2021领导参阅增刊第9期 | 全球半导体产业竞争加剧值得关注
来源:太湖书院   日期:2021-06-24   浏览:1434

近年来,苏州大力培育第三代半导体产业发展,正形成异军突起之势,尤其是作为国内产业链较完整、企业集聚度较高、人才储备和技术开发水平较领 先的区域之一,苏州工业园区经过多年发展,已形成以设计晶圆制造封装测试为核心,以设备、原材料及服务产业为支撑的集成电路产业链,在 MEMS、化合物半导体、光通信等细分领域拥有较好的产业基础,并持续加大第三代半导体相关产业链和创新链布局。今年 4 月,园区又落地国家科技部授予的国家第三代半导体技术创新中心,将聚焦氮化镓等重点研究方向,围绕电力电子、微波射频、光电子等应用领域攻坚突破,力争到 2030 年辐射带动形成万亿规模产业集群。由此,苏州迎来了打造国内领 先、国际前沿半导体产业重镇的风口。

值得重视的是,第三代半导体是全球半导体产业技术创新和发展热点,拥有巨大的发展空间和良好的市场前景,将为经济高质量发展提供重要支撑。未来三年,随着新基建的拉动,第三代半导体产业将有超 40%的市场增速,特别在新能源汽车、5G 通信、数据中心等领域启动规模应用。而同时,第三代半导体产业发展必然是全球性竞争的战略重点,发展的宏观环境不容乐观,亟待引起高度重视并积极采取主动的应对之策。为此,我们收集相关情况梳理如下,供领导参阅。

一、全球各国重视程度更上一层楼

随着全球芯片制造竞赛不断加码,晶圆产能持续短缺,近期美国、韩国、日本密集发布打造半导体产业链的新政,美国计划投入 520 亿美元,激进的韩国直接抛出了 4500 亿美元,日本将扩大现有的 18.4 亿美元基金规模,三国投入的财力就已经超过 5000亿美元。再加上去年欧洲提出的两三年内投 1450 亿欧元(约 1766 亿美元),这四大区域的资金总额达到约 6804 亿美元,而且数目还在继续上升。

面对近年大国科技博弈、全球供应链受阻的现状,打造本地产业链,尤其是芯片制造环节,成为国家战略,而晶圆制造厂耗资巨大,在政府的支持下,各地都向有芯片制造能力的厂商抛出橄榄枝,希望吸引核心企业前来入驻。同时,各大芯片代工厂也在积极扩产,因此选择产地也成为了重要的博弈点。

市场研究公司 Counterpoint Research 对逻辑(非储存)IC 芯片行业进行了分析预计,根据《美国芯片制造法案》,美国政府将为在美建厂提供资金支持,因此美国的芯片产能份额预计将从2021 年的 18%提高至 2027 年的 24%。届时,中国台湾的产能份额将降至 40%

从地域分布来看,预计 2027 年芯片产能会出现地域性转移。在亚利桑那州工厂实现晶圆月产能 2 万片之后,台积电可能会追加更多投资,以达到台湾工厂的规模。2027 年中国台湾和韩国的芯片产能将占全球总产能的 57%。随着地缘政治冲突加剧,中国大陆地区无法采购关键生产设备,35 年后仍将处于落后地位,仅占全球总产能的 6%

二、半导体产业链呈“逆全球化”趋势

长期以来,半导体产业链高度全球化,核心企业的研发、合作往往你中有我,我中有你,然而在贸易环境摩擦之下供应链阻碍增加,各国也心有余悸,全球半导体产业链开始重构。

从各个地区制定的新规来看,逆全球化体现得越来越明显,一方面都欲在本地健全半导体产业生态,尤其盯准了台积电占据了半壁江山的制造生产环节;另一方面各国都希望占据技术制高点,争夺下一个时代的半导体关键技术。对于中国而言,挑战是巨大的,但是孕育着新的机遇,国内有着庞大的消费市场。

从政策层面来看,近期美国参议院正式批准拨款 520 亿美元,在今后 5 年内大力促进美国半导体芯片的生产和研究。在资金分配上,390 亿美元用于半导体的生产和研发激励,另有 105 亿美元用于推动包括美国国家半导体技术中心、国家先进封装制造计划和其他研发计划的落地。此外,还包括 15 亿美元的应急资金,旨在加快美国运营商支持的开放式无线接入网(OpenRAN)的开发。

在美国的号召下,英特尔、台积电之外,三星正考虑在美国得克萨斯州奥斯汀市建设极紫外线(EUV)代工生产线,这是三星首次在海外设立 EUV 生产线,计划今年第三季度动工,2024 年投产,新建的工厂或将导入 5 纳米工艺。

半导体在韩国出口中所占比重最大,韩国对此的投入可谓不遗余力。韩国制定了一项计划,在未来十年内斥资约 4500 亿美元建设全球最大的芯片制造基地。韩国政府希望建立一条K-半导体带,该带状产业链延伸到汉城以南数十公里,并将 IC 设计人员、制造商和供应商聚集在一起。同时,韩国政府表示将通过减税,降低利率,放宽法规和加强基础设施等政策来激励国内半导体产业,希望韩国的芯片制造商不被全球领 先者拉开。其中,三星和 SK 海力士扮演了重要角色,为了响应政府新政策,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。

在细分领域技术领 先的欧洲,也在加速半导体生态建设,近期欧盟内部委员会表示,目前已经有 22 个欧盟成员国联合成立了新的半导体联盟,以支持欧洲的半导体研发,减少欧盟对外国供应商的依赖,计划 2030 年让欧盟在全球半导体生产的占有率从 10%提高到 20%,欧盟还在着力要求英特尔、台积电、三星赴欧洲建厂。

本地产业链相对完善的日本,承诺扩大现有的 2000 亿日元基金规模,以支持国内芯片制造行业,并帮助提振先进半导体的产出。日本计划到 2030 年在电动汽车和下一代功率半导体领域的份额占到全球的 40%

三、全球行业格局或发生重大变化

当前,芯片供应不求的现象还在持续,不光是晶圆制造环节,还有封测环节,供应都十分紧张。为了应对产能问题,芯片代工厂们都在加速建设产能,尤其是需求量暴增的成熟产能。根据 Omdia 对于全球晶圆厂与中国的半导体设计公司的合作情况统计,在 2019 年,中国的半导体设计公司与国内主要晶圆厂商的合作日益紧密。国内的晶圆代工企业已经能够为中国国内的半导体设计企业提供相当比例的晶圆代工业务,并且都主要集中在 28 纳米及以上成熟制程上的合作。无论是国际一线晶圆代工企业还是本土的晶圆制造排头企业,大家都纷纷在布局 28 纳米以上的成熟工艺扩产。这说明在未来很长时间,14 纳米、28 纳米及以上的需求在中国国内还是旺盛的。而且随着半导体上游的设备厂商多年对于技术的深耕,已经在 40 纳米实现了量产,28 纳米的自主国产化也将于 2021 年底建成并实现量产。

在先进制程方面,预计 20212027 年全球芯片代工厂和 IDM厂商的 10 纳米及以下逻辑(非存储)IC 芯片的产能复合年均增长率为 21%。多年来,全球半导体厂商扩产缓慢,这也是目前 IC 芯片紧张的根本原因。现在,各厂商都在积极扩张产能,预计 2025 年全球的 7 纳米晶圆月产能将增加 16 万片,5 纳米晶圆月产能将增加 10 万片,其中包括了英特尔新增的 7 纳米产能,以及台积电和三星在美国的新工厂产能。从需求角度来看,随着未来几年 5G 换机潮、数据中心处理器升级和自动驾驶(L4/5)的蓬勃发展,数字化转型将催生更多新应用,预计 2021 年,16/14 纳米和 7/6 纳米等长制程晶圆的每月需求将达到 2527 万片,2025 年将增加到 3032 万片。预计未来 23 年新建工厂大规模投产后,全球N5N7晶圆的供需将更加平衡,但不会出现供过于求的风险。

根据 Counterpoint 的芯片代工厂服务数据预测,在逻辑(非储存)IC 芯片行业,2021 年中国台湾 10 纳米及以下(包括现有的 N10N7N5 以来未来的 N3/N2)产能占全球总产能的 55%,其次是韩国(20%)和美国(18%)。与 20212025 年的全球产能大扩张相比,20252027 年的芯片产能增长将放缓,中国台湾、韩国和美国分别占 40%17% 24%的份额。