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“缺芯潮”下模式之爭國產替代如何加速

來源：中國新聞周刊時間：2021-06-29 14:21:55

經歷這一輪“缺芯潮”，出于維護供應鏈安全的考量，半導體產業(yè)正在向本地收縮，中國也不例外。

4月中旬，全球最大晶圓代工廠臺積電的臺灣工廠發(fā)生停電事故。有研究機構預測，僅停電半天，報廢晶圓損失或超過2000萬美元，一大批客戶受到影響。6月初，臺灣封測廠京元電子暴發(fā)外籍員工群體感染，確診人數(shù)超過200人，2000多人停工居家隔離，預計6月產量將減少30%~35%。臺灣疫情向半導體產業(yè)的蔓延，讓全球芯片產能雪上加霜。

此前，同樣引發(fā)人們憂慮的是臺灣遭遇半個世紀以來最嚴重的干旱，由于需要清洗廠房與硅片，晶圓代工廠耗水量巨大，為保證其用水，約占臺灣灌溉面積五分之一的農田停止灌溉。

這足以顯示臺灣晶圓代工產業(yè)的地位，美國半導體行業(yè)協(xié)會甚至提出極端假說稱，如果臺灣半導體代工廠停工一年，全球電子產業(yè)將面臨4900億美元損失。臺積電創(chuàng)始人張忠謀將1987年創(chuàng)辦臺積電與晶體管、摩爾定律等量齊觀，視之為改變半導體產業(yè)的創(chuàng)造。臺積電與晶圓代工業(yè)務的興起確實深刻改變了半導體產業(yè)，使之成為全球化程度最深的產業(yè)之一。

但是這一輪“缺芯潮”引發(fā)了供應鏈安全隱憂。歐美對半導體產業(yè)過度集中于日韓、中國臺灣地區(qū)表現(xiàn)出了擔憂，提出一系列刺激計劃吸引芯片產業(yè)回流，中國的芯片產業(yè)鏈國產化進程也在提速。芯片制造的全球“軍備競賽”已經拉響，半導體產業(yè)現(xiàn)有格局或將被重塑。

模式之爭

從各國家、地區(qū)半導體產能占比變遷中可以發(fā)現(xiàn)，1990年臺灣半導體產能幾近于零，此后一路擴張至2020年的22%，這是臺積電等晶圓代工廠崛起的結果。

半導體產業(yè)有兩種模式，一種是IDM模式，即芯片設計、制造等環(huán)節(jié)集于一家公司，比如英特爾、英飛凌等;另一種則是代工模式，由臺積電開創(chuàng)，興起于上個世紀90年代，核心是芯片設計公司無須涉足制造、測封等環(huán)節(jié)，相應誕生了一批像高通、英偉達、聯(lián)發(fā)科這樣的無晶圓廠商。由于無須同時承擔設計環(huán)節(jié)的高研發(fā)投入與制造環(huán)節(jié)的重資產投入，無晶圓廠商的營收增幅往往快于IDM廠商。

盡管IDM廠商在2019年仍擁有全球半導體近七成產能，但在更多應用先進制程、手機SoC(系統(tǒng)級芯片)所屬的邏輯芯片領域，代工模式占據(jù)近八成產能，被認為是產業(yè)主流。

“IDM模式的弊端之一便是企業(yè)傾向于追求利潤率高的產品，如果將設計與制造環(huán)節(jié)分開，代工廠無論生產附加值高或低的產品，同樣賺取代工費用，有利于產業(yè)生態(tài)更為均衡。”復旦大學微電子學院教授、矽典微聯(lián)合創(chuàng)始人徐鴻濤博士告訴《中國新聞周刊》，這也是在代工模式下半導體產業(yè)得以迅速發(fā)展的原因。

但是在這一輪“缺芯潮”中，IDM企業(yè)顯示出供應鏈更為穩(wěn)定的優(yōu)勢。中芯國際創(chuàng)始人張汝京就曾表示，在當前階段，下游制造環(huán)節(jié)對上游設計環(huán)節(jié)的支持十分重要。但是在代工模式下，晶圓代工廠擴張產能往往謹慎，這是全球半導體產能始終處于緊平衡的重要原因。

其實去年以來代工廠擴張產能動作頻仍。3月底，臺積電宣布將在未來3年投資1000億美元增加產能，并且支持高端制程技術的研發(fā)，一改此前“穩(wěn)健擴產”作風，要以5倍的速度建廠擴產，中芯國際也在一年之內兩度宣布擴張28nm及以上成熟制程的產能。

盡管如此，多位業(yè)內人士告訴《中國新聞周刊》，從擴張產能的規(guī)?？?，代工廠仍在謹慎行事。這與代工業(yè)務的特點有關，在芯片產業(yè)鏈的全部資本支出中，制造環(huán)節(jié)占比高達64%，但增值僅占比24%。“晶圓代工的毛利率并不高，一旦產能利用率不高，晶圓廠或許就會陷入虧損。”酷芯微電子董事長姚海平告訴《中國新聞周刊》。

一位晶圓代工廠人士向《中國新聞周刊》解釋，“晶圓代工廠在擴產前，都需要已有工廠的產能利用率達到相當水平，如果已有產線產能利用率只有百分之七八十，再擴產往往意味賠錢，伴隨設備等大量資本投入的折舊壓力就不小。”

盡管在這一輪“缺芯潮”中，一些代工廠正在密集調研下游的真實需求情況，但徐鴻濤告訴《中國新聞周刊》，“簡單的晶圓廠也要投入幾十億美元，高端晶圓廠的投入往往達上百億美元，代工廠在做這樣量級固定資產投入時也會心虛，會考慮激增的需求是短期的還是長期的。”而有國內芯片設計公司負責人告訴記者，一些代工廠為了確保未來產能，甚至會要求企業(yè)提前確定明年、后年的需求，并且支付30%的保證金，“這其實帶給企業(yè)很大的資金壓力，但是晶圓廠擔心未來行情下滑、需求不足，所以會以是否在當下提供充足產能為條件，要求企業(yè)確定未來產能”。

相比于晶圓代工廠的謹慎，徐鴻濤注意到，一些無晶圓廠商反而開始參與建廠，“因為他們更加清楚風險與需求”。

2020年下半年，聯(lián)發(fā)科就曾花費16.2億元新臺幣購置半導體再租給力積電生產。但最為典型的案例莫過于聯(lián)電，聯(lián)電今年的資本支出僅為15億美元，盡管如此，相比去年增幅也達50%。其采取與芯片設計公司三星等合作擴張產能的方式，即芯片設計公司出資購買設備，提供給聯(lián)電，再讓后者代工芯片。4月底，聯(lián)電更是宣布與多家芯片設計公司合作擴充位于臺南的12英寸晶圓廠產能，芯片設計公司以議定價格預先支付訂金的方式，確保取得未來產能的長期保障。

如此一來，半導體產業(yè)長期存在的兩種模式似乎伴隨“缺芯潮”蔓延而變得模糊，無晶圓廠商為了保證產能開始向IDM模式靠攏，而一些IDM廠商，如英特爾，則在今年宣布啟動代工業(yè)務。

今年2月，帕特·蓋爾辛格出任英特爾首席執(zhí)行官，在其3月下旬的一次演講中，除了拋出英特爾將投資200億美元新建兩座晶圓廠，預計在 2024 年量產 7nm 或更先進制程的消息外，還宣布了英特爾將重返晶圓代工業(yè)務。

這一消息在當日直接沖擊了臺積電股價，但在近一個月之后的一次演講中，臺積電創(chuàng)始人張忠謀回應道，“英特爾要做晶圓代工業(yè)務相當諷刺。臺積電 1986 年成立，在 1985 年籌資期間就找英特爾投資，但是英特爾拒絕，雖然當年度的景氣狀況沒有太好，但仍是有一點看不起的意味。”

“英特爾此前也多次嘗試進入代工業(yè)務，我也曾參與類似的項目，當時給Altera公司做代工，我們內部半開玩笑地說，英特爾最終收購Altera就是因為代工產品一直做出不來，英特爾就干脆買下這家公司。”一位曾在英特爾參與多個制程研發(fā)的工程師告訴《中國新聞周刊》，英特爾做代工的一個重要阻力便是缺少服務意識，“很難想象英特爾愿意低姿態(tài)地陪伴小客戶成長，像臺積電創(chuàng)辦初期的一些小客戶，如高通，現(xiàn)在也變成了巨頭。但英特爾會挑選客戶，當年蘋果曾找英特爾做代工，就因為訂單量有限被拒絕，如今這被英特爾高層認為是個極其愚蠢的決定。”

同時，技術問題也被他認為是英特爾從事晶圓代工的障礙之一，“英特爾工廠的工具相對比較封閉，更多生產高附加值芯片如CPU。但比如同樣為28nm制程芯片，不同類別的芯片往往需要不同的工藝，因此英特爾產線能否很好服務于諸如手機芯片、車規(guī)芯片等尚存疑問”。

但顯然，英特爾重歸晶圓代工業(yè)務并非僅僅是一家企業(yè)看中芯片制造市場，其背后的深意或許可以歸結為蓋爾辛格的一句話，“美國公司應該將三分之一的半導體生產放在美國本土進行。”目前，這一比例僅為12%。

關鍵詞：缺芯潮模式國產加速