瞄準市場(chǎng) 錯位發(fā)展——中國需要提升模擬和功率半導體技術(shù)與產(chǎn)能

　　近幾年，國內各地陸續上馬的重大半導體代工項目大多在瞄著(zhù)數字工藝。不僅僅臺積電和中芯國際等業(yè)內傳統企業(yè)，甚至傳說(shuō)中的“武漢弘芯”，以及某個(gè)在山東簽約的12吋項目，動(dòng)輒12吋，起步14nm——似乎數字工藝更“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(cháng)”需要先進(jìn)數字工藝，“市場(chǎng)”更需要模擬和功率的技術(shù)與產(chǎn)能。

　　一、模擬晶圓生產(chǎn)線(xiàn)產(chǎn)能需求旺盛，國內現有產(chǎn)能?chē)乐夭蛔?/strong>

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

　　根據WSTS(全球半導體貿易統計組織)統計，2017年全球模擬電路銷(xiāo)售額為530.7億美元，而中國模擬芯片市場(chǎng)規模在全球市場(chǎng)中的占比超過(guò)40%，即約為220億美元。220億美元的市場(chǎng)采購規模，假設國內實(shí)現自主供應50%，國內模擬芯片的需求可達到110億美元。根據產(chǎn)業(yè)規律和中國模擬公司的毛利率分析，平均來(lái)看，中國模擬芯片售價(jià)中40%是晶圓代工，30%是封裝測試，30%是毛利，則中國市場(chǎng)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(jià))550美元推算，一年需要800萬(wàn)片(折合8吋晶圓，下同)。假設年度產(chǎn)能利用率平均按照90%，那么，一年的產(chǎn)能需求是888萬(wàn)片，平均到每月74萬(wàn)片。

　　未來(lái)幾年從產(chǎn)品來(lái)看，電源管理IC、信號轉換器和專(zhuān)用模擬芯片將成為模擬市場(chǎng)發(fā)展的主要動(dòng)力，尤其是汽車(chē)電子推動(dòng)的模擬芯片需求，更是重要的市場(chǎng)驅動(dòng)力。除了汽車(chē)電子外，物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)電子等方向也會(huì )給予助力?；跉v史數據和產(chǎn)業(yè)規律，可以預測國內模擬芯片需求將持續旺盛，芯謀研究預計到2023年國內模擬芯片市場(chǎng)規模將超過(guò)350億美元。

　　其次，從國內供給角度分析，現有產(chǎn)能?chē)乐夭蛔?，未?lái)缺口超過(guò)43萬(wàn)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(chǎn)能約為38.4萬(wàn)片，扣除用于其它工藝的產(chǎn)能，實(shí)際可用產(chǎn)能不到20萬(wàn)片——模擬集成電路制造當前的產(chǎn)能缺口高達54萬(wàn)片/月。

　　未來(lái)5年，國內模擬芯片市場(chǎng)規模將超過(guò)350億美元，假設按照國產(chǎn)芯片自主供應達到50%，那么晶圓產(chǎn)能需求為118萬(wàn)片/月，未來(lái)五年國內還將新增37萬(wàn)片/月的產(chǎn)能(見(jiàn)下圖)，國內既有產(chǎn)能加上確定增加的產(chǎn)能約為75萬(wàn)片/月，仍有43萬(wàn)片/月缺口。

　　同樣，國內的功率器件晶圓產(chǎn)能也面臨著(zhù)模擬芯片相似的問(wèn)題和困局，我們也從產(chǎn)能需求和供給兩個(gè)方面來(lái)看。

　　二、國內功率器件面臨同等產(chǎn)能不足窘境，未來(lái)5年缺口87萬(wàn)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(chǎng)規模，但也存在超過(guò)90%進(jìn)口依存度的情形。根據CCID報道，2017年中國功率器件市場(chǎng)規模達到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(yíng)收不超過(guò)20億美元，剩下超過(guò)90%的需求依賴(lài)進(jìn)口。按照前述類(lèi)似模擬芯片的計算方法，要滿(mǎn)足110億美元的芯片所需的產(chǎn)能約100萬(wàn)片/月。

　　在很多國內Foundry內，產(chǎn)線(xiàn)同步承接功率器件制造和模擬類(lèi)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(chǎn)能缺口情況和模擬芯片亦是類(lèi)似的。當前國內可用于功率器件制造的晶圓月產(chǎn)能約為37萬(wàn)片/月，扣除運營(yíng)不好或者還未實(shí)際投入運營(yíng)的產(chǎn)能，僅剩不足30萬(wàn)片/月。供給與需求兩相對比，缺口超過(guò)70萬(wàn)片/月。從近些年的歷史情況看，國內功率器件需求持續旺盛，景氣度不斷攀升。預計到2023年，國內功率器件市場(chǎng)規模將超過(guò)300億美元，晶圓年產(chǎn)能需求1667萬(wàn)片(算法按照上面模擬芯片的計算邏輯)，約139萬(wàn)片/月。到那時(shí)，國內既有產(chǎn)能加上確定增加的產(chǎn)能約為52萬(wàn)片/月，仍有87萬(wàn)片/月缺口。

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

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

　　首先，中國有著(zhù)如此龐大的模擬市場(chǎng)，供需差距將越來(lái)越大，隨著(zhù)中國系統廠(chǎng)商在全球產(chǎn)業(yè)版圖中的話(huà)語(yǔ)權逐漸升高，一大批整機系統廠(chǎng)商的崛起，中國將繼續牢牢站住市場(chǎng)，在中國建立模擬、功率生產(chǎn)線(xiàn)是最貼近市場(chǎng)的做法。

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

　　第三，相較于12吋生產(chǎn)線(xiàn)動(dòng)輒幾百億上千億的投資，模擬、功率半導體生產(chǎn)線(xiàn)的產(chǎn)線(xiàn)投資較小，利潤高，回報率更優(yōu)。而中國設計公司有著(zhù)貼近本土市場(chǎng)的優(yōu)勢，掌握了產(chǎn)品定義，逐漸突破工藝和設計，在細分領(lǐng)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(jīng)初步具備了發(fā)展模擬、功率半導體生產(chǎn)線(xiàn)的諸多條件，當下加快布局已十分急迫和關(guān)鍵，接下來(lái)就是發(fā)展路徑的問(wèn)題了。

　　回顧近50年的半導體產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展模式在不斷地調整。產(chǎn)業(yè)最初IDM是主流模式，上世紀90年代初開(kāi)始興起Fabless(無(wú)晶圓設計)，緊接著(zhù)Foundry(晶圓代工)跟隨而行。進(jìn)入新世紀后開(kāi)始Fab-Lite(輕晶圓廠(chǎng))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(lái)會(huì )采用什么模式，因時(shí)、因產(chǎn)品而異，業(yè)內也不斷有探索和嘗試。但即使五十多年過(guò)去，細數在模擬、功率方向的領(lǐng)先企業(yè)，依然是IDM模式為主。

　　半導體產(chǎn)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(lái)建廠(chǎng)費用太高，而從Fabless角度，產(chǎn)品的設計與掩模費用也成倍增長(cháng)，導致每年新開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品數量減少。再加上建廠(chǎng)費用大幅增加，新進(jìn)入企業(yè)的費用也攀高。這些因素迭加在一起，使市場(chǎng)將會(huì )變得更加殘酷。中國半導體產(chǎn)業(yè)直接從零打造一個(gè)強大的IDM，從平地起樓閣的時(shí)機可能并不合適了。如何定策略、如何落戰術(shù)，如何面對競爭，如何搶奪制高點(diǎn)，考驗著(zhù)我們產(chǎn)業(yè)人的智慧。

　　具體到模擬芯片的發(fā)展上，一方面要學(xué)習國外已有的成熟經(jīng)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(diǎn)，與IC設計及封測廠(chǎng)商進(jìn)行深度合作，形成虛擬IDM模式，產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節快速響應，提升產(chǎn)業(yè)推進(jìn)效率。

　　隨著(zhù)各地集中區域優(yōu)勢，重點(diǎn)發(fā)展半導體產(chǎn)業(yè)的強力推動(dòng)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(chǎn)品領(lǐng)域。近期類(lèi)似“特色小鎮”的發(fā)展模式逐漸興起，地方政府對于建設或者引進(jìn)一條生產(chǎn)線(xiàn)、支持一個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，進(jìn)而形成產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統，已經(jīng)有了普遍的共識，在此基礎上更快速地聚攏一個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈條，尤其是在應用集聚區域，更有希望孕育出高端模擬芯片、功率器件的優(yōu)質(zhì)企業(yè)。

　　結語(yǔ)：

　　全球半導體產(chǎn)業(yè)近些年呈現出各種新格局、新形勢、新趨勢，是由新的市場(chǎng)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(chǎn)業(yè)地位，其產(chǎn)能的提升既為全球市場(chǎng)之必須，又為國內人才積累之急需，值得我們大力、持續的投入;模擬芯片、功率器件具有獨特的產(chǎn)業(yè)屬性，既有設計壁壘，又有工藝門(mén)檻，值得我們更深入去探索。