2020~2021年的晶片缺货潮主要来自于蓬勃发展的需求跟受限的产能,TrendForce半导体研究处分析师乔安指出,晶片需求爆炸性成长的原因包含自2019下半年5G手机的发展,以及2020年供应链受到COVID-19疫情与地缘政治的冲击。晶片缺货的缓解,仰赖台厂,包含台积电与联电的成熟制程扩产计划,这些制程预期在2022下半年开始,并2023年产出晶片,因此需要等到2023年才能真正缓解晶片缺货的状况。

晶片缺货潮源自于大量成长的需求与受限的扩产计画 (图片来源:pixabay)

2020年晶圆代工蓬勃发展的原因来自2019年的5G手机元年,所以高通及联发科等手机晶片厂商都积极在2020年5G渗透率大放异彩的时候备货,所以从2019下半年开始,积极布建5G手机的週边元件。2020年则能观察到5G手机与Wi-Fi 6产品进入市场,同时COVID-19疫情爆发,除了带动宅经济,例如居家上班、上课需要平板电脑或笔电,也进一步加速5G跟Wi-Fi 6的通讯世代交替。疫情之外,地缘政治的影响也在2020年发酵,美国商务部将华为及中芯列入实体清单,打乱半导体备货的正常週期。

数位转型加上5G/Wi-Fi 6的通讯世代交替、疫情与地缘政治影响,促使供应链拉高备货水位,避免受到疫情或是地缘政治等因素带来的断鍊风险。且终端产品硅含量增加,例如5G手机的电源管理IC数量是4G的两到三倍,单机需要的晶片数量成长,使得硅含量增加,晶片需求加大。

而供给方面,扩产对于晶圆代工厂而言较不具备成本效益,因此成熟制程扩产计画受限,导致供不应求。现阶段晶圆代工厂看到市场需求成长才开始规画扩产,2021年晶圆代工产业成长的产能主要来自中国的华虹与合肥晶合扩产90nm及55nm制程,但是上述厂商生产的产品有限,合肥晶合主要生产面板的驱动IC,华虹专注生产GIS、IGBT等产品,无法明显缓解晶片缺货的现况。

增加28nm产能才是缓解晶片缺货的关键,从半导体制程的发展来看,20nm以下的半导体制程进入FinFET的架构,28nm是平面式电晶体架构的最后一代的制程,成本相对具有优势,也提供足够的成熟制程效能。对终端应用而言,多数电子产品,不现在是主流或是未来两三年将成为主流的应用,都需要28nm制程,因此台积电与联电积极规画扩充28nm产能。加上多数的IDM厂商将28nm及40nm制程外包给晶圆代工厂,所以晶圆代工产业中的28/40nm产能需求大量增加。台积电跟联电预期在2022年扩产40nm及28nm制程,不过两家厂商的扩产计画集中在2022下半年至年底,晶圆产出需要等到2023年,所以2022下半年可能会看到晶片缺货潮缓解的迹象,直到2023年晶片供不应求的状况才有机会缓解。