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咨詢?nèi)绾纬蔀榇河鹱髡哒埪?lián)系：鳥哥筆記小羽毛（ngbjxym）
“芯片短缺”是2021年最引人關注的主題之一，無論是財經(jīng)媒體的年度總結(jié)，或是券商研究所的明年展望，話題均離不開這個在過去一年間內(nèi)，讓所有產(chǎn)業(yè)參與者和行業(yè)觀察家撓破頭皮的“人類智慧的結(jié)晶”。
不止于宏觀敘事，芯片短缺也影響著我們每個人的日常生活。市場研究機構Susquehanna International Group的數(shù)據(jù)顯示，全球芯片交貨期從2020年初開始持續(xù)上行，最新已達到22.3周。在生活中，我們能感知到的或許是最新款iPhone13推遲發(fā)貨，因為蘋果削減了1000萬臺產(chǎn)量；又或許是特斯拉新車暫時先不裝USB口，原因同樣還是買不到對應的芯片。
在見諸報端的分析中，芯片短缺是近兩年蔓延全球的供應鏈亂象的一部分，原因包括“產(chǎn)能短缺”、“需求爆發(fā)”、“供應鏈受阻”等客觀因素，也包括各種離奇的火災、暴風雪、罷工等意外事件。但要抓住重點，我們應回歸最傳統(tǒng)的“供給-需求”行業(yè)分析框架，看看是怎樣的供求錯配，最終導致全球“缺芯”的局面。
芯片產(chǎn)業(yè)鏈漫長而復雜，上中下游分別為設備/材料、制造、封裝測試。中游的制造環(huán)節(jié)分為兩種模式，IDM模式集各環(huán)節(jié)于一身，代工+設計模式則講求專業(yè)分工。隨著芯片水平的提升，建造新工廠的成本也越來越高，未來一座最新技術的工廠甚至需要投入200億美元，因此制造環(huán)節(jié)走向?qū)I(yè)分工是行業(yè)趨勢。目前，晶圓代工產(chǎn)能保持在芯片制造總產(chǎn)能的一半左右，地位十分重要，而本文也將主要以晶圓代工為切入點進行研究。
談到晶圓代工，離不開“制程”和“硅片尺寸”。芯片制程從1990年的1微米發(fā)展至最新的5nm，目前28nm以下是先進制程，應用于對性能要求極高的手機處理器、CPU、GPU等。28nm到90nm是12英寸硅片上的成熟制程，應用于通信、射頻、模擬等中端芯片。90nm以上是8英寸及更小硅片上的成熟制程，應用于電源管理、面板驅(qū)動、功率器件等中低端芯片。
先進制程是近年來代工產(chǎn)能擴張的主力，由臺積電扛起大旗，瘋狂砸錢。今年資本開支總計達300億美元，占行業(yè)總開支的八成，三年計劃總投入高達恐怖的1000億美元。但是，傳統(tǒng)先進制程的需求——消費電子，卻增長乏力，PC+智能手機+平板電腦的三波浪潮已然衰退。之所以需求疲軟卻擴產(chǎn)迅猛，一方面是服務器、礦機、游戲主機等增量需求，另一方面則是臺積電乘勝追擊，進一步奠定行業(yè)地位的戰(zhàn)略布局。
和先進制程相比，近年來，成熟制程的擴產(chǎn)節(jié)奏緩慢。2014年以來，成熟制程總產(chǎn)能的年化增速只有3.8%。其中比較有代表性的現(xiàn)象是，導入過猛的28nm趕上了全球半導體市場大衰退，產(chǎn)能利用率快速走低，此后各家廠商都不愿再度擴產(chǎn)。而8英寸的相關制程本身帶有“即將淘汰”的屬性，因為硅片尺寸的趨勢是越大越好，尺寸越大，平均成本越低。2001年推出后，行業(yè)重心基本在12英寸之上，同期8英寸工廠關停，設備也不再生產(chǎn)，產(chǎn)能規(guī)模停滯并陷入衰退。
成熟制程新增供給有限，但下游應用市場卻在近幾年迎來快速發(fā)展。首先是消費電子的綜合升級，雖然總出貨量增長乏力，但隨著智能手機往多攝、5G、屏幕升級、快充等方向升級，所使用的圖像傳感芯片、射頻芯片、顯示驅(qū)動芯片、電源管理芯片等均以成熟制程為主，周邊配套例如5G基站、無線耳機、充電器等也是如此。以5G手機為例，一方面，其滲透率逐年提升，預計今明兩年的出貨量增速高于50%；另一方面，相比4G，5G手機需要2倍的電源管理芯片和功率放大器，2.5倍的濾波器，單機所含成熟制程芯片數(shù)量也有所上升。
其次是物聯(lián)網(wǎng)，智能家居、智能視聽、可穿戴等豐富的下游應用驅(qū)動市場高速發(fā)展。綜合多家機構的預測，過去五年，物聯(lián)網(wǎng)連接總數(shù)的年化復合增速為23.5%，未來五年則為13.2%。具體看，芯片種類可分為計算、通信、傳感三類，較大比例均采用晶圓代工模式，其中既有IDM企業(yè)將產(chǎn)品外包代工，例如MCU和MPU芯片，也包括原本就采取設計-代工分工模式的通信和傳感芯片，這些芯片對性能要求不是很高，制程范圍主要為28nm-0.15μm的成熟制程，且較多使用8英寸生產(chǎn)。
最后是汽車芯片，新能源汽車以及智能汽車的滲透率逐年提高，而單車“含硅量”（芯片價值量占比）預計將在2030年提高至45%，致使汽車芯片的重要性提高。這一過程中帶來了很多增量芯片需求，包括功率半導體、SoC、MCU、傳感器等，整體仍以IDM模式為主，代工比例約為20%-30%，但分產(chǎn)品看，SoC、MCU、傳感器等的代工比例較高，性能要求比消費電子和物聯(lián)網(wǎng)略低，制程在40nm及以上。
與極致性能相比，這些應用需求總量大，更追求性價比，因此仍然選擇成熟制程，而不轉(zhuǎn)向先進制程。28nm之后芯片設計成本增幅明顯擴大，設計廠商負擔更重；同時，建造晶圓廠的成本也迅速增加，例如前文提到的200億美元/座的3nm晶圓廠，這部分成本也會轉(zhuǎn)嫁到設計商頭上。因此，成熟制程處于良好的性價比平衡點。此外，大部分成熟制程工廠已建立多年，折舊基本完成，進一步降低生產(chǎn)成本；同時，部分不單純以性能衡量，主要應用于復雜場景的特種工藝，例如IGBT、DMOS、BiCMOS、BCD等，也集中于歷史悠久的成熟制程平臺之上。
綜上所述，成熟制程供給端近年來長期以緩慢節(jié)奏擴產(chǎn)，但需求端的5G、物聯(lián)網(wǎng)、汽車等下游新興市場卻強勢增長，性價比因素導致這些需求選擇使用成熟制程，而不轉(zhuǎn)向先進制程，最終導致供求不匹配，這是本輪芯片短缺的根本原因。雖然先進制程供求關系寬松，但是，由于終端產(chǎn)品里各品種芯片缺一不可，iPhone離不開電源管理芯片，特斯拉也少不了USB芯片，部分成熟制程芯片供不應求，導致全行業(yè)呈現(xiàn)出嚴重的芯片短缺情況。
長期的產(chǎn)能錯配為何在此時爆發(fā)，導火索離不開大洋彼岸曾經(jīng)的“懂王”，和已肆虐全球兩年的新冠病毒。隨之產(chǎn)生的三項主要擾動因素，放大了供求錯配，點燃了缺芯狂潮。
擾動因素一是車企應對疫情的舉措。2020年上半年，新冠肺炎疫情自局部向全球蔓延，車企過度悲觀，從而大幅縮減芯片訂單。需特別指出，汽車芯片本身在晶圓代工企業(yè)中優(yōu)先級偏后，例如在臺積電營收中僅占5%，主要因為其利潤空間不大但生產(chǎn)標準嚴苛。于是，這部分空缺產(chǎn)能很快被其他爆發(fā)性增長的需求填滿。隨后，下半年汽車市場超預期恢復，車企嘗試追加之前砍掉的訂單，但代工廠已沒有多余產(chǎn)能。一出一進，車企便撓破了頭。
擾動因素二是設計廠商的多重下單和囤積庫存行為。多重下單指設計廠商在不同的代工廠地方下訂單，后續(xù)可以選擇毀約砍單或囤積庫存，這就扭曲了市場的真實需求情況。在多次業(yè)績說明會上，多家代工廠商均明確指出這種行為的普遍性。
擾動因素三是大陸企業(yè)在政治打壓之下的提前備貨行為。大陸的半導體終端市場大，但本土代工產(chǎn)能有限，華為、小米、OV等終端大廠均高度依賴海外代工產(chǎn)業(yè)。然而，貿(mào)易摩擦背景下，國產(chǎn)廠商受打壓，委外代工受限，例如美國曾對華為先后三次加碼制裁，限制其獲得芯片產(chǎn)品，這就導致去年華為為保證后續(xù)生產(chǎn)，提前向臺積電等企業(yè)投下大量訂單，其他廠商也擔心自己受制裁，同樣提前備貨。這和之前提到的兩大擾動因素相互交織，進一步放大了供應鏈的波動性。
短期看，臺積電、聯(lián)電等各主要代工廠商已經(jīng)開始漲價，這有助于迫使原來囤貨的廠商部分縮減訂單水平，從而得到下游真實需求。此外，代工廠也正積極協(xié)調(diào)，優(yōu)先滿足車企訂單，同時中美關系也出現(xiàn)局部緩和，這些都將有望緩解短期的擾動因素。但是，短期內(nèi)新增代工產(chǎn)能供給較少，根本的供求關系沒有改變，因此芯片短缺局面短期還不會全面緩解。
解決芯片短缺，根本還是要看產(chǎn)能擴充。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前全球范圍內(nèi)的的代工擴產(chǎn)計劃占現(xiàn)有產(chǎn)能的約1/4，可謂力度驚人。然而，新增產(chǎn)能畢竟需要時間，在現(xiàn)有廠房里增加新產(chǎn)線需要至少半年，而從零開始建造新廠，更是需要兩年時間。這就意味著，直到2022年上半年，我們也很難等到成規(guī)模的新產(chǎn)能一解“燃眉之急”。即使樂觀測算，擴充產(chǎn)能也將主要2022年下半年至2023年開出，芯片短缺局面或許屆時才有望得以全面緩解。
伴隨著本輪擴產(chǎn)潮，全球半導體產(chǎn)能的地域分布也可能發(fā)生重塑。擴產(chǎn)計劃中，中國大陸+臺灣占絕對多數(shù)，而大陸更是占比過半。其中，中芯國際同時在北京和上海臨港新建工廠，并且繼續(xù)推進中芯深圳的擴產(chǎn)計劃。臺積電在南京工廠擴建28nm產(chǎn)能。而華虹、上海積塔、晶合集成等廠商的計劃也正在穩(wěn)步推進之中。晶圓代工產(chǎn)能集中于東亞地區(qū)，原本以中國臺灣和韓國為主力，而隨著海峽對岸的大陸拍馬趕上，不僅進一步強化中國在全球半導體產(chǎn)業(yè)鏈中的地位，自身也將日益成為舉足輕重的行業(yè)參與者，推動“國產(chǎn)替代”的愿景進一步落地生根。
當然，本文僅是簡單的分析。本輪芯片短缺成因十分復雜，不僅包括芯片制造環(huán)節(jié)，設備、材料、封裝測試等環(huán)節(jié)也是重要影響因素。另一方面，即使僅考慮芯片制造環(huán)節(jié)，晶圓代工產(chǎn)能也僅占芯片制造總產(chǎn)能的一半，臺積電固然舉足輕重，但英特爾、三星、英飛凌、意法半導體等IDM廠商的情況同樣也十分重要。為了把問題講清講透，本文立足于小的切入點，難免有錯漏和缺失。此外，晶圓代工廠商還可能繼續(xù)推出擴產(chǎn)或新建產(chǎn)能的計劃，或許局勢能更早得到緩解，那當然皆大歡喜。
芯片短缺之下，眾生氣象萬千。代工廠盆滿缽滿，華虹快速擺脫虧損，格羅方德則成功趕著東風在美股上市；渠道商炒芯發(fā)財，一顆小芯片價格暴漲幾十上百倍；終端廠愁云密布，盤算著是減配還是減產(chǎn)；消費者稀里糊涂，嘀咕著價格咋又漲了或是發(fā)貨咋又延期了；投資人眼觀八方，摳著每一項產(chǎn)業(yè)高頻指標，耐心計算景氣何時反轉(zhuǎn)。
但相同的是，每個人都希望行業(yè)秩序早日恢復，芯片不再短缺。畢竟，誰不想再回到疫情前呢。
-END-
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3)鼓動「飯圈」粉絲攀比炫富、奢靡享樂等行為
4)以號召粉絲、雇用網(wǎng)絡水軍、「養(yǎng)號」形式刷量控評等行為
5)通過「蹭熱點」、制造話題等形式干擾輿論，影響傳播秩序
9. 其他危害行為或內(nèi)容，主要表現(xiàn)為：
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4)法律、行政法規(guī)禁止，或可能對網(wǎng)絡生態(tài)造成不良影響的其他內(nèi)容。
二、違規(guī)處罰
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三、申訴
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