最近的半導體行業(yè)，沒有什么話題比缺貨更能引起共鳴。受8英寸晶圓產能持續(xù)緊張影響，MOSFET、驅動IC、電源管理IC等元器件紛紛傳來漲價消息。而自從iPhone 12上市后，芯片缺貨風波更是在消費類電源領域大肆擴散，蔓延到了TWS藍牙耳機領域，市場對于TWS耳機的強勁需求也加劇了主控芯片和相關觸控芯片缺貨的情況。

日前芯片代工廠商力積電董事長黃崇仁表示，目前晶圓產能已緊張到不可思議，客戶對產能的需求已達恐慌程度，預估明年下半年到2022年下半年，邏輯、DRAM市場都會缺貨到無法想象的地步。

黃崇仁的話并非危言聳聽，據《電子工程專輯》姊妹媒體《國際電子商情》報道，全球晶圓代工產能供不應求，包括臺積電、聯(lián)電、世界先進、力積電等代工廠四季度訂單滿載。今年10月中旬，芯謀研究首席分析師顧文軍還在微博上發(fā)文披露，一芯片設計公司老總，為了拿到產能竟給代工廠的高管下跪。

晶圓代工產能供不應求，部分代工廠也在按照供需關系調漲價格。11月26日，中芯國際回應投資者提問是否對8英寸晶圓代工提價時就曾表示，現有客戶訂單將按已簽訂合同進行，新客戶、新項目則由雙方協(xié)商確定價格，該公司也會通過優(yōu)化產品組合來提升平均晶圓價格。

有分析認為，在晶圓擴產設備先行背景下，明年全球晶圓代工產能擴張確定性高。根據SEMI數據，未來四年晶圓產能擴張將延續(xù)，至2024年每月晶圓產能將增長35%。

在2020 ICCAD會議期間，《電子工程專輯》和《國際電子商情》記者采訪了臺積電（中國）副總經理陳平博士，以及聯(lián)華電子（UMC）旗下和艦芯片制造(蘇州)公司銷售副總經理林偉圣，了解到了本次大缺貨背后的真相，以及兩家Foundry龍頭對今后兩年市場及工藝趨勢的看法。

臺積電：越來越多客戶選擇先進工藝，缺貨是三個因素疊加

臺積電（中國）副總經理陳平博士

今年在新冠肺炎疫情和中美貿易摩擦的雙重壓力下，全球經濟面臨挑戰(zhàn)，但半導體行業(yè)卻異常火爆，尤其是晶圓代工廠。以臺積電為例，2020年前九個月的營收相比去年同期有了31%的成長，第四季度也持續(xù)了這種景象，預計全年將實現30%以上的成長。

半導體行業(yè)已多年未有如此幅度的成長了，距離上次是十年前，彼時剛從金融危機恢復。但對這個幅度的成長，臺積電有所準備，“我司去年做今年規(guī)劃的時候，確實有所預期。”陳平說到。

當前全球對半導體的需求大大增加，以智能手機為例，雖然看來總出貨量并無顯著變化，但每一部手機里用到的芯片數量卻增長了很多。臺積電根據這些科技信息量化了產能預期，但仍無法完全滿足目前火爆的市場需求。而在先進工藝上，臺積電也進展不錯，5納米不僅順利量產，而且因5納米而新增的客戶，比7納米剛進入量產的時候還多，而3納米會更多，可見大家對先進工藝的渴望還在逐年遞增。

對于2020年下半年以來的嚴重缺貨情況，陳平認為是由三個因素疊加造成的。

第一個因素，即使不發(fā)生新冠、禁運這類突發(fā)事件，今年的半導體需求也很旺盛。2016年以后移動計算的拉動作用雖有所弱化，但是近年來隨著5G、AI以及IoT的發(fā)展，市場對芯片的需求正又在迅速提高，一個普及計算(Ubiquitous Computing)的時代正在來臨。

第二個因素，上半年因疫情很多地區(qū)物流阻斷，OEM上半年無法正常備貨，另外各類遠程辦公、教育，以及數據中心擴容造成各類終端市場的需求猛增，所以到下半年，市場的需求在晶圓代工廠這個環(huán)節(jié)被放大，而缺貨的情形進一步造就了市場恐慌，讓大家激進囤貨，以比正常庫存天數1.5倍甚至2倍的規(guī)劃來建庫存以尋求供應安全。

第三個因素，是由地緣政治和與之引起的產業(yè)鏈移動所造成的。對于數字芯片廠商來說，由于本來就大都在晶圓代工廠生產，即便供應鏈發(fā)生平移對全球總產能需求來說不會有太大變化。但是對模擬廠商影響較大，因為傳統(tǒng)模擬IDM大廠很多在美國。以往由于模擬器件種類多單價低的特點決定了大部分OEM不輕易冒險更換供應商。但這次由于地緣政治原因許多中國OEM選擇轉向亞洲的fabless，而fabless用的是foundry生產，這在對代工廠產能需求上帶來了較大影響。

陳平表示：“三件事情疊加起來就讓產能缺得很離譜。至于多久水分會擠掉？擠掉以后水位在哪兒？這都是要持續(xù)關注的。”但據陳平預測，即便是擠掉了水分，需求仍然旺盛，因為這個水位是在原本就很高的需求上疊加的，所以消除時間會比較長。

臺積電一直基于產品類型進行分類 “例如，幾年前如果要預估IoT類芯片什么時候起來，可能還估不出來，因為不知道如何發(fā)生？在哪里發(fā)生？但今年的市場讓我們看到一些以前預期會起來的芯片真真實實地起來了。”陳平提到，今年的訂單產品分布跟以前不一樣，智能手機芯片的量沒有減少，比例卻在下降，原因是其他類型的芯片訂單增加了。這也印證了對即將會進入普及計算時代的預期。

2020年沸沸揚揚的美國制裁華為事件，令大家都想知道，要建立一條不含美國技術的產線，難度在哪里？究竟有多難？

陳平曾經是工藝工程師，在美國頂尖的實驗室做工藝研發(fā)多年。他認為半導體工藝是一門非常強調實驗的科學，“一個科學家一輩子可能也搞不清楚里面所有的科學原理，需要很多人共同配合做產品、做實驗、分析數據。”工藝工程師都有一個共同的經驗， 即選對了設備，你離成功就近了；選錯了設備，你就會很辛苦。因此選擇生產設備是工藝研發(fā)中很重要的一環(huán)。由于設備是設備廠商基于全球最頂尖的技術研發(fā)生產的，其中不少確實來自美國，所以要建一個完全不含美國技術的高質量產線是有相當的挑戰(zhàn)的。

半導體技術依賴人才的培養(yǎng)。陳平表示不太同意國內大學沒有培養(yǎng)足夠半導體人才的說法。以他的個人經歷為例，他在國內大學本科讀的是電子系，碩士是射頻，到了美國讀博士才進入半導體相關專業(yè)。“半導體是一門綜合性的學科，除了微電子專業(yè)學生外，國內大學培養(yǎng)的化工、材料、物理，機械學生都可以成為半導體人才。即便做芯片設計的，也不一定要在大學里就是學設計，只要有好的基本素養(yǎng)且愿意學習，成為專業(yè)的人才也很快。”

和艦芯片：解決產能問題，要分8英寸和12英寸來看

和艦芯片制造(蘇州)公司銷售副總經理林偉圣

聯(lián)華電子創(chuàng)立于 1980 年，是中國臺灣第一家集成電路公司，1995年轉型為晶圓代工服務。今年是聯(lián)華電子成立40周年，他們在2017年宣布了一個重大的業(yè)務決策，就是放棄 12納米以下先進工藝投資，專注特色工藝。據悉，今明兩年聯(lián)華電子會繼續(xù)擴增28與22納米產能，作為聯(lián)華電子子公司，聯(lián)芯與和艦芯片將很大程度上承擔起產能擴增的任務。

談到今年的缺貨潮，林偉圣認為主要原因是第一供應鏈安全，過去兩年美國方面的技術封鎖，所以為了保證未來很長一段時間有芯片可用，國內系統(tǒng)廠商在今年下半年備貨時把供應鏈安全放在了第一位，在操作庫存時采取比較大膽的做法。

第二是新冠肺炎的影響。整個東南亞和印度等地加工鏈條變得不穩(wěn)定，而中國大陸的加工鏈條是最健全的，海外的加工訂單也在今年回流。這塊的需求很大，只是回流進來的訂單給晶圓代工環(huán)節(jié)造成了壓力，大家積極備貨，擴充產能一時半會跟不上。

第三個點是終端應用驅動，最明顯就是被5G帶起來的各種應用設備。由于華為高端芯片制造受阻，國內其他手機廠商們都認為自己可以取而代之，獲得市場領導地位，所以在下單備貨上也都是大手筆。

從目前客戶的下單狀況看，林偉圣預測需求會延續(xù)到明年，明年上半年還是屬于比較緊張的狀態(tài)。各個不同工藝節(jié)點都有不同需求，比如8英寸的電源管理IC和MCU，尤其是MCU的產能短缺嚴重，“我們也感受到系統(tǒng)廠商給的壓力。”12英寸的狀況和今年疫情有關系，大家呆在家里的時間變久了，發(fā)現需要更新的設備多了，智能家居、電視、手機、平板電腦的需求都上來了。這一波換機潮還在延續(xù)，尤其是針對筆記本電腦的需求仍在增長。海外方面，圣誕節(jié)的備貨已經完畢，國內市場目前的備貨主要是為了春節(jié)市場，在備貨力度上也比往年強得多。

如何擴產以解燃眉之憂？林偉圣認為要分8英寸和12英寸來看，8英寸的晶圓廠如果有機會，買下整個工廠更合適。因為要在8英寸既有工廠擴充產線，一是設備取得不易，二是目前八寸平均售價，無法反映新建八英寸廠的投資報酬率；?12英寸線，以增加28納米和22納米的產能為主。

另外在八英寸產品迭代到12寸，也是可以紓解八英寸的緊缺，以電源管理IC的發(fā)展為例，發(fā)展分三個檔次：從低壓到30V、30-100V以及100-700V。對應市場的規(guī)模，低壓到30V占60%，30-100V接近22%，100-700V接近18%。在工藝節(jié)點上也分三個檔次，第一個是8英寸的0.25微米或0.35微米，這也是用得最多的，第二個是0.11到0.18微米，第三個是90納米或50納米。在驅動工藝的迭代，就是芯片的數字部分所占面積，如果小于30%，0.25-0.35微米就夠了，30-60%是用0.11-0.18微米，增加到60%就需要12英寸。國內大部分電源管理芯片都是0.25-0.35微米工藝，有的已經做到0.11-0.18微米，這部分都是8英寸，而海外歐美公司已經在研發(fā)12英寸的55納米BCD工藝，去做高端的電源數字化芯片。
編輯：hfy