成熟制程依然「頭大」？

如果對未來畫餅，是不是說明現(xiàn)在堪憂呢？

晶圓代工先進(jìn)制程需求熱絡(luò)，引領(lǐng)整體產(chǎn)業(yè)向上發(fā)展的背后，成熟制程市況顯得相對領(lǐng)清。研調(diào)機構(gòu)集邦科技發(fā)布最新報告指出，明年成熟制程產(chǎn)能利用率雖可提升 10 個百分點，對于這個「餅」，業(yè)界表示成熟制程持續(xù)擴產(chǎn)將導(dǎo)致價格持續(xù)承壓。

還是不行的原因

2025 年受消費性產(chǎn)品需求能見度低影響，供應(yīng)鏈建立庫存態(tài)度保守，對晶圓代工廠下單將與 2024 年同為零星急單模式，但汽車、工控、通用型服務(wù)器等應(yīng)用零組件庫存已陸續(xù)在 2024 年修正至健康水位，2025 年將加入零星備貨行列，預(yù)期成熟制程產(chǎn)能利用率將因此提升 10 個百分點、突破七成。

不過，隨著各晶圓廠在連續(xù)兩年因需求清淡而放緩擴產(chǎn)計劃后，預(yù)計在 2025 年將陸續(xù)開出先前遞延的新產(chǎn)能，尤以 28 納米、40 納米及 55 納米為主，在需求能見度低、新產(chǎn)能開出雙重壓力下，成熟制程價格持續(xù)承壓。

5 月 9 日，中國內(nèi)地最大晶圓代工廠發(fā)布 2024 年第一季度財報。在第二天的財報發(fā)布會上，首席執(zhí)行官坦言，公司 12 英寸晶圓生產(chǎn)線自 2 月份以來一直滿負(fù)荷運轉(zhuǎn)，但行業(yè)競爭依然激烈。「我們很多戰(zhàn)略客戶，無論是機頂盒還是智能手機，如果市場上出現(xiàn)競爭對手降價，可能會丟掉訂單，幾千萬的訂單就可能沒了。我們還是要適應(yīng)市場，和客戶一起面對市場競爭?！?/p>

主攻成熟制程晶圓代工的公司各自出招，但也可以用清湯寡水來形容。

世界先進(jìn)12 英寸廠及化合物半導(dǎo)體投資，并認(rèn)購漢磊 5 萬張私募股票，雙方合作預(yù)估 2026 下半年可望量產(chǎn)。

聯(lián)電則專注提升特殊制程接單能量，目前已能提供 22／28 納米、eNVM 和 RFSOI 等特殊制程，公司看好生成式 AI 市場潛力龐大，不會在 AI 市場中缺席。

力積電董事長黃崇仁先前曾說，將以二大方向轉(zhuǎn)型，擺脫廠商殺價競爭，其一是收取建廠授權(quán)金的 Fab IP，其二是擁有堆疊技術(shù)優(yōu)勢的 3D IC 技術(shù)。

AI 讓先進(jìn)制程更上一層樓

臺積電領(lǐng)頭，全球晶圓代工產(chǎn)值明年將有望年增率重返兩成以上，年增率將為近三年來高點。研究機構(gòu)集邦科技公布最新預(yù)測，高速運算（HPC）產(chǎn)品和旗艦智能型手機主流采用的 5／4／3 納米等先進(jìn)制程維持滿載，狀況將延續(xù)至 2025 年，以臺積電營收表現(xiàn)將超越產(chǎn)業(yè)平均，預(yù)期在人工智能（AI）應(yīng)用推升下，將帶動產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值成長。

根據(jù)集邦科技最新調(diào)查，雖然消費性終端市場明年能見度仍低，但汽車、工控等供應(yīng)鏈的庫存已從今年下半年起逐漸落底，明年將重啟零星備貨，加上 edge AI 推升單一整機的晶圓消耗量、cloud AI 持續(xù)布建，預(yù)估明年晶圓代工產(chǎn)值將年增百分之廿，優(yōu)于今年的 16%。

不過，業(yè)界觀察，若扣除臺積電明年全球晶圓代工產(chǎn)值僅年增百 11.2%，等于光臺積電就貢獻(xiàn)近一半的增幅，且先進(jìn)制程維持高成長動能，先進(jìn)封裝重要性日增。

從各晶圓代工廠的表現(xiàn)分析，集邦預(yù)期，先進(jìn)制程及先進(jìn)封裝將帶動臺積電明年營收年增率超越產(chǎn)業(yè)平均。

此外，在 AI 持續(xù)推動、各項應(yīng)用零組件庫存落底的支撐下，盡管晶圓代工產(chǎn)業(yè)明年營收年成長將重返百分之二十水準(zhǔn)，廠商仍須面對諸多挑戰(zhàn)，包括總體經(jīng)影響終端消費需求、高成本是否影響 AI 布建力道，以及擴產(chǎn)將增加資本支出等。

集邦預(yù)估，明年 7、6 納米、5、4 納米及 3 納米制程將貢獻(xiàn)全球晶圓代工營收達(dá) 45%。業(yè)界觀察，相關(guān)制程都是龍頭廠臺積電擅長且領(lǐng)先的技術(shù)節(jié)點。

先進(jìn)封裝產(chǎn)能吃緊，集邦分析，受 AI 芯片大面積需求帶動，2.5D 先進(jìn)封裝于 2023 至 2024 年供不應(yīng)求情況嚴(yán)重，臺積電、三星、英特爾等提供前段制造加后段封裝整套解決方案的大廠都積極建構(gòu)產(chǎn)能，預(yù)估明年晶圓代工廠配套提供的 2.5D 封裝營收將年增 120% 以上，雖在整體晶圓代工營收占比不到 5%，但重要性日增。

臺積電董事長暨總裁魏哲家在前一次法說會上提到，在封裝部分臺積將只會專注在最先進(jìn)的后段技術(shù)，這些技術(shù)將幫助客戶的前瞻產(chǎn)品。

成熟節(jié)點的「過剩爭論」

首先，「成熟半導(dǎo)體」一詞涵蓋了一系列不同類型的芯片，每種芯片都有自己的供需動態(tài)。這些既包括特定類型的半導(dǎo)體，包括邏輯、功率、射頻和混合模擬和數(shù)字半導(dǎo)體，也包括用于特定類型最終用途的成熟半導(dǎo)體，例如汽車、機器人、無人機、工業(yè)自動化、航空航天和其他行業(yè)。因此，「傳統(tǒng)半導(dǎo)體」沒有單一市場，不能一概而論的說「產(chǎn)能過?！?。

其次，全球大多數(shù)成熟的半導(dǎo)體節(jié)點產(chǎn)能都掌握在 IDM 手中，在中國，成熟節(jié)點生產(chǎn)產(chǎn)能則由從事代工服務(wù)的公司主導(dǎo)，這包括高度專業(yè)化。代工廠根據(jù)客戶提供的設(shè)計制造半導(dǎo)體，取決于代工廠客戶而非代工廠本身確定的市場需求。公司設(shè)計的半導(dǎo)體與特定行業(yè)的需求緊密相關(guān)，力求謹(jǐn)慎地平衡供需，我們的商業(yè)模式旨在避免「產(chǎn)能過剩」。代工廠往往高度專業(yè)化，通常由公司運營的每個晶圓廠都將針對非常特定的客戶產(chǎn)品而設(shè)立。

另外，由于成熟節(jié)點半導(dǎo)體的利潤率非常低，代工廠很難迅速切換生產(chǎn)線，因此代工廠和客戶更愿意簽訂長期合同，以鎖定特定類型半導(dǎo)體的供應(yīng)。這尤其適用于產(chǎn)品生命周期長、安全要求高、需要嚴(yán)格認(rèn)證產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性的行業(yè)，例如醫(yī)療設(shè)備和汽車應(yīng)用。

最后，是業(yè)內(nèi)經(jīng)常被忽視或誤解的「經(jīng)濟產(chǎn)能過?！垢拍睢＿@指的是全球行業(yè)實際上認(rèn)為一定量的過剩供應(yīng)是可取的，對于消除預(yù)期和常見的供需波動至關(guān)重要。其中一些風(fēng)險包括不可預(yù)測的工具停機時間；自然災(zāi)害，如影響前端制造和材料供應(yīng)商的福島地震；影響三星的德克薩斯州冬季冰凍；以及過去幾年發(fā)生的其他事故，如主要設(shè)施發(fā)生火災(zāi)。業(yè)內(nèi)一些人認(rèn)為，最佳的產(chǎn)能過剩水平是 15-20% 左右！即使在疫情期間出現(xiàn)嚴(yán)重芯片短缺之后，一些成熟節(jié)點仍會繼續(xù)出現(xiàn)滾動短缺，整個系統(tǒng)的健康需要一定程度的經(jīng)濟產(chǎn)能過剩。

先進(jìn)制程只是巨頭 battle 的舞臺，成熟制程才是全球追求的「財富」

美國商務(wù)部在 2024 年第一季度對約 100 家美國公司進(jìn)行了調(diào)查，以確定它們對中國公司在成熟半導(dǎo)體方面的依賴程度。依賴問題與產(chǎn)能過剩問題緊密相關(guān)，因為美國官員擔(dān)心產(chǎn)能過剩可能導(dǎo)致更大的依賴，從而使公司容易受到成熟節(jié)點供應(yīng)鏈中斷的影響。

大量芯片在中國組裝，這也使情況更加復(fù)雜。美國公司很少進(jìn)口單個半導(dǎo)體，而是進(jìn)口包含一個或多個可能源自中國的成熟半導(dǎo)體的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品既來自國內(nèi)的代工廠，也來自在中國運營的外國代工廠。由于美國的出口管制以及中國對某些政府和國有企業(yè)供應(yīng)鏈?zhǔn)┘拥膲毫υ絹碓酱螅笃錅p少外國半導(dǎo)體的數(shù)量，外國公司在中國生產(chǎn)的 IT 產(chǎn)品中，來自中國的成熟半導(dǎo)體的比例可能會上升。

制造尖端芯片的公司通常將需求增長歸因于依賴 CPU、GPU 或?qū)Ｓ蒙窠?jīng)處理芯片的 AI 應(yīng)用的增長。較少出現(xiàn)在頭條新聞中的應(yīng)用包括智能手機應(yīng)用處理器、高性能計算 (HPC) 和云端服務(wù)器芯片。

當(dāng)下一代技術(shù)投入使用時，領(lǐng)先應(yīng)用的關(guān)鍵客戶已經(jīng)準(zhǔn)備好轉(zhuǎn)向下一個前沿節(jié)點，然后晶圓廠就會出現(xiàn)產(chǎn)能空缺，尤其是在產(chǎn)量很高的情況下。

但更多的芯片是建立在較成熟的節(jié)點上的。例如，電動汽車對電源管理 IC (PMIC) 的需求不斷增加。PMIC 通常使用 180nm 或 130nm 等成熟節(jié)點，但采用 BCD 工藝（雙極、CMOS、D-MOS），PMIC 變得越來越智能，除了模擬電路外，還整合了越來越多的數(shù)字邏輯。因此，設(shè)計正在轉(zhuǎn)向 90nm、55nm 和 40nm BCD 工藝節(jié)點。

與此同時，傳感器的需求可能還低于 180 和 150nm 節(jié)點。對于需要耐高壓的汽車應(yīng)用，它們與其他模擬電路集成在 BCD 工藝上同樣主要采用 180nm 或 130nm，先進(jìn)的智能傳感器集成了微控制器，正在向 65nm 或 40nm 轉(zhuǎn)移，但這是這些應(yīng)用的最新技術(shù)。頂級 CMOS 圖像傳感器采用 22nm 低功耗工藝，正在向 12nm finFET 工藝轉(zhuǎn)移。

工藝節(jié)點通常針對特定應(yīng)用和用例。用于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的芯片代表了目標(biāo)工藝節(jié)點的一些分歧，出于成本原因，它們大多停留在 40 和 22nm 這樣的節(jié)點。但隨著人工智能走向邊緣，更多設(shè)備將具備一些推理能力，而執(zhí)行該功能的芯片將需要比其他數(shù)字邏輯更高的性能，因此它們正在轉(zhuǎn)向 6nm。

模擬和混合信號芯片也趨于落后。聯(lián)華電子指出：「如果應(yīng)用中混合了模擬和數(shù)字電路，那么我們認(rèn)為 55nm 是最佳選擇。純模擬趨于停留在 8 英寸先進(jìn)節(jié)點——通常是 180 和 150nm。」

成熟制程不是一成不變的。一些晶圓廠通過改進(jìn)來吸引新設(shè)計，從而為舊工藝注入新的活力。包括引入特定的晶體管設(shè)備來提高性能或最大限度地減少泄漏，縮小工藝以改善成本和工具利用率，增加特定的射頻功能或高電壓以實現(xiàn)混合信號系統(tǒng)，或增加汽車級認(rèn)證。

Chiplet 技術(shù)的出現(xiàn)也影響了這些選擇。理論上，人們不再需要將某些功能遷移到更先進(jìn)的節(jié)點，只需將所有功能放在一個芯片上即可。相反，只有真正需要先進(jìn)節(jié)點功能的部分才能移動到那里，從而最大限度地減少昂貴節(jié)點的芯片尺寸。其余部分可以作為單獨的小芯片集成在封裝內(nèi)。盡管小芯片可以節(jié)省芯片成本，但先進(jìn)封裝成本必須降低才能實現(xiàn)凈成本節(jié)約。