瞄準市場 錯位發(fā)展——中國需要提升模擬和功率半導體技術與產能

　　近幾年，國內各地陸續(xù)上馬的重大半導體代工項目大多在瞄著數(shù)字工藝。不僅僅臺積電和中芯國際等業(yè)內傳統(tǒng)企業(yè)，甚至傳說中的“武漢弘芯”，以及某個在山東簽約的12吋項目，動輒12吋，起步14nm——似乎數(shù)字工藝更“高大上”，更是中國需要。但，對國內項目深入調研和思考后，芯謀研究認為，相比“市長”需要先進數(shù)字工藝，“市場”更需要模擬和功率的技術與產能。

　　一、模擬晶圓生產線產能需求旺盛，國內現(xiàn)有產能嚴重不足

　　首先，中國的模擬芯片市場規(guī)模占全球40%以上，晶圓代工需求巨大。

　　根據(jù)WSTS(全球半導體貿易統(tǒng)計組織)統(tǒng)計，2017年全球模擬電路銷售額為530.7億美元，而中國模擬芯片市場規(guī)模在全球市場中的占比超過40%，即約為220億美元。220億美元的市場采購規(guī)模，假設國內實現(xiàn)自主供應50%，國內模擬芯片的需求可達到110億美元。根據(jù)產業(yè)規(guī)律和中國模擬公司的毛利率分析，平均來看，中國模擬芯片售價中40%是晶圓代工，30%是封裝測試，30%是毛利，則中國市場模擬晶圓的代工需求為44億美元(110億美元*40%)。再按照8吋晶圓ASP(平均售價)550美元推算，一年需要800萬片(折合8吋晶圓，下同)。假設年度產能利用率平均按照90%，那么，一年的產能需求是888萬片，平均到每月74萬片。

　　未來幾年從產品來看，電源管理IC、信號轉換器和專用模擬芯片將成為模擬市場發(fā)展的主要動力，尤其是汽車電子推動的模擬芯片需求，更是重要的市場驅動力。除了汽車電子外，物聯(lián)網和工業(yè)電子等方向也會給予助力?；跉v史數(shù)據(jù)和產業(yè)規(guī)律，可以預測國內模擬芯片需求將持續(xù)旺盛，芯謀研究預計到2023年國內模擬芯片市場規(guī)模將超過350億美元。

　　其次，從國內供給角度分析，現(xiàn)有產能嚴重不足，未來缺口超過43萬片/月。

　　目前國內的供給如下圖，國內可用于模擬集成電路制造的晶圓月產能約為38.4萬片，扣除用于其它工藝的產能，實際可用產能不到20萬片——模擬集成電路制造當前的產能缺口高達54萬片/月。

　　未來5年，國內模擬芯片市場規(guī)模將超過350億美元，假設按照國產芯片自主供應達到50%，那么晶圓產能需求為118萬片/月，未來五年國內還將新增37萬片/月的產能(見下圖)，國內既有產能加上確定增加的產能約為75萬片/月，仍有43萬片/月缺口。

　　同樣，國內的功率器件晶圓產能也面臨著模擬芯片相似的問題和困局，我們也從產能需求和供給兩個方面來看。

　　二、國內功率器件面臨同等產能不足窘境，未來5年缺口87萬片/月

　　與模擬芯片的處境相似，功率器件也同樣擁有龐大的市場規(guī)模，但也存在超過90%進口依存度的情形。根據(jù)CCID報道，2017年中國功率器件市場規(guī)模達到1611.1億元，約合240億美元，其中本土芯片供應商如揚州揚杰、華潤微電子、士蘭微、華微、捷捷、固锝、新順等功率器件總營收不超過20億美元，剩下超過90%的需求依賴進口。按照前述類似模擬芯片的計算方法，要滿足110億美元的芯片所需的產能約100萬片/月。

　　在很多國內Foundry內，產線同步承接功率器件制造和模擬類集成電路如功率集成電路的制造，因此國內可用于功率器件制造的晶圓月產能缺口情況和模擬芯片亦是類似的。當前國內可用于功率器件制造的晶圓月產能約為37萬片/月，扣除運營不好或者還未實際投入運營的產能，僅剩不足30萬片/月。供給與需求兩相對比，缺口超過70萬片/月。從近些年的歷史情況看，國內功率器件需求持續(xù)旺盛，景氣度不斷攀升。預計到2023年，國內功率器件市場規(guī)模將超過300億美元，晶圓年產能需求1667萬片(算法按照上面模擬芯片的計算邏輯)，約139萬片/月。到那時，國內既有產能加上確定增加的產能約為52萬片/月，仍有87萬片/月缺口。

　　除了整體產能不足以外，國內模擬芯片廠商處于“三低”的局面：產品低端、企業(yè)產值低、企業(yè)集中度低。一個典型的明證就是在國內功率半導體市場排名中前十五，沒有任何一家國內公司，同時國內公司占比沒有任何一家超過2%。

　　三、中國具備增加模擬、功率半導體產能的條件，虛擬IDM運營或成為解決之道

　　首先，中國有著如此龐大的模擬市場，供需差距將越來越大，隨著中國系統(tǒng)廠商在全球產業(yè)版圖中的話語權逐漸升高，一大批整機系統(tǒng)廠商的崛起，中國將繼續(xù)牢牢站住市場，在中國建立模擬、功率生產線是最貼近市場的做法。

　　其次，從商業(yè)模式來看，優(yōu)秀的模擬產品是需要設計和工藝緊密結合，雙方充分的交流才能開發(fā)出有特色、有競爭力的產品。具體到其產品特性來看，模擬產品定制化程度很高，國外廠商一般會根據(jù)應用需求定義開發(fā)新的產品——設計、工藝、應用構成了一個產品定義的穩(wěn)定三角，這是為什么模擬芯片的廠商幾乎都是IDM的模式;同時，這也是模擬芯片的技術也大都集中于國外廠商手里的原因——國內缺少代工廠的支持，很難形成設計和工藝結合的機會。

　　第三，相較于12吋生產線動輒幾百億上千億的投資，模擬、功率半導體生產線的產線投資較小，利潤高，回報率更優(yōu)。而中國設計公司有著貼近本土市場的優(yōu)勢，掌握了產品定義，逐漸突破工藝和設計，在細分領域做深做精的，成為“小而美”公司的可能性更大。

　　所以，中國已經初步具備了發(fā)展模擬、功率半導體生產線的諸多條件，當下加快布局已十分急迫和關鍵，接下來就是發(fā)展路徑的問題了。

　　回顧近50年的半導體產業(yè)，其發(fā)展模式在不斷地調整。產業(yè)最初IDM是主流模式，上世紀90年代初開始興起Fabless(無晶圓設計)，緊接著Foundry(晶圓代工)跟隨而行。進入新世紀后開始Fab-Lite(輕晶圓廠)模式?！胺志帽睾?，合久必分”的半導體商業(yè)模式也在不斷優(yōu)化和迭代。未來會采用什么模式，因時、因產品而異，業(yè)內也不斷有探索和嘗試。但即使五十多年過去，細數(shù)在模擬、功率方向的領先企業(yè)，依然是IDM模式為主。

　　半導體產業(yè)目前己逐漸逼近摩爾定律的極限，工藝研發(fā)費用迅速上升以及未來建廠費用太高，而從Fabless角度，產品的設計與掩模費用也成倍增長，導致每年新開發(fā)的產品數(shù)量減少。再加上建廠費用大幅增加，新進入企業(yè)的費用也攀高。這些因素迭加在一起，使市場將會變得更加殘酷。中國半導體產業(yè)直接從零打造一個強大的IDM，從平地起樓閣的時機可能并不合適了。如何定策略、如何落戰(zhàn)術，如何面對競爭，如何搶奪制高點，考驗著我們產業(yè)人的智慧。

　　具體到模擬芯片的發(fā)展上，一方面要學習國外已有的成熟經驗，采用IDM模式;另一方面也要探索符合我們國情和半導體發(fā)展規(guī)律的特有路徑。芯謀研究認為，虛擬IDM或者高端定制代工將成為下一步模擬芯片發(fā)展的主要趨勢。以制造為基點，與IC設計及封測廠商進行深度合作，形成虛擬IDM模式，產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)快速響應，提升產業(yè)推進效率。

　　隨著各地集中區(qū)域優(yōu)勢，重點發(fā)展半導體產業(yè)的強力推動下，原本一直用IDM模式發(fā)展的模擬芯片，可能成為中國下一波“Foundry + Fabless”模式的主要產品領域。近期類似“特色小鎮(zhèn)”的發(fā)展模式逐漸興起，地方政府對于建設或者引進一條生產線、支持一個產業(yè)鏈的發(fā)展，進而形成產業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，已經有了普遍的共識，在此基礎上更快速地聚攏一個產業(yè)鏈條，尤其是在應用集聚區(qū)域，更有希望孕育出高端模擬芯片、功率器件的優(yōu)質企業(yè)。

　　結語：

　　全球半導體產業(yè)近些年呈現(xiàn)出各種新格局、新形勢、新趨勢，是由新的市場環(huán)境下各家公司的生存環(huán)境所決定的，都具有各自的合理性。模擬芯片、功率器件具有獨特的產業(yè)地位，其產能的提升既為全球市場之必須，又為國內人才積累之急需，值得我們大力、持續(xù)的投入;模擬芯片、功率器件具有獨特的產業(yè)屬性，既有設計壁壘，又有工藝門檻，值得我們更深入去探索。