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)。
本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/202406/460096.htm據(jù) Counterpoint 統(tǒng)計,在 2024 年第一季度,臺積電繼續(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% 的市場份額,中芯國際在最新季度中交出了超出市場預(yù)期的成績單,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)和市場的臺積電吃飽喝足,而沒有此種實力和地位的廠商則只能在相對有限的市場內(nèi)激烈競爭。
先進(jìn)制程,神仙游戲
在先進(jìn)制程芯片市場供不應(yīng)求的情況下,臺積電的 5nm、4nm 和 3nm 繼續(xù)保持市場領(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)線收入占臺積電總營收的 15%,環(huán)比增長了 14.4%,5nm 和 7nm 分別占總收入的 35% 和 17%??傮w來看,先進(jìn)制程工藝(7nm 及以下)占其總營收的 67%。臺積電預(yù)計 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積電 3nm 陣營,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 將對臺積電的 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 將使用臺積電的 N3B 制程,近期,臺積電開始加快進(jìn)度,Arrow Lake H/HX 的 CPU 也將采用 3nm 制程,有望進(jìn)一步提升臺積電產(chǎn)能利用率。
由于先進(jìn)制程需求持續(xù)增長,臺積電計劃到 2024 年底將 3nm 產(chǎn)能利用率提升至 80%。
臺積電計劃于 2025 年推出 2nm 制程,近期,已經(jīng)啟動了 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,計劃 2025 年量產(chǎn) 2nm。
據(jù)韓媒報道,三星已開始試產(chǎn)第二代 3nm 制程(SF3)芯片,并測試芯片性能和可靠性,目標(biāo)是在 6 個月內(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 交給臺積電生產(chǎn),英偉達(dá)的 H200 和 AMD 的 MI300X 預(yù)計也將采用臺積電 3nm 制程,如果 SF3 產(chǎn)量和性能穩(wěn)定,轉(zhuǎn)向臺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,這樣可以增強驅(qū)動電流,提高性能,降低功耗。該公司對 2nm 制程寄予厚望,據(jù)韓媒報道,三星晶圓代工部門正在整合優(yōu)勢資源,快速推進(jìn)其 2nm 生產(chǎn)計劃,爭取在與臺積電的正面競爭到來時,提升產(chǎn)能利用率。
成熟制程報價持續(xù)下滑
成熟制程晶圓代工市場持續(xù)面臨供過于求壓力,IC 設(shè)計公司透露,2024 年第二季度,部分成熟制程報價再降 1%~3%,從目前的情況來看,第三季度報價可能還會降,使得整體價格自 2022 年第三季度以來一路下滑。
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 年首季報價,幅度達(dá)到 10%~20%。這一波報價調(diào)整,導(dǎo)致成熟制程晶圓代工價格下探至疫情后新低點,導(dǎo)致相關(guān)廠商的毛利率下滑。
有 IC 設(shè)計公司透露,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,不得不降價促銷。
即便近期 PC、手機市場出現(xiàn)回暖跡象,客戶考慮到清庫存、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幅度,避免訂單流失到愿意降價的競爭對手那里。
由于消費類客戶投片需求低,專攻 8 英寸晶圓代工的廠商受創(chuàng)最深,由于 IDM 和 IC 設(shè)計公司先前大量重復(fù)下單,導(dǎo)致電源管理 IC、驅(qū)動 IC 和 MCU 等芯片庫存水位仍較高,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 IC 等客戶想要更便宜的代工價格,因此轉(zhuǎn)單,并不會跟著殺價,畢竟殺價競爭不會有盡頭,會持續(xù)增加其它應(yīng)用,讓產(chǎn)能利用率慢慢回升。
部分 IC 設(shè)計公司表示,經(jīng)歷過之前被高庫存困擾的情形,現(xiàn)在會等客戶給出明確需求后才去投片。近幾年,考慮到成本,在中國大陸晶圓廠投片的訂單越來越多,而中國大陸成熟制程晶圓代工廠產(chǎn)能持續(xù)增加,會導(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,中芯國際、華虹半導(dǎo)體、格芯和聯(lián)電先后公布了一季度財報。
2024 年第一季度,中芯國際銷售收入為 17.5 億美元,環(huán)比增長 4.3%,同比增長 19.7%,毛利率為 13.7%,同比下降 7.1 個百分點。
中芯國際月產(chǎn)能由 2023 年第四季度的 80.55 萬片 8 英寸晶圓約當(dāng)量增加至 2024 年第一季度的 81.45 萬片 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,中芯國際給出的收入指引是環(huán)比增長 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,實現(xiàn)了 1% 的增長。盡管收入有所增長,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為 3180 萬美元,同比下降了 79.1%。該公司將凈利潤下降歸因于平均銷售價格的下降,這直接影響了毛利水平。
2024 年第一季度,格芯營收 15.49 億美元,環(huán)比、同比均下降 16%,凈利潤為 1.34 億美元,同比、環(huán)比均下跌近 50%,毛利潤為 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 萬片,同比下降 9%,環(huán)比下降 16%。
2024 年第一季度,聯(lián)電營收環(huán)比減少 0.6%,同比增長 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報來看,毛利率普遍下降,有的下降幅度還很大,同時,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競爭之激烈,為了不讓產(chǎn)能利用率下滑太多,各家都在降價搶單,致使成本上升的同時,利潤在減少,直接結(jié)果就是毛利率數(shù)據(jù)比較難看。
早有預(yù)判
對于當(dāng)下先進(jìn)制程和成熟制程晶圓代工市場行情,2020 年,當(dāng)時還沒有被收購的 IC Insights 就有預(yù)判。該機構(gòu)發(fā)布的《2020-2024 年全球晶圓產(chǎn)能》報告指出,雖說面臨很多挑戰(zhàn),半導(dǎo)體界對于不斷縮小晶體管幾何尺寸有著強烈的動機,因為這樣做有很多好處,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)展趨勢下,按照 IC Insights 的統(tǒng)計和預(yù)測,各種半導(dǎo)體制程的市占率向著相對更加均衡的方向發(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,其比例將增長到 30%。在該時間段內(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)出快速增長的態(tài)勢,2020 年市占率為 10%,2022 年的預(yù)測值就超過了 20%,并在 2024 年增加至全球產(chǎn)能的 30%。
10nm -20nm 制程市場占比本來是最大的,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(主要由臺積電提供),14nm(主要由三星、英特爾和格芯提供),12nm(主要由臺積電和格芯提供)。
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。
總體來看,到 2024 年,10nm 以下,10nm -40nm,以及 40nm 以上制程各占市場約三分之一,將呈現(xiàn)出三分天下的格局。在這個過程當(dāng)中,10nm 以下是個明顯的增量市場,而其成本很高,對技術(shù)積累的要求也很高,玩家就很少,這也是臺積電能掌控全球晶圓代工 60% 市場份額的主要原因。而在 10nm -40nm,以及 40nm 以上這兩個制程領(lǐng)域,沒有增量,技術(shù)含量相對低,競爭就激烈,形成當(dāng)下競爭、降價、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,做起來太難,需要太多的技術(shù)積累和巨量資金支持,即使是像臺積電這樣的龍頭廠商,也要控制成本和資本支出。與此同時,40nm 以上的成熟制程市場早已成為紅海,對于業(yè)界早已成名的晶圓代工廠來說,在 40nm 以上成熟制程市場擴(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,受到越來越多的青睞,特別是在中國大陸、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,實現(xiàn)量產(chǎn)的產(chǎn)線比重并不高。
臺積電表示,12nm 向上接軌先進(jìn)制程,向下延伸成熟制程,在未來的很長時間都將占據(jù)較大的市場份額。因此,該晶圓代工龍頭在日本和德國的新建晶圓廠,都聚焦在 12nm、16nm 和 22nm 制程,可以實現(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營,每年產(chǎn)能超過 40 萬片晶圓。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。格芯在德國德累斯頓投資了 24 億美元來提高產(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??粗赝度氘a(chǎn)出比,而不是先進(jìn)制程技術(shù),特殊制程占該公司營收的 60%,所謂特殊制程,簡單地說就是具有很強差異化、并不是市場上每家都能提供的、獨有的成熟制程工藝和服務(wù)。這方面,聯(lián)電擅長 OLED 驅(qū)動 IC、RF SOI 和 BCD 等。
對于一心要將晶圓代工業(yè)務(wù)壯大的英特爾來說,在短期內(nèi)無法達(dá)到臺積電和三星的工藝技術(shù)和市場影響力的情況下,必須考慮投資回報率,此時,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的激烈競爭中增加砝碼。英特爾能獲得晶圓代工市場經(jīng)驗,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
總體來看,無論是先進(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,要提升投資回報率,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)報告中指出,去庫存將結(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。
小摩臺灣區(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 IC(LDDIC)、電源管理 IC、WiFi 5 和 WiFi 6 芯片等,都在帶動晶圓代工業(yè)轉(zhuǎn)向復(fù)蘇。
值得注意的是,中國大陸晶圓代工廠的產(chǎn)能利用率恢復(fù)速度較快,這是因為 IC 設(shè)計公司早就開始調(diào)整庫存,經(jīng)過 6 個季度的去庫存,在晶圓代工廠的下單量趨于正常。
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