破解芯片產(chǎn)能和毛利率困局

當下的晶圓代工業(yè)，已經(jīng)不像兩年前那么光鮮，即使是看起來(lái)很風(fēng)光的大廠(chǎng)，也有前所未有的苦惱。全球排名前六的廠(chǎng)商，家家有本難念的經(jīng)。

據 Counterpoint 統計，在 2024 年第一季度，臺積電繼續保持其在晶圓代工行業(yè)的領(lǐng)先地位，一季度份額占比達到 62%，三星作為第二大代工廠(chǎng)，占據了 13% 的市場(chǎng)份額，中芯國際在最新季度中交出了超出市場(chǎng)預期的成績(jì)單，首次占據第三的位置。

從上圖可以看出，掌控先進(jìn)制程技術(shù)和市場(chǎng)的臺積電吃飽喝足，而沒(méi)有此種實(shí)力和地位的廠(chǎng)商則只能在相對有限的市場(chǎng)內激烈競爭。

先進(jìn)制程，神仙游戲

在先進(jìn)制程芯片市場(chǎng)供不應求的情況下，臺積電的 5nm、4nm 和 3nm 繼續保持市場(chǎng)領(lǐng)先地位，獲得了全球多數大客戶(hù)的訂單。

2023 年第四季度，3nm 制程產(chǎn)線(xiàn)收入占臺積電總營(yíng)收的 15%，環(huán)比增長(cháng)了 14.4%，5nm 和 7nm 分別占總收入的 35% 和 17%?？傮w來(lái)看，先進(jìn)制程工藝（7nm 及以下）占其總營(yíng)收的 67%。臺積電預計 2024 年資本支出 280 億~320 億美元，其中，70-80% 將用于先進(jìn)制程技術(shù)，10-20% 將用于特殊和成熟制程。

2024 年，將有更多客戶(hù)加入臺積電 3nm 陣營(yíng)，包括聯(lián)發(fā)科、高通、英偉達、AMD，甚至是英特爾。

英偉達新品 H200、AMD 的 MI300 將對臺積電的 3nm 制程提供大量訂單。英特爾下一代低功耗架構 Lunar Lake MX（LNL）CPU 將使用臺積電的 N3B 制程，近期，臺積電開(kāi)始加快進(jìn)度，Arrow Lake H/HX 的 CPU 也將采用 3nm 制程，有望進(jìn)一步提升臺積電產(chǎn)能利用率。

由于先進(jìn)制程需求持續增長(cháng)，臺積電計劃到 2024 年底將 3nm 產(chǎn)能利用率提升至 80%。

臺積電計劃于 2025 年推出 2nm 制程，近期，已經(jīng)啟動(dòng)了 2nm 試產(chǎn)的前置作業(yè)，目標是今年試產(chǎn)近千片。

三星電子在 2023 年推出了第二代 3nm 制程工藝，計劃 2025 年量產(chǎn) 2nm。

據韓媒報道，三星已開(kāi)始試產(chǎn)第二代 3nm 制程（SF3）芯片，并測試芯片性能和可靠性，目標是在 6 個(gè)月內將其良率提升至 60% 以上。三星非?？粗嘏c高通、英偉達的合作，高通的新一代 Snapdragon 8 Gen 3 交給臺積電生產(chǎn)，英偉達的 H200 和 AMD 的 MI300X 預計也將采用臺積電 3nm 制程，如果 SF3 產(chǎn)量和性能穩定，轉向臺積電的客戶(hù)將有望回流。

2025 年，三星將推出 2nm（SF2）制程，之后，將增加晶體管的納米片數量，這樣可以增強驅動(dòng)電流，提高性能，降低功耗。該公司對 2nm 制程寄予厚望，據韓媒報道，三星晶圓代工部門(mén)正在整合優(yōu)勢資源，快速推進(jìn)其 2nm 生產(chǎn)計劃，爭取在與臺積電的正面競爭到來(lái)時(shí)，提升產(chǎn)能利用率。

成熟制程報價(jià)持續下滑

成熟制程晶圓代工市場(chǎng)持續面臨供過(guò)于求壓力，IC 設計公司透露，2024 年第二季度，部分成熟制程報價(jià)再降 1%~3%，從目前的情況來(lái)看，第三季度報價(jià)可能還會(huì )降，使得整體價(jià)格自 2022 年第三季度以來(lái)一路下滑。

2023 下半年，成熟制程晶圓代工廠(chǎng)面臨產(chǎn)能利用率六成保衛戰，聯(lián)電、世界先進(jìn)和力積電等大廠(chǎng)為搶救產(chǎn)能利用率，大砍 2024 年首季報價(jià)，幅度達到 10%~20%。這一波報價(jià)調整，導致成熟制程晶圓代工價(jià)格下探至疫情后新低點(diǎn)，導致相關(guān)廠(chǎng)商的毛利率下滑。

有 IC 設計公司透露，晶圓代工廠(chǎng)告知，成熟制程生意不好做，產(chǎn)能利用率直線(xiàn)下滑，為了確保產(chǎn)能利用率與市占率，維持一定的生產(chǎn)經(jīng)濟規模，不得不降價(jià)促銷(xiāo)。

即便近期 PC、手機市場(chǎng)出現回暖跡象，客戶(hù)考慮到清庫存、通膨等因素，投片策略依舊保守，逼得晶圓代工廠(chǎng)不得不加大降價(jià)幅度，避免訂單流失到愿意降價(jià)的競爭對手那里。

由于消費類(lèi)客戶(hù)投片需求低，專(zhuān)攻 8 英寸晶圓代工的廠(chǎng)商受創(chuàng )最深，由于 IDM 和 IC 設計公司先前大量重復下單，導致電源管理 IC、驅動(dòng) IC 和 MCU 等芯片庫存水位仍較高，且部分產(chǎn)品已經(jīng)轉投 12 英寸產(chǎn)線(xiàn)，讓 8 英寸晶圓代工廠(chǎng)產(chǎn)能利用率一直維持在低水位。

不過(guò)，也有晶圓代工廠(chǎng)表示，如果特定應用如驅動(dòng) IC 等客戶(hù)想要更便宜的代工價(jià)格，因此轉單，并不會(huì )跟著(zhù)殺價(jià)，畢竟殺價(jià)競爭不會(huì )有盡頭，會(huì )持續增加其它應用，讓產(chǎn)能利用率慢慢回升。

部分 IC 設計公司表示，經(jīng)歷過(guò)之前被高庫存困擾的情形，現在會(huì )等客戶(hù)給出明確需求后才去投片。近幾年，考慮到成本，在中國大陸晶圓廠(chǎng)投片的訂單越來(lái)越多，而中國大陸成熟制程晶圓代工廠(chǎng)產(chǎn)能持續增加，會(huì )導致產(chǎn)能供過(guò)于求的局面持續一陣子。

四大晶圓代工廠(chǎng)毛利率堪憂(yōu)

5 月，中芯國際、華虹半導體、格芯和聯(lián)電先后公布了一季度財報。

2024 年第一季度，中芯國際銷(xiāo)售收入為 17.5 億美元，環(huán)比增長(cháng) 4.3%，同比增長(cháng) 19.7%，毛利率為 13.7%，同比下降 7.1 個(gè)百分點(diǎn)。

中芯國際月產(chǎn)能由 2023 年第四季度的 80.55 萬(wàn)片 8 英寸晶圓約當量增加至 2024 年第一季度的 81.45 萬(wàn)片 8 英寸晶圓約當量，產(chǎn)能利用率提升至 80.8%。

展望第二季度，中芯國際給出的收入指引是環(huán)比增長(cháng) 5%~7%，毛利率指引是 9%~11%。

2024 年第一季度，華虹半導體的銷(xiāo)售收入為 4.60 億美元，相較于去年同期的 6.31 億美元有所下降，但與上一季度的 4.55 億美元相比，實(shí)現了 1% 的增長(cháng)。盡管收入有所增長(cháng)，毛利率卻從去年同期的 32.1% 下降至 6.4%。

華虹半導體歸屬于母公司股東的凈利潤為 3180 萬(wàn)美元，同比下降了 79.1%。該公司將凈利潤下降歸因于平均銷(xiāo)售價(jià)格的下降，這直接影響了毛利水平。

2024 年第一季度，格芯營(yíng)收 15.49 億美元，環(huán)比、同比均下降 16%，凈利潤為 1.34 億美元，同比、環(huán)比均下跌近 50%，毛利潤為 3.93 億美元，環(huán)比減少 25%，同比下滑 24%，毛利率為 25.4%，相較之前約 28% 的水平有所降低。

格芯 12 英寸晶圓當量出貨 46.3 萬(wàn)片，同比下降 9%，環(huán)比下降 16%。

2024 年第一季度，聯(lián)電營(yíng)收環(huán)比減少 0.6%，同比增長(cháng) 0.8%，毛利率為 30.9%，產(chǎn)能利用率微幅下降至 65%。

從這四大成熟制程晶圓代工廠(chǎng)的最新財報來(lái)看，毛利率普遍下降，有的下降幅度還很大，同時(shí)，伴隨著(zhù)產(chǎn)能利用率的下滑。這些可以充分體現出全球成熟制程晶圓代工市場(chǎng)競爭之激烈，為了不讓產(chǎn)能利用率下滑太多，各家都在降價(jià)搶單，致使成本上升的同時(shí)，利潤在減少，直接結果就是毛利率數據比較難看。

早有預判

對于當下先進(jìn)制程和成熟制程晶圓代工市場(chǎng)行情，2020 年，當時(shí)還沒(méi)有被收購的 IC Insights 就有預判。該機構發(fā)布的《2020-2024 年全球晶圓產(chǎn)能》報告指出，雖說(shuō)面臨很多挑戰，半導體界對于不斷縮小晶體管幾何尺寸有著(zhù)強烈的動(dòng)機，因為這樣做有很多好處，如更高的速度、更低的功耗、更低的單位面積成本等。

在這樣的發(fā)展趨勢下，按照 IC Insights 的統計和預測，各種半導體制程的市占率向著(zhù)相對更加均衡的方向發(fā)展。

如上圖所示，在 2019 年，10nm 以下先進(jìn)制程的市占率僅為 4.4%，而到 2024 年，其比例將增長(cháng)到 30％。在該時(shí)間段內，10nm -20nm 制程的市占率將從 38.8%，下降到 26.2%；20nm-40nm 制程的市占率將從 13.4%，下降到 6.7%；40nm 以上成熟制程的比例在這些年當中沒(méi)有出現明顯變化。

10nm 以下的先進(jìn)制程呈現出快速增長(cháng)的態(tài)勢，2020 年市占率為 10％，2022 年的預測值就超過(guò)了 20％，并在 2024 年增加至全球產(chǎn)能的 30％。

10nm -20nm 制程市場(chǎng)占比本來(lái)是最大的，如圖所示，2019 年接近 40%，但隨著(zhù) 10nm 以下先進(jìn)制程的崛起，10nm -20nm 的市占率正在逐漸被蠶食。該范圍內的主力制程是 16nm（主要由臺積電提供），14nm（主要由三星、英特爾和格芯提供），12nm（主要由臺積電和格芯提供）。

在 20nm-40nm 這一區間內，主要有 22nm，28nm 和 32nm。

40nm 以上的成熟制程，無(wú)論是 180nm 以下，還是 180nm 以上的，市占率都很穩定。這也正是諸多晶圓代工廠(chǎng)長(cháng)期專(zhuān)注于成熟工藝，而不向先進(jìn)制程投入過(guò)多資本和精力的底氣所在。

總體來(lái)看，到 2024 年，10nm 以下，10nm -40nm，以及 40nm 以上制程各占市場(chǎng)約三分之一，將呈現出三分天下的格局。在這個(gè)過(guò)程當中，10nm 以下是個(gè)明顯的增量市場(chǎng)，而其成本很高，對技術(shù)積累的要求也很高，玩家就很少，這也是臺積電能掌控全球晶圓代工 60% 市場(chǎng)份額的主要原因。而在 10nm -40nm，以及 40nm 以上這兩個(gè)制程領(lǐng)域，沒(méi)有增量，技術(shù)含量相對低，競爭就激烈，形成當下競爭、降價(jià)、低毛利率的局面也就順理成章了。

退而求其次

10nm 以下先進(jìn)制程，特別是 3nm 以下，做起來(lái)太難，需要太多的技術(shù)積累和巨量資金支持，即使是像臺積電這樣的龍頭廠(chǎng)商，也要控制成本和資本支出。與此同時(shí)，40nm 以上的成熟制程市場(chǎng)早已成為紅海，對于業(yè)界早已成名的晶圓代工廠(chǎng)來(lái)說(shuō)，在 40nm 以上成熟制程市場(chǎng)擴充產(chǎn)能，投入產(chǎn)出比方面不劃算。因此，近些年，10nm~40nm 制程，特別是 16nm、22nm 和 28nm 這三種制程工藝，受到越來(lái)越多的青睞，特別是在中國大陸、日本和歐洲新建的晶圓廠(chǎng)，多為這幾種制程工藝產(chǎn)線(xiàn)。

實(shí)際上，就目前全球晶圓代工整體產(chǎn)能而言，在 12nm、14nm 和 16nm 制程領(lǐng)域，實(shí)現量產(chǎn)的產(chǎn)線(xiàn)比重并不高。

臺積電表示，12nm 向上接軌先進(jìn)制程，向下延伸成熟制程，在未來(lái)的很長(cháng)時(shí)間都將占據較大的市場(chǎng)份額。因此，該晶圓代工龍頭在日本和德國的新建晶圓廠(chǎng)，都聚焦在 12nm、16nm 和 22nm 制程，可以實(shí)現較好的投入產(chǎn)出比。

格芯和聯(lián)電也在積極拓展相關(guān)產(chǎn)能。

2023 年 7 月，格芯新加坡工廠(chǎng)正式建成運營(yíng)，每年產(chǎn)能超過(guò) 40 萬(wàn)片晶圓。過(guò)去幾年，該公司在紐約州北部的 Fab 8 工廠(chǎng)也在投資擴建。格芯在德國德累斯頓投資了 24 億美元來(lái)提高產(chǎn)能。2023 年，格芯宣布與意法半導體建立合作伙伴關(guān)系，以擴大產(chǎn)能。格芯的這些舉措，都是在加大 10nm~40nm 制程產(chǎn)能。

聯(lián)電同樣非?？粗赝度氘a(chǎn)出比，而不是先進(jìn)制程技術(shù)，特殊制程占該公司營(yíng)收的 60%，所謂特殊制程，簡(jiǎn)單地說(shuō)就是具有很強差異化、并不是市場(chǎng)上每家都能提供的、獨有的成熟制程工藝和服務(wù)。這方面，聯(lián)電擅長(cháng) OLED 驅動(dòng) IC、RF SOI 和 BCD 等。

對于一心要將晶圓代工業(yè)務(wù)壯大的英特爾來(lái)說(shuō)，在短期內無(wú)法達到臺積電和三星的工藝技術(shù)和市場(chǎng)影響力的情況下，必須考慮投資回報率，此時(shí)，發(fā)展 10nm~40nm 制程晶圓代工就成為了不二選擇，而在這方面，聯(lián)電的訴求和工藝技術(shù)特點(diǎn)與英特爾很契合，因此兩家廠(chǎng)商開(kāi)始了合作。

通過(guò)合作，聯(lián)電可以利用英特爾現成的 FinFET 產(chǎn)能而不需要巨大的資本支出，可以在成熟制程市場(chǎng)的激烈競爭中增加砝碼。英特爾能獲得晶圓代工市場(chǎng)經(jīng)驗，可以集中資源用于 3nm、2nm 等更先進(jìn)制程工藝的開(kāi)發(fā)。

結語(yǔ)

總體來(lái)看，無(wú)論是先進(jìn)制程，還是成熟制程，各晶圓代工廠(chǎng)都在想方設法提升產(chǎn)能利用率。先進(jìn)制程廠(chǎng)不愁毛利率，但需要未雨綢繆，在擴產(chǎn)的同時(shí)，要提升投資回報率，成熟制程產(chǎn)線(xiàn)則要把提升毛利率放在最重要的位置。

SEMI 認為，全球晶圓廠(chǎng)產(chǎn)能利用率仍偏低，特別是成熟制程，2024 上半年沒(méi)有復蘇的跡象。

摩根大通（小摩）證券在最近發(fā)布的晶圓代工產(chǎn)業(yè)報告中指出，去庫存將結束，2024 下半年，產(chǎn)業(yè)將全面恢復，并于 2025 年進(jìn)一步增強。

小摩臺灣區研究部主管哈戈谷（Gokul Hariharan）認為，行業(yè)已至谷底，幸好 AI 需求旺盛，非 AI 需求也開(kāi)始恢復，急單開(kāi)始出現，包括大尺寸顯示面板驅動(dòng) IC（LDDIC）、電源管理 IC、WiFi 5 和 WiFi 6 芯片等，都在帶動(dòng)晶圓代工業(yè)轉向復蘇。

值得注意的是，中國大陸晶圓代工廠(chǎng)的產(chǎn)能利用率恢復速度較快，這是因為 IC 設計公司早就開(kāi)始調整庫存，經(jīng)過(guò) 6 個(gè)季度的去庫存，在晶圓代工廠(chǎng)的下單量趨于正常。