第四季度和第一季度是半導體行業的傳統淡季，但在剛剛過去的2020年和剛剛啟幕的2021年，出現了例外。臺積電在上周公布的第四季度財報中，營業收入同比增長14%，凈利潤同比增長23%，并對2021年第一季度的營收做出了樂觀預估。
有趣的是，臺積電本財季凈利潤的同比增幅，與2020年全球代工產值的年成長率相近。TrendForce集邦咨詢旗下半導體研究處預估，2020年全球晶圓代工產值將達846億美元，年增長23.7%，突破近十年新高。2021年，晶圓代工產值將再創新高，年增長近6%。市調機構Counterpoint也做出類似預測，并指出2020年全球芯片代工行業收入約為820億美元，同比增長23％，預計2021年收入仍將同比增長12％。
在遍地缺貨的當下，對晶圓代工仍有著高增長的預期，這不僅對于代工產業是一種利好，對于“等米下炊”的下游客戶更是一種剛需。在景氣高漲的代工市場，哪些制程最被看好？中國大陸代工廠商又能否覓得新機？
10nm以下先進制程迅猛增長
在1月14日發布的財報中，臺積電單季營收達到126.7億美元，季度營收創下歷史新高。展望2021年首月，非但淡季不淡，還要續創新高。
記者對比臺積電近三年年報發現（至截稿日，2020年年報尚未在官網發布，但第四季度季報中已發布各制程節點全年營收數據），16nm以下先進制程，尤其是7nm以下制程已經成為拉動營收的主要引擎。從2018年至2020年，16nm及以下制程的營收占比從41%提升至58%。其中，7nm營收貢獻從2018年的8.9%提升至2019年的26.6%，2019年第四季度占比達到35%，成為貢獻最大的單節點制程。“后起之秀”5nm也在2020年斬獲8%的營收，第四季度營收占比高達20%，成為僅次于7nm的又一個走俏節點。
“之前，半導體發展的主要推動力是手機，如今開始變得分散。盡管手機處理器仍是主要引擎，涉及企業主要包括蘋果、高通、華為、聯發科等。但是與此同時，AMD、英偉達的GPU，以及博通為特斯拉打造的HPC大訂單，也成為先進制程增長的主要動力。”半導體業界專家莫大康向《中國電子報》記者表示，“這些廠商不僅對先進制程存在剛需，也可以消化制程節點下探帶來的價格增長。”
如莫大康所言，手機AP和HPC將成為未來幾年先進制程的推進器。記者綜合Trendforce、Counterpoint、IC Insights等多家市調機構數據了解到，受益于蘋果、三星、聯發科、AMD、英偉達等廠商對智能手機和高效能計算的投入，10nm以下制程將在2021年—2024年呈現高增長的態勢。
短期來看，7nm和5nm制程產能近乎滿載的狀態將持續至2021年第二季度。5nm出貨量將大幅提升，預計占2021年全球12英寸芯片總出貨量的5％。據預計，至2024年，10nm以下制程的產品月安裝容量占比將達到29.9%，而2019年這一比例僅為4.4%。
先進制程駛入快車道，離不開需求、技術、模式的成熟。莫大康向記者表示，盡管摩爾定律接近極限，但歸功于EUV設備和配套技術的不斷提升，更先進的制程也將逐步實現。
“制程的進步不僅是尺寸的縮小，也包括所需要的設計、設備、材料等各個方面的提升，如硅片的平正度提升、缺陷密度減少及檢測工具技術提升等。可見，這是一個系統性的成果。”莫大康說，“代工模式也是先進制程發展的重要因素，如果僅僅依靠IDM，可能不會有如此多樣的代工方案。”
對于5nm的下一個節點3nm，臺積電和三星都在開發過程中遇到了瓶頸。臺積電在財報中表示，2021年的資本支出將提升至250億～280億美元，遠遠超出2020年的172億美元。80%的資本將用于先進制程的研發，包括3nm、5nm和7nm。
40nm以上成熟制程不掉隊
在本次晶圓代工的“漲潮”中，除了先進制程的強勁增長，成熟制程亦是供不應求。
記者查閱聯電及中芯國際的財報發現，聯電在2020年第二、三季度的產能利用率已提升至97%以上，近乎滿載。而中芯國際也在2020年中報指出，成熟工藝平臺需求強勁，產能利用率接近滿載。
從制程節點來看，40nm以上的制程仍是剛需。在2020年第一季度至第三季度的財報中，28nm～40nm是對聯電營收貢獻最大的單節點，其次是40nm～65nm。在中芯國際，150nm～180nm營收貢獻超過三成，其次是55nm～65nm。
雖然先進制程的市場占比正在穩步提升，但成熟制程，尤其是40nm以上制程，在未來5年仍將占據三分之一的市場份額。IC Insights《2020—2024年全球晶圓產能》顯示，未來幾年，40nm以上的成熟制程占比最為穩定，尤其40nm～180nm在預測期的變化幅度僅為0.2%，預計2024年40nm以上（含180nm以上）的占比為37.1%。
“成熟制程發展的動力在于市場的需求，從產品看，如圖像傳感器、藍牙、WiFi等產品并不是一味追求先進工藝，在成熟制程方面仍占據較大市場。從成本看，先進工藝流片成本高，且并非所有產品均適用，而成熟工藝生產線大多已完成設備折舊，成本優勢明顯。”賽迪集成電路所集成電路制造研究室主任史強向《中國電子報》表示。
具體來說，制造企業為保證供需平衡，會根據不同時期的市場需求，動態調配各制程節點的產能，避免產線空置，保障40nm以上的成熟制程一直有產能。同時，隨著產品技術演進，藍牙耳機、物聯網等新需求的不斷補入，成熟制程的產能始終有填充。
隨著摩爾定律逼近物理極限，成熟制程的成本效益將進一步凸顯，尚有增量空間。
“摩爾定律正在因成本、技術等因素放緩。在市場化的推動下，必定會促進成熟制程，以及先進封裝、第三代半導體甚至Chiplet等‘后摩爾’技術的發展。”莫大康向記者指出。
成熟制程工藝競爭加劇
“公司在先進制程領域不能及時根據市場需求實現更先進節點的量產，或在成熟制程領域不能及時根據市場需求開發相應的特色工藝平臺，均有可能使得公司錯失相應的市場空間，進而對公司的競爭力與持續盈利的能力產生影響。” 在IPO說明書中，中芯國際對于先進制程和成熟制程的競爭焦點進行了如上闡述。
雖然先進制程是市場以及貼近消費市場的手機、PC等廠商的寵兒，向來備受關注。但成熟制程的占位和競爭也不容忽視。一方面，臺積電、三星等掌握最先進制程的廠商，在成熟工藝平臺亦有布局，臺積電2021年的研發投資中就有10%落在特色工藝。另一方面，隨著先進制程研發成本呈指數級上升，格羅方德等代工大廠選擇不再跟進，轉而投入成熟制程，成熟工藝的競爭已呈現愈演愈烈之勢。
“成熟制程的競爭焦點在于擁有高壓、低功耗、射頻等更豐富的工藝平臺，從而支撐更多產品的開發，以及更好的生產管理和技術支持。”史強表示，“第一，中國大陸廠商要增強自身實力，深耕工藝平臺和技術水平。第二，緊抓市場良機綁定客戶，從而形成長期合作關系。此外，增強自身管理水平，保障供應鏈和庫存的穩定，才能抓住成熟制程的市場機遇。”
莫大康則指出，中國大陸廠商若想抓住代工市場增長的機遇，需要提升企業的盈利能力和市場競爭力。他表示，中國大陸代工產業在技術、專利、人才上仍存差距，加上臺積電等代工廠商已“先入為主”占據市場先機，且仍在不斷增加研發投入，因此已經穩定占據高端市場，在利潤獲取上占有一定優勢。
“在此之前，全球代工業忙于攻克先進制程，然而如今格局已定，只剩下2～3家仍在進行。目前，在成熟制程、特色工藝方面競技的廠商可謂越來越多，競爭也會越來越‘狠’。”莫大康指出。
當前，半導體板塊在資本市場表現活躍。莫大康指出，資金對于產業發展有其必要性，但也要避免“熱錢”過多，導致企業在研發及制程穾破等方面不夠專心。
“產業的根本在于企業，而企業進步要依賴于加強研發投入、吸引優秀人才及良好的市場化產業環境。只有企業做強做大，盈利能力提升及市場份額提高，才是產業發展真正的希望。”莫大康表示，“機遇與挑戰總是成雙呈現， 不能喪失信心，也不能高枕無憂，關鍵是企業能夠將一切不利因素轉變為前進的動力，從而作好充分的準備。”莫大康說道。（記者 張心怡）
轉自：中國電子報
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