新產能扎堆28/40nm，明年還會缺芯嗎？

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2022-03-17 09:15:45 4

自2020年全球晶圓代工產值進入蓬勃發展的狀況，從圖1可見其年增長率達到了24%。2021年的年增長率達到22.4%，也是高水平的成長，在今年整個晶圓代工產值將會正式突破千億美元大關。TRENDFORCE集邦咨詢預測2022年的年增長率有13.3%，驅動2022年再次增長的關鍵有兩個，一個是新開出來的產能，另外一個是*。

圖1 ：晶圓代工全球產值預估

2021年各家晶圓廠都推出了擴產的計劃，2022年預計會有12座新增的晶圓代工廠(見圖2)，其中中國臺灣地區在臺積電的推動下，整個晶圓代工廠的市占超過了50%，中國大陸僅占20%，從產值來看，臺灣地區的產值大約60%，產能占了50%，也就意味著售價相對昂貴的先進制程大部分還是在臺灣地區制造的。還有一個值得關注的點，從圖2 可見，2022年臺灣地區的晶圓代工市占看起來稍微小幅下滑1%，中國大陸地區小幅上升2%，最主要的原因是臺積電在明年的新增產能當中，大部分是集中在中國大陸的南京廠。不過臺積電的重點還是放在臺灣。

圖2：主要晶圓代工新工廠地點

在先進制程上，大家更關注的是臺積電和三星陸續推出的3nm制程，臺積電還是沿用FinFEX的架構，三星發布的3nm的產品是導入的是GAA架構，也是業界*一家導入該架構的公司。臺積電在先進制程的市占將近70%，三星則占了大約30%，這兩家公司在今年的擴產計劃當中，大部分都還是集中在5nm和4nm的部分，明年這兩家公司都會集中在3nm制程。

圖3：半導體制程發展

晶圓代工產能滿載，2022年8英寸晶圓比12英寸吃緊

在2021年，不管是8英寸還是12英寸的晶圓代工廠的產能利用率都高達95-100%，這種跡象也將繼續維系到2022年。

根據TRENDFORCE集邦咨詢分享的數據，12英寸晶圓代工廠列舉了臺積電、三星、聯電、中芯國際這四家，從圖4中的虛線部分看出在2022年下半年出現了稍微下滑的趨勢，喬安表示，其實這不是需求不好，最主要的原因是陸陸續續有一些新增產能或者是新增的廠房開始開出產能，投片量沒有快速跟上的情況下，分母變大，稼動率就會稍微出現一點點下滑，我們目前認為整個稼動率都還是會維持在95%以上的水準。

圖4：12英寸主要晶圓代工產能利用率

從圖5中，8英寸的晶圓代工產能的下滑幅度就沒有那么明顯，這主要是因為8英寸產能增長幅度比較受限，需求成長大于供給，吃緊情況會比12英寸更為嚴峻。在需求端，5G手機、電動汽車所需要使用的電源管理相關的IC大部分都是在8英寸廠制造，但是大部分8英寸晶圓代工廠的設備售價是比較昂貴，但8英寸晶圓的售價卻比較*，導致8英寸晶圓廠的擴產并不符合成本效應的，反之在需求蓬勃發展的推動下，加劇了8英寸產能吃緊情況比12英寸更為嚴重。

圖5：8英寸主要晶圓代工產能利用率

從圖6中明顯看出，8英寸產能的5年的年復合增長率只有3%，其年增長率的斜率明顯小于12英寸廠，這也映襯了上文指出的8英寸晶圓產能會比12英寸吃緊。在缺貨潮的推動下，12英寸廠的年增長率高達12%。據了解，在2021年到2023年，每年都有100K到200K的新增產能開出來。

圖6：2019-2023F前10大晶圓代工產能年復合增長率

2022年各制程產能擴充計劃：40nm和28nm是重點

喬安指出，“2021年各制程產能擴充計劃中，新增產品大部分集中在90nm、65nm或者是55nm的部分，新增高達80K的產能，但今年持續吃緊的原因是， 90nm、65nm、55nm能生產的產品可能會稍微獲得一些疏解，吃緊集中在40nm或者是28nm，例如集中在40nm和28nm制程的Wi-Fi產品，仍然還在一個吃緊的狀態。“

圖7：2021F各制程產能擴充計劃

“但是看到2022年，在紅框的部分，明年新增的產能主要集中在40nm和28nm的部分，因此我們認為明年這些新增的產能開出來，就會對晶圓代工緊缺的市況帶來一些舒緩的跡象。“

圖8 ：2022F各制程產能擴充計劃

90nm、65nm、55nm是今年最主要擴產的產能，40nm、28nm是明年最主要擴張的支撐。因此可以了解下1X納米，這一塊目前的供應商是非常少的，在進入1Xnm之后，電晶體架構進入到FinFEX架構，因此擴產的成本是相對比較高昂的，目前能提供1Xnm的只有臺積電、三星等，這幾家在未來幾年并未有這方面擴產的計劃。隨著5G手機滲透率逐年提升，1Xnm的芯片需求也會增加很多，還有Wi-Fi等等的需求也在逐年成長當中，可能會造成1Xnm在2022年和2023年的瓶頸制程。

圖9：以12英寸晶圓代工制程制造的半導體零組件

28nm制程為什么這么重要?

喬安指出，不止明年，甚至2023年之后也會陸陸續續增加28nm的產能。那28nm制程為什么這么重要?

從圖10中可見，28nm是MOSFET(Planar)架構下的最先進制程，對比進入到FinFET架構，也就是1Xnm之后，其成本是相對比較*的。28nm處在MOSFET(Planar)架構的最后一個世代，它可以提供大量物聯網產品所需要的芯片的足夠效能。

此外，在進入40nm以下，大部分的晶圓代工廠或者是IDM廠在進行擴產的時候，成本也是相對比較大的壓力，如果他們沒有足夠的客戶支撐這些工廠的運作，很有可能會造成虧損，因此在進入40nm以下之后，很多IDM廠都陸陸續續把一些產品外包到這些晶圓代工廠做制造，這也是為什么現在晶圓代工廠的40nm和28nm的需求會這么蓬勃的發展，也造成大部分晶圓代工廠積極想要擴充40nm/28nm的產能。

圖10 ：28nm的重要性

2022年會是芯片缺貨潮的終點嗎?

根據TRENDFORCE集邦咨詢的數據指出，2020年的半導體終端產品的市場需求強勁，從圖4可見，除了TV出現了1.8%的負成長，游戲機、筆記本、可穿戴設備、汽車、顯示器、服務器、智能手機等都呈現迅猛的增長態勢。其實主要推動力也是因新冠疫情帶動各個需求，尤其是游戲機、筆記本、可穿戴設備出現了高達35%、16.5%、11.1%的正成長。進入2022年這種因疫情相關的需求會進入疲軟狀態。集邦咨詢半導體研究處的分析師喬安指出，值得關注的是“產品組合的變化”才是推動半導體需求發展的關鍵推動因素之一，比如4G手機轉向5G手機、傳統汽車轉向電動車等產品組合變化，產品組合的變化會使得芯片的使用數量成倍增長，好比越大尺寸的TV所需要的解析度就越高，這就需要更多的芯片數量。

圖11：半導體需求概況

集邦咨詢半導體研究處的分析師喬安表示，芯片缺貨潮的主要原因是從2019年下半年開始持續發展的5G手機的滲透率，進入到2020年以后又剛好遇到了新冠疫情和地緣政治等等相關的因素影響，這三個因素其實就帶來了兩個同樣的結果，一個是產品需求的增加，第二個是地緣政治或者疫情帶來的不確定性，比如說封城、鎖國等等，造成供應鏈斷裂。因此讓整個供應鏈的備貨動能被打亂，大部分的供應鏈會需要建立比較高的庫存水位，以便應對封城鎖國或者是地緣政治帶來的斷貨問題，這才大規模的缺貨潮的主要原因。

到底什么時候會看到芯片缺貨潮的終點?今年大部分的產品是集中在96nm、65nm，明年會形成40nm和28nm的擴廠，這幾個制程在今年和明年都會出現供給疏解的情況，但是8英寸晶圓產能的新增幅度是稍微比較受限的，再加上1Xnm的供應商比較少，目前也沒有明確的擴張計劃，8英寸和5Xnm，以及12nm、16nm，或者是11nm、14nm，可能會成為明年的瓶頸制程。因此目前我們觀察，2022年整體來看，晶圓代工廠雖然在部分的制程陸陸續續有新增產能開出來，可能會出現一些稍微有點舒緩的跡象，不過8英寸和1Xnm的瓶頸制程還是會持續讓整個半導體供應鏈出現一個長短料的問題，因此從整個晶圓代工的市況來看，2022年還是會呈現一個產能比較吃緊的情況。

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