破解芯片產(chǎn)能和毛利率困局

當(dāng)下的晶圓代工業(yè)，已經(jīng)不像兩年前那么光鮮，即使是看起來(lái)很風(fēng)光的大廠，也有前所未有的苦惱。全球排名前六的廠商，家家有本難念的經(jīng)。

據(jù) Counterpoint 統(tǒng)計(jì)，在 2024 年第一季度，臺(tái)積電繼續(xù)保持其在晶圓代工行業(yè)的領(lǐng)先地位，一季度份額占比達(dá)到 62%，三星作為第二大代工廠，占據(jù)了 13% 的市場(chǎng)份額，中芯國(guó)際在最新季度中交出了超出市場(chǎng)預(yù)期的成績(jī)單，首次占據(jù)第三的位置。

從上圖可以看出，掌控先進(jìn)制程技術(shù)和市場(chǎng)的臺(tái)積電吃飽喝足，而沒有此種實(shí)力和地位的廠商則只能在相對(duì)有限的市場(chǎng)內(nèi)激烈競(jìng)爭(zhēng)。

先進(jìn)制程，神仙游戲

在先進(jìn)制程芯片市場(chǎng)供不應(yīng)求的情況下，臺(tái)積電的 5nm、4nm 和 3nm 繼續(xù)保持市場(chǎng)領(lǐng)先地位，獲得了全球多數(shù)大客戶的訂單。

2023 年第四季度，3nm 制程產(chǎn)線收入占臺(tái)積電總營(yíng)收的 15%，環(huán)比增長(zhǎng)了 14.4%，5nm 和 7nm 分別占總收入的 35% 和 17%?？傮w來(lái)看，先進(jìn)制程工藝（7nm 及以下）占其總營(yíng)收的 67%。臺(tái)積電預(yù)計(jì) 2024 年資本支出 280 億~320 億美元，其中，70-80% 將用于先進(jìn)制程技術(shù)，10-20% 將用于特殊和成熟制程。

2024 年，將有更多客戶加入臺(tái)積電 3nm 陣營(yíng)，包括聯(lián)發(fā)科、高通、英偉達(dá)、AMD，甚至是英特爾。

英偉達(dá)新品 H200、AMD 的 MI300 將對(duì)臺(tái)積電的 3nm 制程提供大量訂單。英特爾下一代低功耗架構(gòu) Lunar Lake MX（LNL）CPU 將使用臺(tái)積電的 N3B 制程，近期，臺(tái)積電開始加快進(jìn)度，Arrow Lake H/HX 的 CPU 也將采用 3nm 制程，有望進(jìn)一步提升臺(tái)積電產(chǎn)能利用率。

由于先進(jìn)制程需求持續(xù)增長(zhǎng)，臺(tái)積電計(jì)劃到 2024 年底將 3nm 產(chǎn)能利用率提升至 80%。

臺(tái)積電計(jì)劃于 2025 年推出 2nm 制程，近期，已經(jīng)啟動(dòng)了 2nm 試產(chǎn)的前置作業(yè)，目標(biāo)是今年試產(chǎn)近千片。

三星電子在 2023 年推出了第二代 3nm 制程工藝，計(jì)劃 2025 年量產(chǎn) 2nm。

據(jù)韓媒報(bào)道，三星已開始試產(chǎn)第二代 3nm 制程（SF3）芯片，并測(cè)試芯片性能和可靠性，目標(biāo)是在 6 個(gè)月內(nèi)將其良率提升至 60% 以上。三星非常看重與高通、英偉達(dá)的合作，高通的新一代 Snapdragon 8 Gen 3 交給臺(tái)積電生產(chǎn)，英偉達(dá)的 H200 和 AMD 的 MI300X 預(yù)計(jì)也將采用臺(tái)積電 3nm 制程，如果 SF3 產(chǎn)量和性能穩(wěn)定，轉(zhuǎn)向臺(tái)積電的客戶將有望回流。

2025 年，三星將推出 2nm（SF2）制程，之后，將增加晶體管的納米片數(shù)量，這樣可以增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)電流，提高性能，降低功耗。該公司對(duì) 2nm 制程寄予厚望，據(jù)韓媒報(bào)道，三星晶圓代工部門正在整合優(yōu)勢(shì)資源，快速推進(jìn)其 2nm 生產(chǎn)計(jì)劃，爭(zhēng)取在與臺(tái)積電的正面競(jìng)爭(zhēng)到來(lái)時(shí)，提升產(chǎn)能利用率。

成熟制程報(bào)價(jià)持續(xù)下滑

成熟制程晶圓代工市場(chǎng)持續(xù)面臨供過于求壓力，IC 設(shè)計(jì)公司透露，2024 年第二季度，部分成熟制程報(bào)價(jià)再降 1%~3%，從目前的情況來(lái)看，第三季度報(bào)價(jià)可能還會(huì)降，使得整體價(jià)格自 2022 年第三季度以來(lái)一路下滑。

2023 下半年，成熟制程晶圓代工廠面臨產(chǎn)能利用率六成保衛(wèi)戰(zhàn)，聯(lián)電、世界先進(jìn)和力積電等大廠為搶救產(chǎn)能利用率，大砍 2024 年首季報(bào)價(jià)，幅度達(dá)到 10%~20%。這一波報(bào)價(jià)調(diào)整，導(dǎo)致成熟制程晶圓代工價(jià)格下探至疫情后新低點(diǎn)，導(dǎo)致相關(guān)廠商的毛利率下滑。

有 IC 設(shè)計(jì)公司透露，晶圓代工廠告知，成熟制程生意不好做，產(chǎn)能利用率直線下滑，為了確保產(chǎn)能利用率與市占率，維持一定的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)規(guī)模，不得不降價(jià)促銷。

即便近期 PC、手機(jī)市場(chǎng)出現(xiàn)回暖跡象，客戶考慮到清庫(kù)存、通膨等因素，投片策略依舊保守，逼得晶圓代工廠不得不加大降價(jià)幅度，避免訂單流失到愿意降價(jià)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手那里。

由于消費(fèi)類客戶投片需求低，專攻 8 英寸晶圓代工的廠商受創(chuàng)最深，由于 IDM 和 IC 設(shè)計(jì)公司先前大量重復(fù)下單，導(dǎo)致電源管理 IC、驅(qū)動(dòng) IC 和 MCU 等芯片庫(kù)存水位仍較高，且部分產(chǎn)品已經(jīng)轉(zhuǎn)投 12 英寸產(chǎn)線，讓 8 英寸晶圓代工廠產(chǎn)能利用率一直維持在低水位。

不過，也有晶圓代工廠表示，如果特定應(yīng)用如驅(qū)動(dòng) IC 等客戶想要更便宜的代工價(jià)格，因此轉(zhuǎn)單，并不會(huì)跟著殺價(jià)，畢竟殺價(jià)競(jìng)爭(zhēng)不會(huì)有盡頭，會(huì)持續(xù)增加其它應(yīng)用，讓產(chǎn)能利用率慢慢回升。

部分 IC 設(shè)計(jì)公司表示，經(jīng)歷過之前被高庫(kù)存困擾的情形，現(xiàn)在會(huì)等客戶給出明確需求后才去投片。近幾年，考慮到成本，在中國(guó)大陸晶圓廠投片的訂單越來(lái)越多，而中國(guó)大陸成熟制程晶圓代工廠產(chǎn)能持續(xù)增加，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)能供過于求的局面持續(xù)一陣子。

四大晶圓代工廠毛利率堪憂

5 月，中芯國(guó)際、華虹半導(dǎo)體、格芯和聯(lián)電先后公布了一季度財(cái)報(bào)。

2024 年第一季度，中芯國(guó)際銷售收入為 17.5 億美元，環(huán)比增長(zhǎng) 4.3%，同比增長(zhǎng) 19.7%，毛利率為 13.7%，同比下降 7.1 個(gè)百分點(diǎn)。

中芯國(guó)際月產(chǎn)能由 2023 年第四季度的 80.55 萬(wàn)片 8 英寸晶圓約當(dāng)量增加至 2024 年第一季度的 81.45 萬(wàn)片 8 英寸晶圓約當(dāng)量，產(chǎn)能利用率提升至 80.8%。

展望第二季度，中芯國(guó)際給出的收入指引是環(huán)比增長(zhǎng) 5%~7%，毛利率指引是 9%~11%。

2024 年第一季度，華虹半導(dǎo)體的銷售收入為 4.60 億美元，相較于去年同期的 6.31 億美元有所下降，但與上一季度的 4.55 億美元相比，實(shí)現(xiàn)了 1% 的增長(zhǎng)。盡管收入有所增長(zhǎng)，毛利率卻從去年同期的 32.1% 下降至 6.4%。

華虹半導(dǎo)體歸屬于母公司股東的凈利潤(rùn)為 3180 萬(wàn)美元，同比下降了 79.1%。該公司將凈利潤(rùn)下降歸因于平均銷售價(jià)格的下降，這直接影響了毛利水平。

2024 年第一季度，格芯營(yíng)收 15.49 億美元，環(huán)比、同比均下降 16%，凈利潤(rùn)為 1.34 億美元，同比、環(huán)比均下跌近 50%，毛利潤(rùn)為 3.93 億美元，環(huán)比減少 25%，同比下滑 24%，毛利率為 25.4%，相較之前約 28% 的水平有所降低。

格芯 12 英寸晶圓當(dāng)量出貨 46.3 萬(wàn)片，同比下降 9%，環(huán)比下降 16%。

2024 年第一季度，聯(lián)電營(yíng)收環(huán)比減少 0.6%，同比增長(zhǎng) 0.8%，毛利率為 30.9%，產(chǎn)能利用率微幅下降至 65%。

從這四大成熟制程晶圓代工廠的最新財(cái)報(bào)來(lái)看，毛利率普遍下降，有的下降幅度還很大，同時(shí)，伴隨著產(chǎn)能利用率的下滑。這些可以充分體現(xiàn)出全球成熟制程晶圓代工市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)之激烈，為了不讓產(chǎn)能利用率下滑太多，各家都在降價(jià)搶單，致使成本上升的同時(shí)，利潤(rùn)在減少，直接結(jié)果就是毛利率數(shù)據(jù)比較難看。

早有預(yù)判

對(duì)于當(dāng)下先進(jìn)制程和成熟制程晶圓代工市場(chǎng)行情，2020 年，當(dāng)時(shí)還沒有被收購(gòu)的 IC Insights 就有預(yù)判。該機(jī)構(gòu)發(fā)布的《2020-2024 年全球晶圓產(chǎn)能》報(bào)告指出，雖說(shuō)面臨很多挑戰(zhàn)，半導(dǎo)體界對(duì)于不斷縮小晶體管幾何尺寸有著強(qiáng)烈的動(dòng)機(jī)，因?yàn)檫@樣做有很多好處，如更高的速度、更低的功耗、更低的單位面積成本等。

在這樣的發(fā)展趨勢(shì)下，按照 IC Insights 的統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè)，各種半導(dǎo)體制程的市占率向著相對(duì)更加均衡的方向發(fā)展。

如上圖所示，在 2019 年，10nm 以下先進(jìn)制程的市占率僅為 4.4%，而到 2024 年，其比例將增長(zhǎng)到 30％。在該時(shí)間段內(nèi)，10nm -20nm 制程的市占率將從 38.8%，下降到 26.2%；20nm-40nm 制程的市占率將從 13.4%，下降到 6.7%；40nm 以上成熟制程的比例在這些年當(dāng)中沒有出現(xiàn)明顯變化。

10nm 以下的先進(jìn)制程呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，2020 年市占率為 10％，2022 年的預(yù)測(cè)值就超過了 20％，并在 2024 年增加至全球產(chǎn)能的 30％。

10nm -20nm 制程市場(chǎng)占比本來(lái)是最大的，如圖所示，2019 年接近 40%，但隨著 10nm 以下先進(jìn)制程的崛起，10nm -20nm 的市占率正在逐漸被蠶食。該范圍內(nèi)的主力制程是 16nm（主要由臺(tái)積電提供），14nm（主要由三星、英特爾和格芯提供），12nm（主要由臺(tái)積電和格芯提供）。

在 20nm-40nm 這一區(qū)間內(nèi)，主要有 22nm，28nm 和 32nm。

40nm 以上的成熟制程，無(wú)論是 180nm 以下，還是 180nm 以上的，市占率都很穩(wěn)定。這也正是諸多晶圓代工廠長(zhǎng)期專注于成熟工藝，而不向先進(jìn)制程投入過多資本和精力的底氣所在。

總體來(lái)看，到 2024 年，10nm 以下，10nm -40nm，以及 40nm 以上制程各占市場(chǎng)約三分之一，將呈現(xiàn)出三分天下的格局。在這個(gè)過程當(dāng)中，10nm 以下是個(gè)明顯的增量市場(chǎng)，而其成本很高，對(duì)技術(shù)積累的要求也很高，玩家就很少，這也是臺(tái)積電能掌控全球晶圓代工 60% 市場(chǎng)份額的主要原因。而在 10nm -40nm，以及 40nm 以上這兩個(gè)制程領(lǐng)域，沒有增量，技術(shù)含量相對(duì)低，競(jìng)爭(zhēng)就激烈，形成當(dāng)下競(jìng)爭(zhēng)、降價(jià)、低毛利率的局面也就順理成章了。

退而求其次

10nm 以下先進(jìn)制程，特別是 3nm 以下，做起來(lái)太難，需要太多的技術(shù)積累和巨量資金支持，即使是像臺(tái)積電這樣的龍頭廠商，也要控制成本和資本支出。與此同時(shí)，40nm 以上的成熟制程市場(chǎng)早已成為紅海，對(duì)于業(yè)界早已成名的晶圓代工廠來(lái)說(shuō)，在 40nm 以上成熟制程市場(chǎng)擴(kuò)充產(chǎn)能，投入產(chǎn)出比方面不劃算。因此，近些年，10nm~40nm 制程，特別是 16nm、22nm 和 28nm 這三種制程工藝，受到越來(lái)越多的青睞，特別是在中國(guó)大陸、日本和歐洲新建的晶圓廠，多為這幾種制程工藝產(chǎn)線。

實(shí)際上，就目前全球晶圓代工整體產(chǎn)能而言，在 12nm、14nm 和 16nm 制程領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的產(chǎn)線比重并不高。

臺(tái)積電表示，12nm 向上接軌先進(jìn)制程，向下延伸成熟制程，在未來(lái)的很長(zhǎng)時(shí)間都將占據(jù)較大的市場(chǎng)份額。因此，該晶圓代工龍頭在日本和德國(guó)的新建晶圓廠，都聚焦在 12nm、16nm 和 22nm 制程，可以實(shí)現(xiàn)較好的投入產(chǎn)出比。

格芯和聯(lián)電也在積極拓展相關(guān)產(chǎn)能。

2023 年 7 月，格芯新加坡工廠正式建成運(yùn)營(yíng)，每年產(chǎn)能超過 40 萬(wàn)片晶圓。過去幾年，該公司在紐約州北部的 Fab 8 工廠也在投資擴(kuò)建。格芯在德國(guó)德累斯頓投資了 24 億美元來(lái)提高產(chǎn)能。2023 年，格芯宣布與意法半導(dǎo)體建立合作伙伴關(guān)系，以擴(kuò)大產(chǎn)能。格芯的這些舉措，都是在加大 10nm~40nm 制程產(chǎn)能。

聯(lián)電同樣非常看重投入產(chǎn)出比，而不是先進(jìn)制程技術(shù)，特殊制程占該公司營(yíng)收的 60%，所謂特殊制程，簡(jiǎn)單地說(shuō)就是具有很強(qiáng)差異化、并不是市場(chǎng)上每家都能提供的、獨(dú)有的成熟制程工藝和服務(wù)。這方面，聯(lián)電擅長(zhǎng) OLED 驅(qū)動(dòng) IC、RF SOI 和 BCD 等。

對(duì)于一心要將晶圓代工業(yè)務(wù)壯大的英特爾來(lái)說(shuō)，在短期內(nèi)無(wú)法達(dá)到臺(tái)積電和三星的工藝技術(shù)和市場(chǎng)影響力的情況下，必須考慮投資回報(bào)率，此時(shí)，發(fā)展 10nm~40nm 制程晶圓代工就成為了不二選擇，而在這方面，聯(lián)電的訴求和工藝技術(shù)特點(diǎn)與英特爾很契合，因此兩家廠商開始了合作。

通過合作，聯(lián)電可以利用英特爾現(xiàn)成的 FinFET 產(chǎn)能而不需要巨大的資本支出，可以在成熟制程市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)中增加砝碼。英特爾能獲得晶圓代工市場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，可以集中資源用于 3nm、2nm 等更先進(jìn)制程工藝的開發(fā)。

結(jié)語(yǔ)

總體來(lái)看，無(wú)論是先進(jìn)制程，還是成熟制程，各晶圓代工廠都在想方設(shè)法提升產(chǎn)能利用率。先進(jìn)制程廠不愁毛利率，但需要未雨綢繆，在擴(kuò)產(chǎn)的同時(shí)，要提升投資回報(bào)率，成熟制程產(chǎn)線則要把提升毛利率放在最重要的位置。

SEMI 認(rèn)為，全球晶圓廠產(chǎn)能利用率仍偏低，特別是成熟制程，2024 上半年沒有復(fù)蘇的跡象。

摩根大通（小摩）證券在最近發(fā)布的晶圓代工產(chǎn)業(yè)報(bào)告中指出，去庫(kù)存將結(jié)束，2024 下半年，產(chǎn)業(yè)將全面恢復(fù)，并于 2025 年進(jìn)一步增強(qiáng)。

小摩臺(tái)灣區(qū)研究部主管哈戈谷（Gokul Hariharan）認(rèn)為，行業(yè)已至谷底，幸好 AI 需求旺盛，非 AI 需求也開始恢復(fù)，急單開始出現(xiàn)，包括大尺寸顯示面板驅(qū)動(dòng) IC（LDDIC）、電源管理 IC、WiFi 5 和 WiFi 6 芯片等，都在帶動(dòng)晶圓代工業(yè)轉(zhuǎn)向復(fù)蘇。

值得注意的是，中國(guó)大陸晶圓代工廠的產(chǎn)能利用率恢復(fù)速度較快，這是因?yàn)?IC 設(shè)計(jì)公司早就開始調(diào)整庫(kù)存，經(jīng)過 6 個(gè)季度的去庫(kù)存，在晶圓代工廠的下單量趨于正常。