降低，主要是臺積電等代工廠在海外擴產(chǎn)；中國大陸以成熟制程為主，其占比從2022年的24%將拉升到2027年的28%。

·2022-2027年全球先進與成熟工藝版圖占比

先進工藝和成熟工藝的差別到底在哪？上圖左邊的圓餅圖代表最先進的制程,中國臺灣先進制程的占比在2022年將近80%，預(yù)計到2027年會降到60%。出現(xiàn)這種變化的主要原因，并非中國臺灣的成熟制程將變多，而是臺積電在海外擴產(chǎn)的原因，未來幾年臺積電海外工廠將陸續(xù)達產(chǎn)。

與此同時，美國在先進制程方面“橫空出世”，2022年該國在先進制程方面并無太多建樹，預(yù)計到2027年則會有超過10%的占比，其中大部分占比由臺積電貢獻。另外，日本也在先進制程方面有突破，到2027年將出現(xiàn)3%的占比。日本是現(xiàn)在的半導(dǎo)體材料大國，在40多年前也曾是半導(dǎo)體制造大國，日本政府希望借由區(qū)域競爭重新奪回往日殊榮。

在成熟制程部分，有兩個地區(qū)有較大的變化——中國臺灣的比重會持續(xù)降低，從2022年的49%，將降到2027年的42%；中國大陸的比重會從2022年的29%，拉升到2027年的33%。對于半導(dǎo)體代工而言，先進制程與成熟制程都很重要，區(qū)別在于不同的應(yīng)用需要不同工藝的芯片。

·臺積電、三星、英特爾先進工藝路線圖

在全球主要代工廠的工藝路線圖部分，郭祚榮以臺積電、三星、Intel三家公司為例。

目前，臺積電已經(jīng)進入3nm工藝。比如，今年蘋果的A17芯片，明年Intel部分型號的CPU都采用了臺積電3nm技術(shù)，預(yù)計到2025-2026年會有更多企業(yè)采用臺積電3nm。與此同時，到2025年臺積電將開始做2nm芯片，屆時其工藝也逐漸轉(zhuǎn)向GAA制程，2026年之后將推出1.4nm(A14)，走向更先進的制程。

三星計劃在2024年做3GAP(3nm工藝),到2025年將做SF2，2026年做SF2P，2026年之后做SF1.4。郭祚榮評價說，在先進工藝方面，三星在努力追趕臺積電，但無奈目前其客戶并不多。工藝的改善、良率的進步，建立在晶圓制造商與客戶共同合作的基礎(chǔ)上，但三星在先進制程上的訂單數(shù)量不如臺積電，即使原則上其工藝還不錯，但在生意層面上與臺積電仍有差距。

英特爾的20A/18A采用3nm工藝，20A和18A其實屬于同一個工藝和技術(shù)。只不過，20A僅供英特爾、IBM自己的CPU使用，等這部分的技術(shù)成熟之后，英特爾會開放18A為客戶代工，這兩者是一樣的技術(shù)，只是采用不同的命名。

·2027年AI芯片占比8%，但產(chǎn)值非常高

2023年以來，受生成式AI爆紅影響，AI服務(wù)器也跟著走紅。可能會有人認為，現(xiàn)在AI服務(wù)器數(shù)量占比一定非常高，但今年AI服務(wù)器在整個服務(wù)器大品類中的數(shù)量占比只有9%。即使到了2026年，其占比也只有16%左右。

從晶圓代工角度來看，2022年AI芯片只占先進制程芯片的4%，到2027年該數(shù)值將增長到8%。雖然AI芯片的數(shù)量占比并不高，但是其產(chǎn)值卻非常高——具體來看，8英寸晶圓平均每片硅片的價格大概為300-500元美金；12英寸成熟制程晶圓的價格差距在三千至五六千不等，但在目前AI芯片用得最多的12英寸先進制程晶圓，其每篇硅片的價格在15,000-25,000美金。即使AI芯片的占比并不高，但它使用的硅片單價最高，所以其對半導(dǎo)體的貢獻也很大。

·自研AI芯片需求，催生新代工模式

AI會為晶圓代工產(chǎn)業(yè)帶來哪些機會？從早期單純的晶圓代工，到后面會往服務(wù)方向走。最傳統(tǒng)的晶圓代工廠的業(yè)務(wù)模式是，芯片設(shè)計廠(比如英偉達、AMD等)的研發(fā)人員在設(shè)計好芯片之后，將訂單委托給臺積電、三星等代工廠，整個過程是把設(shè)計變成實體，最終賣給下游的客戶。

自研AI芯片已經(jīng)逐漸成為一種趨勢。需要這些芯片的公司(比如云端企業(yè))沒有芯片設(shè)計公司那樣的資源，但它又想自研AI芯片，此時它的選擇有兩種，第一種是內(nèi)部建立研發(fā)團隊，第二種是與芯片公司合作。

例如，美國的谷歌、亞馬遜、Meta、微軟，中國的百度、阿里巴巴、騰訊、字節(jié)跳動，這些企業(yè)開始尋求Design Service的服務(wù)。它們?nèi)フ也┩?、Marvell、聯(lián)發(fā)科等公司合作開發(fā)IC，因為這些IC設(shè)計公司與代工廠有長期的合作，通過這種渠道可幫助前者取得更好的代工價格。郭祚榮相信，在AI需求爆紅的推動下，未來會形成新的商業(yè)模式。

其實，AI不僅能帶動先進制程獲利，也能讓成熟制程分到一杯羹。因為AI應(yīng)用的功耗很大，它需要很多電源管理芯片，在OSAT廠商，比如Amkor、日月光、矽品也都能受益于AI應(yīng)用。