3月8日,一则消息引发半导体行业震动:全球总代工市场规模2022年迎来连续第三年超过20%的增长,中国大陆纯晶圆代工厂的市场规模在2026年将达到8.8%。
实际上,看似大的进展恰恰反映了当下中国半导体产业面临相对落后的现状。
作为制造业大国,我国对半导体的需求向来有增无减,而从近几年的局势来看,限制进口、国内产能无法满足需求等无不为国内市场带来巨大的不确定性。
人们很难不做想象——8.8%的市占率仍比较小,增速也很缓慢,如果接下来一段时间内,再受到市场大波动等“不可抗力”,中国芯片国产替代之路更是难上加难。
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半导体国产路走到哪一步了?
据统计,去年我国集成电路进口数为6355亿个,同比增长16.9%;进口额约4400亿美元,占所有进口额的16%,同比增长25.6%。出口和生产方面,2021年我国集成电路出口数为3107亿个,同比增长19.6%,出口额为1537.896亿美元,同比增长32%;生产集成电路3594.3亿块,同比增长33.3%。
另一方面,芯片平均进口额为0.69美元,而出口金额仅为0.495美元,相较之下暴露出国内出口芯片的低端,由此也凸显加强国内高端芯片生产制造的重要性。
从整个市场环境来看,IC Insights发布报告显示,全球晶圆代工市场份额继2019年下降后,在2020年实现了21%的强劲反弹,并在2021年持续增长至26%。值得一提的是,若IC Insights对2022年全球晶圆代工市场增长20%的预测能够实现,那么2020-2022年将是整个晶圆代工市场自2002-2004年以来增长跨度最强劲的三年。
反观国内市场,2021年中芯国际的销售额增长39%,华虹集团销售额增长率则是整个代工市场的两倍。整体上2021年中国大陆纯晶圆代工市场份额增加至8.5%。
与此同时,在近几年市场环境的驱使下,我国持续加大半导体领域的科研力度,以实现芯片的国产化。
IC Insights表示,未来五年内纯代工市场不会再次下滑,到2026年,中国大陆纯代工市场的总份额将保持相对平稳,且占据8.8%的市场份额。
受限布局半导体赛道时间晚及相关厂商在过去的发展中走了“弯路”,我国自主生产的芯片远不能满足国内市场需求,只能通过进口补全需求缺口。公开数据显示,近三年国内的进口芯片规模均超过3500亿美元。
显而易见,尽管国家方针政策和资本等多方加大对半导体产业的投入,但5年内0.3个百分点的增速仍相对缓慢,尤其在中芯国际等企业被列入实体清单后,美国、欧盟、日本及韩国等产业大国纷纷加大投入,发展本土晶圆制造业。由此国内代工业务要实现领先的竞争优势更是艰难。
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国产龙头强者恒强
目前来看,国内半导体行业与国际巨头仍存在较大差距,但已不断攻克技术壁垒,中低端领域芯片取得成效明显。
纵观行业动态,去年以来,受益半导体市场供不应求和涨价潮热度居高不下,国内各大晶圆代工巨头业绩频频被刷新,毛利率也不断提升。
中芯国际公告显示,今年1至2月,公司实现营收大约12.23亿美元,同比增长59.1%;而2021年第四季度营收更是创新高,102.6亿元的营收同比增长高达53.8%。另外,2021年度未经审计的营收为356.31亿元,远远高于上年同指标数值。
对于2022年的预测,中芯国际表示,在外部环境相对稳定的前提下,公司全年营收增速将好于代工业平均值,毛利率也高于公司去年水平。
无独有偶,联电2021年第四季度营收约为21.2亿美元,同比增长30.5%,归母净利润为5.72亿美元,同比增长42.5%。全年来看。2021年联电全年实现营收76.26亿美元,年增20.4%。此外,报道称联电的芯片制造设施利用率远超100%,2023年年底前的产能已经全部售罄。
而据3月10日消息,中国大陆第三大晶圆代工厂晶合集成成功在科创板过会。作为国内的晶圆代工大厂,晶合集成主要从事12英寸晶圆代工业务,其2020年12英寸晶圆产能在26.62万片左右,而2021年仅上半年就达到20.61万片,规模效应逐渐显现。
市场咨询公司Frost & Sullivan统计数据显示,截至2020年底,晶合集成已发展为国内大陆收入和12英寸晶圆代工产能并列第三的纯晶圆代工企业(不含外资控股企业),仅次中芯国际和华虹半导体。
从各大厂商的反馈来看,2022年芯片荒问题仍然存在,为满足市场需求,各大晶圆代工厂持续扩产,资本支出金额也随之大幅上涨。
统计数据显示,台积电、联电、中芯国际、力积电等已公布的2022年资本支出合计达548~588亿美元。
以中芯国际为例,中芯国际实施大规模扩产的资本开支预计超50亿美元,公司产能增量也将高于去年。目前,中芯国际在北京、上海、浙江、深圳和天津五个城市均布局了28nm及以上的成熟工艺。
从时间先后顺序来看,2021年3月,中芯国际公告称计划投资23.5亿美元建设月产能大约4万片的12英寸晶圆厂;2021年9月2日,中芯国际签署协议,拟与第三方资金共同投资88.7亿美元用于建设月产能10万片的12英寸晶圆厂。
由此不难发现,政策指引、资本推动和技术突破等多重利好,将是未来芯片发展的主要推动力;在本就位列国内领先队列的基础上,各大厂商的持续投入将进一步加剧强者恒强的格局。
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半导体国产替代重点方向在哪?
半导体企业有IDM和垂直分工模式之分,IDM是指覆盖设计、制造、封测甚至下游电子产品等全环节的模式,赛道主要有英特尔、三星等规模大、技术全面和资金雄厚的企业。
从国界来看,美国的半导体企业多以IDM模式运营,占全球一半的市场份额,韩国占其次,全球份额为30%。中国虽有士兰微、闻泰科技等IDM厂商,但全球市占率不足1%。
芯片设计环节,2019年华为海思曾名列世界前五,其自主研发的麒麟系列芯片归属国际顶尖水平,但遭美打压后,失去上游的IP核和EDA支撑,海思就陷入“无米难为巧妇之炊”的局势,最终也跌出榜单。
IP核是什么?基于IP核,芯片设计厂商可省去底层设计步骤,通过调节参数、重新组合模块即实现效果,也可以把IP核理解为芯片设计的公共参考模板。
值得一提的是,全球IP核被英美垄断,英国的ARM厂商虽占全球超四成的市场份额,但因其使用美国的专利技术,且在美国有核心研究技术,所以受美出口法的管控,或许说ARM“披着英皮的美企”更为合适。
目前国内设计半导体IP业务的公司有芯原股份、芯动科技、寒武纪和以EDA为核心业务的华大九天等。应该注意的是,2019年市场分析公司IPnest发布的全球半导体IP厂商排行榜中,芯原股份以1.8%的市占率名列第七。
再来看EDA领域,EDA是芯片设计环节必须用到的精密软件,不仅搭载高超算法,还深度融合晶圆厂的制成工艺。全球EDA由美国企业新思科技、楷登电子、西门子形成“三足鼎立”的格局,总市占率达到77%。
由于起步晚,上下游缺乏协同整合的生态体系,国内企业除华大九天能提供模拟电路和平板显示方面全流程工具支持外,其余厂商多以提供点工具为主,而相较国际水平,华大九天所拥有服务也只是“皮毛”。
晶圆代工环节,仅台积电一家就占据全球近六成的市场份额,而中国大陆的中芯国际、华虹半导体和上海华力也位居世界前列。以掌握技术最强的中芯国际为例,2021年中芯国际营收增速首次实现反超台积电,且良品率基本看齐,但其先进制程仍远落后于台积电。
无设备,不芯片。全球十大半导体设备厂商集中在欧美日三地,合计市占率高达76.6%,其中美国占据将近四成的全球市场份额,荷兰巨头ASML则主导技术含量最高的设备光刻机。
相较设计和代工环节,封测的国产化水平较高。长电科技、通富微电、华天科技和颀邦科技等4家大陆厂商挤进世界前列。近几年,随着系列政策支持和并购,大陆厂商在先进封装技术已实现与国际一流水平接轨。
结合产业链多环节的实际情况,可以推测,国内IP核、EDA、制造设备等较为落后,国产替代空间大,也是未来需重点突破的方向。
写在最后
在半导体领域,讲究的从来都不是弯道超车,而是一步一个脚印,不断攻克技术壁垒,最终实现国产替代。
2026年中国大陆纯晶圆代工厂市场达到8.8%的规模,让国人为之欢呼的同时也给业内一记警醒。接下来,如何在充满艰辛的国产替代之路,摆脱“进口依赖症”,进而搭建自主的产业链,是国内半导体企业不得不思考的问题。
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