從最新IDM大廠產能及擴產情況看半導體趨勢

IDM（Integrated Design and Manufacture）即垂直整合制造，指從設計、制造、封測到銷售自有品牌芯片都一手包辦的半導體垂直整合型公司。由于同時具備了其他兩種模式的能力，因此IDM模式企業(yè)是全球芯片產業(yè)鏈中技術門檻最高、投入資金最大的芯片企業(yè)。

前十大IDM廠商產能合計為1316萬片/月，其中存儲占據(jù)了全球晶圓產能的半壁江山

作為全球晶圓制造的主要供應來源之一，IDM廠商的重要性不言而喻。

根據(jù)Knometa Researc的數(shù)據(jù)，截止至2021年底，全球IC晶圓的總產能為2160萬片/月（8英寸約當量，下同），其中三星、臺積電、鎂光、SK海力士、鎧俠/西部數(shù)據(jù)前五大公司合計占比57%，達到1221萬片/月，比前一年增加了10%，且這一增長率比該行業(yè)的總產能高出一個百分點。　

全球IC晶圓產能排名（千片/月，8英寸晶圓約當量）

值得注意的是，全球晶圓產能前五大廠商中除了臺積電之外，三星、鎂光、SK海力士、鎧俠四家存儲廠商都是典型的IDM經營模式，占比高達44%。

從具體數(shù)據(jù)來看，三星憑借月均產量405萬片晶圓穩(wěn)居第一，占據(jù)了全球19%的市場，產能比排名第二的臺積電高出44%。除了給一些設計廠商代工芯片外，三星自家也有許多與晶圓密切相關的產品，這些產品對三星市場份額的增長起到了重要的帶動作用。

除了三星之外，鎂光、SK海力士、鎧俠三家存儲廠商的月產能都在130萬片以上，市占率也都高于5%。不過，雖然產能和市占率都在提升，但是和去年增長率相比，SK海力士和鎧俠都下降了1個百分點。

盡管存儲芯片憑借較大的需求占據(jù)了全球晶圓產能的半壁江山，但是邏輯、模擬、功率等領域的廠商在全球前十大IDM廠商產能排行中，仍然占據(jù)一席之地。

全球前十大IDM廠商產能排行（8英寸晶圓約當量）

在邏輯芯片領域，英特爾是業(yè)內少有的IDM廠商，主要產品包含CPU、GPU等，廣泛應用于消費電子、服務器等領域，目前的產能為119萬片/月。

模擬芯片方面，目前德州儀器、意法半導體、亞德諾產能排名前列。作為全球模擬芯片的絕對龍頭，德州儀器目前的產能為85萬片/月，是模擬芯片排名第二亞德諾的2倍。值得注意的是，雖然意法半導體目前產能高達82萬片/月，但這主要是模擬芯片和功率芯片碳化硅和氮化鎵相加的結果。

而在功率器件方面，由于主要應用在汽車、工業(yè)等要求較高的領域，驗證周期長，擴產難度大導致全球功率IDM廠商普遍產能較小。其中以安森美和英飛凌為代表，目前二者的產能均為25萬片/月左右。

前十大IDM廠商資本支出合計為872.35億美元，頭部廠商紛紛擴產以搶占市場份額

自2020年以來，由于受新冠疫情、地緣政治等因素影響，上游晶圓廠供應端產能持續(xù)緊張；同時受新能源汽車、HPC、物聯(lián)網等下游領域需求的快速爆發(fā)，使全球半導體迎來了新一輪的景氣周期。

面對旺盛的市場需求，很多晶圓廠都處于產能滿載、供不用應求的情況，尤其在功率半導體領域，像英飛凌、安森美的車規(guī)IGBT交期已經長達39周以上，相關訂單甚至已經排到2023年。

在這種情況下，加大資本支出擴充設備和產能，就成為了眾多晶圓廠商不得不作出的反應。

根據(jù)IC insights發(fā)布的數(shù)據(jù)，全球半導體行業(yè)資本支出在2020年增長10%，扭轉了2019年下滑的局面。而在2021年，資本支出在2020年的基礎上進一步擴大，同比增長36%達到1539億元。IC insights預測，2022年全球資本支出將增加24%，達到1904億美元的歷史新高。若2022年能夠達到預期數(shù)值，這也是自1993年~1995年以來，半導體行業(yè)首次出現(xiàn)連續(xù)三年的兩位數(shù)支出增長。

 在IDM領域，據(jù)芯八哥統(tǒng)計，前十大IDM廠商2022年資本支出合計872.35億美元，占整個半導體行業(yè)資本支出的比例為45.82%。

具體來看，存儲領域中三星2022年的資本開支最大，達到170億美元。此外鎂光、SK海力士的資本開支也在100億美元以上。有意思的是，和其他三大存儲廠商不同，鎧俠在資本開支方面相對較保守并且產能增長速度最慢，公司的策略主要是通過3D擴展的進步來增加 3D NAND芯片的產量，而不是通過產能的增加。

全球前十大IDM廠商資本支出情況及未來支出計劃

 在模擬芯片領域，德州儀器和意法半導體2022年的資本開支都在35億美元以上。德州儀器此前表示，從現(xiàn)在到2025年，公司每年將支出約35億美元用于芯片制造；而意法半導體則計劃在2020年至2025年期間，將歐洲工廠300mm（12英寸）整體產能提高一倍；在功率芯片領域，英飛凌2022年的資本開支達23億美元，并且公司計劃在近兩年以每年50%的大額投資進行擴產，投資力度遠超競爭對手安森美。

值得強調的是，作為邏輯芯片領域IDM的龍頭企業(yè)，英特爾2022年的資本開支高達270億美元，位列十大IDM廠商第一位。英特爾內部規(guī)劃在2026年以前，即五年內擴增晶圓廠產能三成，其中包括2023年到2024年還將增加愛爾蘭、以色列與美國的產能，以逼進臺積電。

全球前十大IDM廠商最新擴產動態(tài)

 擴產動態(tài)方面，英特爾全球布局腳步較快，旗下晶圓生產基地包括美國亞歷桑那、俄勒岡等州，歐洲的愛爾蘭，以及歐亞交界的以色列，亞洲的中國，并在新墨西哥、哥斯達黎加與馬來西亞設有封測相關工廠。

為了強化競爭力，英特爾此前已宣布將投資200億美元，在美國亞利桑那州的Ocotillo園區(qū)新建兩座晶圓廠，并且計劃將在德國馬格德堡建設晶圓廠。此外，目前英特爾與IDM排名第四的鎧俠在產能上差距不大，對 Tower 的收購將使英特爾的產能更接近甚至超過鎧俠的晶圓廠產能。

作為全球晶圓產能最大的龍頭，三星已擁有全球IC晶圓總產能的19%，比第二位的臺積電多44%。未來，三星擬通過加大資本開支，逐步擴大領先優(yōu)勢。根據(jù)公司的披露，三星擬以2017 年的產能為基礎，預計到 2026年將產能增加兩倍，目前的產能項目包括在德克薩斯州泰勒市建設的價值 170 億美元的新晶圓廠。三星或想通過這些舉措，大力推動擴大前沿工藝的代工服務，從而與臺積電一較高下。

在模擬芯片領域，德州儀器是絕對的龍頭，2021年其模擬IC銷售額為140億美元，占全球19%的市場份額。在看到了模擬芯片市場長期的增長趨勢后，德州儀器開始大規(guī)模擴產。未來，德州儀器將新建4座工廠，主要在謝爾曼進行，該公司計劃今年完成前兩家工廠的建設，預計2025年第一家工廠投產。第三和第四家工廠的建設將在2026 年至2030 年之間開始；此外，2021年7月，德州儀器還以9億美元收購了鎂光科技位于猶他州Lehi的一座12英寸晶圓制造廠LFAB。該廠最初是鎂光科技計劃用其生產3D Xpoint存儲芯片，由于鎂光退出3D Xpoint業(yè)務，德州儀器計劃將其改造，用于制造65nm和45nm工藝的模擬和嵌入式芯片，預計將于2023年初開始生產。

功率芯片方面，安森美是最有代表的龍頭之一。根據(jù)安森美的計劃，未來兩年將加大投資力度由6%增加到12%，主要用于擴充300mm晶圓廠的產能和碳化硅供應鏈環(huán)節(jié)，安森美指出碳化硅未來5年內的產能將會是現(xiàn)在的1.3倍。此外，為推動未來幾年碳化硅收入的大幅增長，安森美計劃通過收購GTAT擴大設備和模塊產能，以支持在2022年年底將襯底產能增加四倍以上，到2023年碳化硅收入將超過10億美元。

新增產能預計將在2024年左右逐步釋放，不同領域IDM廠商內部分化較大

業(yè)內周知，盡管目前各大廠商都在加大資本開支用于產能擴充，但是由于晶圓廠建設周期緩慢，由廠房建設到產能爬坡、良率提升大概需要3年左右的時間，因此在時間上我們不僅僅需要關注今年，還要關注即將擴產的未來2-3年。

根據(jù)Knometa Research的數(shù)據(jù)，2021年晶圓制造商為應對普遍的短缺，將產能提高了8.6%，達到了25,920萬片/年；2022年，預計產能將同比增長8.7%至28,175萬片/年。此后3年，預計產能增速將逐步放緩，直到2025年增速5%達到34,250萬片/年。

 具體產能增長率方面，據(jù)其表示2021年12英寸產能增長10%，預計2022年增長11%，2023年增長8%，2024年增長9%；而在8英寸領域，產能2021年增長6%，預計2022年增長5%，2023年增長3%，2024年增長2%。

2021-2024年8英寸、12英寸產能增長率情況及預測

 可能有人會擔心，按照這樣的產能提升速度，芯片代工企業(yè)可能在2024年遇到產能過剩問題，畢竟現(xiàn)在已有消費電子出現(xiàn)產能過剩的情況了。

這種擔心不無道理，不過此問題在大廠擴產前已經做了充分的考量了。此前許多大廠已紛紛表示，當前的擴產行為不僅僅是為了緩解短期的芯片短缺問題，更是適應未來長期的市場需求。雖然當下消費電子市場疲軟，但未來高性能運算（HPC）、車用與工控、光伏儲能等領域高速發(fā)展，未來市場對于晶圓需求這塊蛋糕的需求只會越來越大，因此頭部企業(yè)對其長期發(fā)展前景較為看好。

業(yè)內人士指出，雖然近日由于消費電子疲軟導致部分IC設計公司削減了晶圓代工的訂單量或下調了產能預測，但德州儀器、安森美、英飛凌和意法半導體等歐美模擬和功率IDM廠由于汽車和工業(yè)控制的需求強勁，受市場環(huán)境的影響并不大。當其他晶圓代工廠降低晶圓價格時，這些IDM廠商卻在擴大其晶圓代工訂單，以爭取更多成熟工藝的制品。

以意法半導體為例，公司在2022年Q2業(yè)績說明會上指出，市場對公司產品的需求持續(xù)強勁，第二季度的積壓覆蓋了計劃產能的6-8個季度，根據(jù)產品類型的不同，預定到賬單的價格遠高于平價。尤其在汽車半導體業(yè)務領域，目前積壓的訂單能見度超過18個月，遠遠超過了公司目前和計劃到2023年的制造能力。同時，公司表示汽車方面2023 年的全部產能已售罄。

為了應對市場強勁的需求，意法半導體目前不斷加大資本支出擴建廠房，目前在建的主要有意大利Agrate 300mm(12 吋) 新晶圓廠、意大利Catania 的碳化硅(SiC)工廠以及法國Tours 的氮化鎵(GaN)工廠。公司計劃通過產能的擴建，到2025左右將歐洲工廠300mm（12英寸）整體產能提高一倍，并且將碳化硅晶圓產能提高到2017年的10倍。

不過，與IDM模擬、功率廠商訂單供不應求不同的是，IDM存儲、邏輯廠商現(xiàn)在正面臨量價齊跌，業(yè)績下行的苦惱。

由于受俄烏沖突、通貨膨脹、疫情反復和經濟衰退擔憂等影響，消費信心惡化導致消費電子需求已經轉弱，尤其在個人PC和智能手機領域更為明顯。

三星電子指出，盡管服務器需求保持穩(wěn)健，但由于宏觀問題的影響擴大，對移動等消費產品的需求減弱，導致2022年Q2 DRAM和NAND出貨量低于預期指導。公司擬與客戶的密切合作，通過提高先進工藝的良率以及適當?shù)亩▋r策略來超越市場增長。

而在邏輯芯片領域，英特爾近日發(fā)布了2022年Q2財報，公司營收153億美元，環(huán)比下降16.5%，同比下降22%，這創(chuàng)下了2009年二季度以來單季營收最大同比跌幅，凈虧損達4.54億美元。財報數(shù)據(jù)顯示，第二季度英特爾兩大支柱業(yè)務營收均出現(xiàn)兩位數(shù)下滑，其中PC芯片業(yè)務(CCG)營收77億美元，同比下降25%；服務器芯片相關的數(shù)據(jù)中心和人工智能業(yè)務(DCAI)營收46億美元，同比下降16%。

英特爾CEO解釋道：“消費端需求的急劇下降讓經濟狀況變得更為嚴峻，不僅造成消費市場的變化，而且還讓關鍵客戶的庫存出現(xiàn)劇烈變動，導致業(yè)務發(fā)生非常劇烈的轉變。未來公司將放緩招聘、減少資本支出并放棄非必要業(yè)務，其中包括放棄傲騰存儲芯片業(yè)務，將年內資本支出計劃減少40億美元至230億美元?！?/span>

雖然晶圓廠建廠潮不斷，但由于受上游硅片、設備等供給因素的影響，在一定程度上制約了晶圓廠產能的擴張。

硅片方面，根據(jù)SUMCO的數(shù)據(jù)，2021年12英寸硅片需求約為750萬片/月，預計未來5年將維持8.4%年的年復合增長率增長，到2026 年全球12 英寸硅片需求有望達1000 萬片/月。但即便如此，由于硅片廠擴產滯后晶圓廠，在供給方面，硅片廠的新增產能未來5年只能維持5.3%的年復合增長率增長，因此全球12英寸硅片供需缺口將持續(xù)存在。

 除了硅片外，設備短缺也是IDM晶圓廠不得不考慮的問題。據(jù)集邦咨詢的數(shù)據(jù)，半導體設備交期在疫情前約3到6個月，2020年起因疫情導致各國實施嚴格的邊境管制阻斷物流，目前交期被迫延長至12到18個月，其中以DUV光刻機設備缺貨情況最為嚴重，其次為CVD/PVD沉積及刻蝕設備等。

在現(xiàn)階段消費電子需求疲弱的市場情況下，擴產進程的延遲反倒抵消了部分對于2023年產能供過于求的擔憂，但部分供給仍然緊張的料件缺貨情況恐怕將再度延長，此時需仰賴各晶圓廠對各終端應用及各產品制程的多元性布局，以平衡長短料資源分配不均的情況和形勢。

總結：

消費端需求的急劇下降緩解了持續(xù)了兩年的全球芯片短缺問題，目前全球半導體已從全面缺芯轉向結構性缺芯行情。從擴產周期來看，這一波晶圓廠擴產的產能預計在未來3年左右會持續(xù)釋放，預期到2024-2025年左右，全球芯片供需不匹配的現(xiàn)象將得到明顯緩解。

雖然IDM廠在邏輯芯片的競爭力弱于芯片設計廠，但在模擬和功率芯片領域卻情況相反。在模擬、功率半導體方面，IDM廠商為技術和業(yè)務建立了極高的門檻。從長遠來看，高門檻確保IDM廠成為汽車和工業(yè)非消費級應用領域的核心競爭力，這或許是為什么IDM廠能夠在半導體市場的冷靜期內積極采取進攻性大舉擴產策略的原因所在。

編輯：ZQY  最后修改時間：2022-09-21