美股掘金 | 供需失衡的半导体行业,何时得以供需平衡?

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缺芯问题最早或将于22年下半年得到缓解

作者 | 昨辰

数据支持 | 勾股大数据(www.gogudata.com)

从去年下半年开始,“缺芯”便一直困扰着半导体业内人士,下游各大客户苦不堪言:各大晶圆厂纷纷涨价涨价,使得下游成本不断攀升;有些客户因芯片缺货而停产停工,营收锐减;就连苹果这样一家在供应链管理方面堪称教书级别的典范,也不得不应对芯片短缺带来的影响.....而在这其中,尤以欧洲汽车供应链受影响最严重——随着在全球范围内对芯片需求的激增,欧洲汽车供应链在过去一年中已经崩溃。现在,让我们来捋一捋缺芯的关键所在,进而研究「缺芯何时能得到缓解」这个问题。

缺芯源于供需失衡

缺芯缺产能的底层逻辑是芯片供给小于需求。从21年开始,全球半导体的供给进入瓶颈期,而伴随着下游需求的爆发式增长,导致半导体行业出现严重缺货。

从需求角度来看:疫情爆发后,宅家人数激增,相应的智能设备(游戏机、智能手机、智能家电等)需求量飙升;新一轮超级创新周期兴起,5G、物联网、数据中心、云计算、高性能计算、新能源汽车、无人驾驶等的基础,都离不开半导体。在信息革命和能源革命等的推动下,相关行业对半导体的需求都达到了一个顶峰,且会随着时间的推移而呈几何倍数增长。

从供给角度来看,晶圆制造厂建设投产周期长,晶圆制造的资金和技术壁垒高耸,g2贸易摩擦打乱了原有的半导体供应链合作模式等原因,使得供给无法在短时间内扩大;另外,从6月份开始,受疫情影响,占全球半导体封测产能13%的马来西亚延长封锁时间,这将持续冲击汽车和服务器的供应链。

新晶圆制造厂从建立到投入生产的周期大概为两年。因此,即使是去年下半年因缺芯而开始着手扩建新厂,头部晶圆厂商(如联电、中芯国际等)预期最快也要到22年才能释放新的产能,而台积电的大批量产能预期在23年后才能逐步落地。因此,即使当下所有晶圆厂不眠不休地满载产能,也无法在短时间内满足激增的需求。今年8月初,晶圆代工龙头台积电便宣布其7nm、5nm家族制程产能满载,22年下半年量产的3nm制程已被英特尔、苹果预订一空,而随着高通、英伟达明年回归台积电制程的安排,台积电的订单将会进一步激增。

此外,在以资金、技术和人才密集型著称的半导体业内,晶圆制造的资金和技术壁垒是其中最高的,再加上半导体行业领域的马太效应,这就使得有能力参与其中的企业屈指可数,后进者难以在业内生存,更加剧了供给的难度。

全球芯片封测14%的产能位于马来西亚,尤其是德州仪器(TI)、意法半导体(STM)、安森美(ON Semi)及英飞凌(Infineon)等来自美欧IDM厂的产能。受新冠疫情影响,马来西亚封测工厂6月开始实施部分封锁,9月为止的平均产能利用率仅47%,严重影响全球汽车和新能源汽车的生产,导致下游厂商继续超额下订PMIC、MOSFET及MCU,所以不断传出晶圆短缺的消息。后端供应商对此的预期是:马来西亚的芯片产能在11、12月可能会有明显改善。

晶圆代工产能吃紧,各路人马各显神通

今年3月份,中芯国际与深圳合作发展中芯深圳,项目投资额约23.5亿美元(折合人民币约为153亿元),重点生产28nm及以上的新品制程,预期于22年开始生产。

4月份,台积电宣布在未来三年投入1000亿美元大举扩产以增加芯片产能,并于Q2着手提高5nm工艺的产出,月产能年底最多提升至 15 万片晶圆;英特尔宣布将斥资200亿美元在米帝亚利桑那州新建两家芯片工厂,同时向外部客户开放晶圆代工业务;三星自掏腰包为联电添购400台机台,大手笔助力联电扩产;联电计划扩充南科厂28纳米月产能1万片,资金支出金额将较去年的10亿美元大增50%达15亿美元规模;米帝表示将出资500亿美元补贴芯片产业,并联合日韩共议芯片供给问题以求出路。

5月份,韩国计划10年打造「K-半导体带」,三星计划2030年资本支出增加30%,达1510亿美元,而SK海力士则承诺斥资970亿美元扩建现有设备,并计划斥资1060亿美元在龙仁市建设四个新工厂;台积电核准28.87 亿美元资本支出,预计提升中国南京厂的28 纳米制程月产能2 万片;联电宣布将与8 家客户共同携手,藉由全新双赢合作模式,扩充南科12 吋厂Fab 12A P6 厂区产能。

6月份,台积电宣布计划在日本建立首家12英寸晶圆厂;英特尔就是否在德国巴伐利亚设立晶圆厂进行谈判。

7月份,德州仪器宣布将以9亿美元收购美光科技公司的犹他州Lehi 300mm晶圆厂,以提高产能;英特尔考虑以300亿美元收购美国晶圆代工厂商格芯(GlobalFoundries);台积电最终决定在日本建立第一家使用28nm技术的芯片工厂,将于23 年运营,并通过大陆南京厂28纳米扩建案,由原每月4万片产能上修至10万片,增幅高达1.5倍,为近七年在成熟制程上最大手笔的扩充案。

8月份,台积电董事会批准了175.72亿美元的资本拨款,用于包括安装先进技术能力、工厂建设、第四季度研发资本投资和持续的资本支出,并评估到德国设厂的可能性;三星电子计划三年内投资240万亿韩元(折合2056.4亿美元)以扩大半导体等领域的影响力。

9月份,台积电计划在高雄以7nm切入建造6家工厂,业界评估总投资额将高达数千亿元,最快2023年启动;英特尔计划进军汽车芯片代工,10年砸800亿欧元赴欧设厂;三星投资170亿美元,或将在米帝得州泰勒市落地第二座晶圆厂;AMAT宣布推出将第三代半导体从6英寸晶圆生产升级至8英寸晶圆,使得每片晶圆产出倍增的技术;格芯(格罗方德半导体)将把2021年汽车芯片产量翻倍,同时与高通签署协议,将合作提供先进的5G RF前端产品。

台积电在车载半导体方面的研究,有助于缓解当下汽车领域的芯片短缺问题。据IHS Markit 数据,20年台积电生产了全球约 70%的 MCU 芯片。而在Q2业绩电话会议上,台积电方面表示21年上半年关于MCU(微控制器,主要用于汽车)的产量较去年同期增长了30%,21年全年预计会将MCU的产量提高近60%,以缓解全球汽车业芯片短缺的问题。因此,主流汽车MCU的供需失衡将在21年底得到缓解,而IDM(如意法半导体、瑞萨、恩智浦)生产的精选高端MCU仍将短缺。

由于芯片产能吃紧,头部晶圆厂纷纷扩建扩产。据SEMI统计,全球半导体制造商将在今年底前开始建设19座新晶圆厂,22年再另外建设10座。尽管预测明年即将开工的晶圆厂为10座,但也不排除后续还有芯片制造商宣布新建项目,因此,29是一个相对保守的数字。这29座晶圆厂当中,15座为代工厂,月产能达3-22万片晶圆 (约当8吋),存储器厂4座,月产能达10-40万片晶圆 (约当8吋)。当新建厂房全部投产之后,月产能将增加13-66万片晶圆 (约当8吋)。根据Gartner 的数据,全球晶圆代工厂的产能有望在 21年和22 年分别增长 8% 和 7%。中芯国际宣布另一项位于上海的 12 英寸晶圆厂计划(每月最多 10 万片晶圆),表明代工厂商的资本支出计划仍然激进。

由于新晶圆制造厂的建设投产周期约为两年,这也就意味着对于相关半导体设备的采购需求将在22年左右逐步放量(相关晶圆厂也可能提前采购)。未来数年内,这29座晶圆厂的设备支出预计将超过1400亿美元,这将持续推动半导体设备市场的增长。

缺芯之下,台积电代工业务全线涨价

全球芯片大缺货,让台积电的订单成为硬通货:在苹果一次性下单一亿片芯片后,台积电原材料供应商直接爆出猛料,台积电的订单已满载到24年。在芯片代工商普遍上调代工价格的情况下,台积电最终还是提高了其代工价格。

8月初,传台积电通知客户,从8月份开始将12英寸晶圆LCD显示驱动芯片的代工价格提高15%-20%。

8月9日,台积电28nm代工价格先前略微调涨后,下半年将暂停调涨报价,以维系长期的客户关系。

8月24日,传台积电上调40nm及以上制程报价,以防客户超额预订。预计明年Q1之前,台积电28nm报价维持在2800美元水平。另外,台积电计划冻结22nm制程报价,以维护客户关系。

8月25日,台积电通知客户全面涨价20%且立即生效,当日上线生产和已下单的产品均在涨价之列。

8月26日,IC设计厂商证实台积电全面涨价。此番涨价,7nm及以下的先进工艺涨价10-15%,其余成熟制程成熟工艺涨价20%。

结语

9月15日,大摩发研报表示,整体逻辑半导体需求可能被高估,已看到智能手机、电视及电脑半导体需求转弱,LCD驱动IC、利基型内存,及智能型手机传感器库存会有问题,预计台积电及力积电等代工厂最快今年Q4相关订单将遭到削减。

尽管智能手机、电视及电脑半导体需求转弱,但汽车和服务器芯片的供给仍受到影响,被压抑的需求可能会在今年年底释放,而一旦马来西亚的疫情有所缓和,全球汽车和服务器芯片的供应在很大程度上便可以恢复。

另外,5G、数据中心、协议云、高性能计算、工业互联网、物联网、新能源汽车等多个领域对半导体的需求或将持续放量,对于半导体的需求会只增不减。综上,大摩的报告证明了逻辑半导体需求已基本得到满足,但并未提及其他领域的供需关系如何,笔者持续看好半导体未来十年的大发展。

缺芯问题最早或将于22年下半年得到缓解。根据文中所述,新晶圆制造厂建设周期约两年,头部晶圆厂商(如联电、中芯国际等)预期最快也要到22年才能释放新的产能,而台积电的大批量产能预期在23年后才能逐步落地。因此,从当下来看,缺芯问题最早或将于22年下半年得到缓解。

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