成熟製程晶片,“中美競爭”的另一塊前沿陣地
數十年來,晶片製造的巔峰追求聚焦於先進製程技術,引得業界競相追逐。從早期的55nm、28nm,到14nm、7nm,再到目前廣泛討論的5nm、3nm,以及台積電正全力推進的2nm...在摩爾定律的指引下,這些數字不僅代表著晶片製造技術的不斷精進,更預示著晶片性能與能效的顯著提升。
尤其是在人工智慧(AI)浪潮時代,先進製程晶片一卡難求、價格飆升,呈現出供不應求的緊俏局面。
與之形成鮮明對比的是,成熟製程晶片的價格戰硝煙已在全球悄然瀰漫。
01 另闢蹊徑,國產半導體押寶“舊技術”
眾所周知,自2022年以來,美國高度重視限制中國高端半導體生產,實施了嚴格的出口管制措施,並撥款數百億美元來激勵美國先進晶片的本地化生產。
在技術與市場的雙重嚴峻挑戰面前,中國半導體產業必須迎難而上,勇敢地迎接各種困難與考驗。
為此,中國開始重點關注不太先進但廣泛使用的“傳統”晶片(成熟製程晶片)。
所謂成熟製程,通常指的是28nm及以上的製程工藝。該工藝曾經一度被部分人誤解為“低端”、“又老又慢”的代名詞。
但事實並非如此。
成熟製程晶片,儘管技術上不如先進晶片複雜,但其重要性不容忽視。這些工藝已經經過長時間的市場驗證,技術相對成熟,生產成本較低,穩定性高,聚焦於中小容量的儲存晶片、模擬晶片、MCU、電源管理、模數混合、感測器、射頻晶片等,廣泛應用於消費電子、汽車、家電,以及醫療和工業裝置等領域。
從晶片需求數量來看,28nm及以上的成熟工藝,佔據了全球四分之三左右的份額,而先進工藝只佔四分之一。
由於工藝最佳化、材料創新等技術的不斷應用,成熟製程在提升效率、降低能耗、增強可靠性等方面仍有巨大的潛力可挖。同時,面對定製化、差異化的市場需求,成熟製程技術也展現出了其靈活性和適應性,能夠根據客戶需求進行快速調整和最佳化。
最近幾年,中國大力發展成熟晶片工藝,在提升自給率、滿足自身需求之外,逐步擴大在半導體晶片領域的市場份額和話語權。
在上述背景和形勢下,中國作為全球最大的成熟製程晶片市場,已然展現出了強大的實力與巨大的潛力。眾多企業通過持續不斷的技術攻堅和不懈努力,如今已能夠實現成熟製程晶片的大規模量產,這使得中國在這一領域的晶片產量迅速攀升。
據資料統計,2023年中國大陸的晶圓產能同比增長12%,達到每月760萬片晶圓。預計到2024年,這一數字將進一步增加到每月860萬片晶圓。2024年第一季度,中國的成熟製程晶片產量就已激增了40%。
TrendForce報導也曾指出,中國大陸目前共有44家晶圓廠,預計2024年底,中國大陸將興建32座大型晶圓廠,且大多鎖定成熟製程。未來幾年,中國成熟半導體產能規模預計還將實現顯著增長。
這些資料不僅展示了中國在成熟製程半導體領域的強勁勢頭和強大實力,也預示著全球半導體市場格局或將迎來深刻變化。
對於產業鏈而言,中國大陸晶片產能的擴張明顯帶動了半導體裝置、材料等行業需求的增長。據SEMI最新消息報導,2024年上半年,中國購買了價值250億美元的晶片製造裝置,超過了韓國、台灣和美國的總和,創歷史新高。
根據SEMI的預測,2024年全球半導體裝置銷售額預計同比增長3.4%至1090億美元。中國對半導體裝置投資將持續強勁,投入晶片裝置將佔據全球32%的份額,成為了今年上半年唯一一個繼續同比增加的地區,也保持著全球最大半導體裝置市場的地位。預計到2027年,中國將保持其作為全球300mm裝置支出第一的地位,未來三年將投資超過1000億美元。
荷蘭半導體裝置製造商ASML新任CEO Christophe Fouquet也表示,世界需要中國生產的成熟製程晶片。尤其是汽車行業,需要中國晶片製造商目前正在投資的成熟製程晶片。
未來,ASML將繼續在遵守相關法律法規的前提下,支援在華客戶發展,幫助客戶在成熟製程晶片製造過程中降本增效。
02 美歐盯上中國“成熟晶片”
中國在成熟晶片產業的崛起之勢,猶如一顆巨石投入平靜的湖面,引發了國外對成熟製程晶片競爭加劇的擔憂。
資料顯示,2022年和2023年,中國企業的晶片報價比海外競爭對手低20%-30%。儘管是在前幾年,半導體普遍短缺導致價格飆升的情況下,這些折扣仍然存在。
儘管中國製造的晶片目前仍主要供應國內市場,但大幅折扣已幫助本土代工廠從GlobalFoundries、三星等海外競爭巨頭手中奪取市場份額。
照此趨勢,TrendForce預計,2027年中國在成熟製程晶片市場的市佔率將從2021年的31%提升到39%,幾乎是2015年的兩倍,從而取得成熟製程晶片的主導地位。
TrendForce分析師甚至斷言,中國這幾年興建大量晶片生產線,大規模提升晶片產能,未來成熟製程晶片或將變成白菜價。
顯然,中國企業在成熟製程的不斷擴張和通過低價策略搶佔市場份額的行為,讓海外企業明顯感受到了前所未有的壓力。
有行業專家指出,在未來,美國很有可能會依賴中國成熟晶片的產能,28nm及以上的成熟製程的晶片,也許會成為未來中美半導體之爭的另一塊前沿陣地。
畢竟,先進製程只是少數幾家巨頭“角力”的舞台,成熟製程才是全球追求的財富。
從資料來看,20nm-45nm工藝晶片(不含儲存),美國高度依賴海外市場,排名前二的是中國大陸市場與台灣市場。
可以簡單理解為,在成熟製程晶片領域,中國將有能力卡住美國的脖子。
對此,美國商務部在2024年第一季度對約100家美國公司進行了調查,以確定它們對中國公司在成熟半導體方面的依賴程度,擔心公司容易受到成熟節點供應鏈中斷的影響。
歐盟也在考慮調查中國半導體在歐洲整個產業鏈中的嵌入程度,將“成熟晶片”視為競爭的下一個戰場。
4月5日,美國和歐盟召開“貿易與技術委員會會議”(TTC),雙方均表示將針對成熟製程半導體供應鏈進行調查,並計畫採取"下一步措施",以減少對於外部的依賴。
其中,美國商務部宣佈將投資34億美元,用於增強美國傳統晶片的生產能力。這相當於分配給先進半導體的激勵措施的三分之一,以降低對中國大陸成熟晶片的依賴度。
與此同時,美國與歐盟還宣佈將合作應對半導體產業中的干預活動延長3年,特別是在“成熟製程晶片”領域,雙方將共同應對中國。這表明美歐在半導體領域的合作不僅限於調查和採取措施,還包括對抗可能的外部干預。
03 成熟節點的“過剩爭論”
另一方面,隨著中國在成熟製程晶片市場份額的不斷擴大,以及國內企業仍在不斷擴大工廠建設,可能會引發全球成熟晶片產能過剩和價格競爭加劇的風險,這將導致包括美國在內的很多國家無力與中國打晶片價格戰,類似於過去十年太陽能行業所經歷的情況。
這可能會是中國與發達經濟體未來貿易爭端的前奏。
尤其是美國,一直對中國晶片領域的進展與突破保持高度關注,美國的《晶片與科學法案》除了阻擊先進晶片之外,還已經打算分配一些資金用於成熟節點晶片的生產,並進行供應鏈審查,研判中國成熟節點半導體產能大幅擴張將如何影響市場。
成熟製程晶片產能激增背後,原因不難分析:
首先,成熟製程晶片沒有受到美國政府的出口限制。美國政府之所以將這部分晶片排除在限制之外,主要是為了確保全球供應鏈的穩定性。畢竟,成熟製程晶片廣泛應用於涉及人們日常生活的各類消費性電子產品。如果供應鏈被中斷,很可能導致一系列全球性問題。
另外,美國政府也經過評估,認為成熟製程晶片並不會對國家安全構成直接威脅。因此,在權衡利弊之後,選擇了對這部分晶片放鬆限制。然而,這一決策推動了中國在成熟製程晶片領域的快速發展。同時在政策的大力支援下,中國半導體產業的投資重點開始轉向成熟製程領域。
國內在成熟晶片領域,產能的確已經走在了世界的前端。
在產能起來之後,隨之而來的是整個市場成熟晶片價格的下降,但產能不停攀升,導致行業競爭加劇。之前一些在國內賺得盆滿缽滿的海外晶片廠商也感到很大的壓力,不得不降低晶片價格來應對,比如德州儀器、GlobalFoundries的成熟晶片,價格都比過去低了數倍。
有業內人士透露,有些國內晶片代工廠因為訂單壓力較大,甚至出現了為了搶單不斷拉低價格的現象,國內成熟晶片似乎進入了紅海市場,這導致國內晶片代工廠的利潤都跌了不少。
這一點可以得到印證。
回顧2023年的全球半導體行業,一個不可忽視的現像是晶圓代工成熟製程產能利用率的持續低位徘徊。這一現象不僅反映了當前市場的複雜性和多變性,也預示著行業內部正在經歷一場深刻的調整與變革。
市場需求低迷是導致晶圓代工成熟製程產能利用率低下的重要原因。智慧型手機、筆記型電腦等消費類電子產品的銷量下滑,汽車市場增速也開始明顯放緩,受終端需求能見度低影響,供應鏈建立庫存態度保守,這些都直接影響了對晶片的需求。
另一方面,隨著各晶圓廠在連續兩年因需求清淡而放緩擴產計畫後,預計在2025年將陸續開出先前遞延的新產能,尤以28納米、40納米及55納米等成熟製程為主,在需求能見度低、新產能開出雙重壓力下,成熟製程價格將持續承壓。這進一步壓縮了利潤空間,使得產能利用率難以有效提升。
以國內代工龍頭中芯國際為例,其2024年半年度報告顯示,2024上半年實現營業收入為262.69億元,同比增長23.23%;歸母淨利潤為16.46億元,同比下降45.1%,公司出現增收不增利的情況。對於營收增長的原因,公司稱主要是由於本期晶圓銷售數量增加所致,銷售晶圓的數量(8英吋晶圓約當量)由上年同期的265.5萬片增加至本期390.7萬片。
雖然公司晶圓銷售數量有所增加,但產品平均單價卻出現明顯下滑。
今年上半年中芯國際的每片晶圓平均單價約6723.57元,較上年同期的8029.38元,下降了16.26%。分季度來看,2024年Q2,公司銷售收入環比增長23.1%為136.76億元,出貨超過211萬片8英吋晶圓約當量,環比增長18%,平均銷售單價卻環比下降8%。
總體持續“量升價跌”的態勢。
尤為值得關注的是,產能利用率作為衡量產能消化與市場景氣度的一項關鍵指標,中芯國際該指標也隨之下降。
2022年Q1及Q2,中芯國際的產能利用率近乎滿載狀態,到了當年Q4,公司的產能利用率下降至79.5%。2023年,公司產能利用率進一步下滑,全年維持在75%左右。
今年上半年,全球半導體產業整體顯現復甦跡象,今年Q1公司的產能利用率達到80.8%,Q2產能利用率進一步提升至85.2%。儘管公司的產能利用率有所恢復,但與高峰時期相比,產能利用率仍處於低位。
從價格端以及產能利用率來看,行業目前仍然處於供大於求階段。
有晶圓代工廠高管直言,“現在真是捲得太誇張了。”去年90nm及以上節點價格已很“內卷”,今年會更嚴重,而且會向下延伸到55nm甚至更小製程,而且隨著頭部廠商紛紛擴建,新產能2024年底會逐漸釋放出來,出來之後沒有客戶怎麼辦?只能降價搶客戶。
面對供過於求的局面,晶圓代工廠商不得不繼續採取降價策略以爭取訂單,這進一步壓縮了利潤空間,使得產能利用率難以有效提升。
展望後市,TrendForce預測,明年成熟製程產能利用率雖可提升10個百分點,但業界持續擴產將導致價格持續承壓。
但需要強調的是,在評估成熟製程大規模擴張可能會導致“產能過剩”的影響時,中國大陸以外的公司也並沒有停滯不前。例如,GlobalFoundries、台積電、聯電、力積電、世界先進等也正在美國、新加坡、日本、德國和印度等地增加成熟節點的生產能力,提供多樣化的成熟節點技術,以平衡中國在該領域的擴張力度。
可見,中國要想在成熟節點半導體領域“獲勝”,也並非易事。
在恐慌情緒蔓延之際,另有聲音表示,業界無需對中國成熟製程產能的擴張形勢太過警惕。
根據中國海關總署先前發佈的資料顯示,2024年第一季度,中國的積體電路進口量同比增長了12.7%,達到了1215億顆。在中國半導體產業中,進口貨物仍佔據超過一半的比例,半導體仍然是中國進口價值最高的商品。
這表明中國在提升半導體產業自給自足度方面仍有很長的路要走。
據一項非公開行業研究對2030年產能和需求平衡的現有估計表明,預計到2030年(假設中國所有規劃的晶圓廠都實際建成並投入營運),國內產能將能夠滿足約90%的國內需求,包括中國OEM和在中國設有工廠的國外OEM,2020年這一數字僅為37%。
不難理解,即使中國未來產能大幅增長,滿足國內需求仍將是中國代工廠的重點。
目前,中國大陸的成熟製程技術整體相較台積電還有很大差距,但已可與力積電等二線廠商較高下,甚至在部分工藝節點上,可與台積電“掰手腕”。
但無論如何,我們都要清晰的認識到,相比國際市場,中國的成熟晶片產能雖然在不斷擴大,但技術和製造水平還有一定差距,尤其是地緣政治上的風險依然存在,國內需要提前有應對預案,以有備無患。
04 結語
在全球半導體投資競賽之下,先進製程受阻,成熟製程晶片供給過剩、需求不振,中國晶圓代工廠能否殺出一條路?
從某種角度來看,美國對先進晶片的打壓為中國利用“舊技術”提供了機會,在成熟製程晶片領域取得了顯著進展。
但長期來看,中國仍面臨著對先進製程晶片進口的嚴重依賴問題。尤其是隨著先進工藝的進一步下沉,新興產業的晶片升級,先進工藝的關鍵性日益突出。
從這個角度而言,國內對於先進工藝的晶片生產,絕不是用一句“有成熟工藝”就夠了就能掩蓋過去。中國企業需要加快攻克先進生產工藝和技術,提高自主研發和製造能力,未來之路依舊漫長曲折。
期待國產半導體能夠持續“步履兼程”,實現真正意義上的突破。 (芯師爺)