成熟制程依然「頭大」？

如果對未來(lái)畫(huà)餅，是不是說(shuō)明現在堪憂(yōu)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。研調機構集邦科技發(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(gè)百分點(diǎn)，對于這個(gè)「餅」，業(yè)界表示成熟制程持續擴產(chǎn)將導致價(jià)格持續承壓。

還是不行的原因

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

不過(guò)，隨著(zhù)各晶圓廠(chǎng)在連續兩年因需求清淡而放緩擴產(chǎn)計劃后，預計在 2025 年將陸續開(kāi)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(jiàn)度低、新產(chǎn)能開(kāi)出雙重壓力下，成熟制程價(jià)格持續承壓。

5 月 9 日，中國內地最大晶圓代工廠(chǎng)發(fā)布 2024 年第一季度財報。在第二天的財報發(fā)布會(huì )上，首席執行官坦言，公司 12 英寸晶圓生產(chǎn)線(xiàn)自 2 月份以來(lái)一直滿(mǎn)負荷運轉，但行業(yè)競爭依然激烈?！肝覀兒芏鄳鹇钥蛻?hù)，無(wú)論是機頂盒還是智能手機，如果市場(chǎng)上出現競爭對手降價(jià)，可能會(huì )丟掉訂單，幾千萬(wàn)的訂單就可能沒(méi)了。我們還是要適應市場(chǎng)，和客戶(hù)一起面對市場(chǎng)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(lái)形容。

世界先進(jìn)12 英寸廠(chǎng)及化合物半導體投資，并認購漢磊 5 萬(wàn)張私募股票，雙方合作預估 2026 下半年可望量產(chǎn)。

聯(lián)電則專(zhuān)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(chǎng)潛力龐大，不會(huì )在 AI 市場(chǎng)中缺席。

力積電董事長(cháng)黃崇仁先前曾說(shuō)，將以二大方向轉型，擺脫廠(chǎng)商殺價(jià)競爭，其一是收取建廠(chǎng)授權金的 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(lái)高點(diǎn)。研究機構集邦科技公布最新預測，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(mǎn)載，狀況將延續至 2025 年，以臺積電營(yíng)收表現將超越產(chǎn)業(yè)平均，預期在人工智能（AI）應用推升下，將帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值成長(cháng)。

根據集邦科技最新調查，雖然消費性終端市場(chǎng)明年能見(jiàn)度仍低，但汽車(chē)、工控等供應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 持續布建，預估明年晶圓代工產(chǎn)值將年增百分之廿，優(yōu)于今年的 16%。

不過(guò)，業(yè)界觀(guān)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近一半的增幅，且先進(jìn)制程維持高成長(cháng)動(dòng)能，先進(jìn)封裝重要性日增。

從各晶圓代工廠(chǎng)的表現分析，集邦預期，先進(jìn)制程及先進(jìn)封裝將帶動(dòng)臺積電明年營(yíng)收年增率超越產(chǎn)業(yè)平均。

此外，在 AI 持續推動(dòng)、各項應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(yíng)收年成長(cháng)將重返百分之二十水準，廠(chǎng)商仍須面對諸多挑戰，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。

集邦預估，明年 7、6 納米、5、4 納米及 3 納米制程將貢獻全球晶圓代工營(yíng)收達 45%。業(yè)界觀(guān)察，相關(guān)制程都是龍頭廠(chǎng)臺積電擅長(cháng)且領(lǐng)先的技術(shù)節點(diǎn)。

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(dòng)，2.5D 先進(jìn)封裝于 2023 至 2024 年供不應求情況嚴重，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(chǎng)都積極建構產(chǎn)能，預估明年晶圓代工廠(chǎng)配套提供的 2.5D 封裝營(yíng)收將年增 120% 以上，雖在整體晶圓代工營(yíng)收占比不到 5%，但重要性日增。

臺積電董事長(cháng)暨總裁魏哲家在前一次法說(shuō)會(huì )上提到，在封裝部分臺積將只會(huì )專(zhuān)注在最先進(jìn)的后段技術(shù)，這些技術(shù)將幫助客戶(hù)的前瞻產(chǎn)品。

成熟節點(diǎn)的「過(guò)剩爭論」

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

其次，全球大多數成熟的半導體節點(diǎn)產(chǎn)能都掌握在 IDM 手中，在中國，成熟節點(diǎn)生產(chǎn)產(chǎn)能則由從事代工服務(wù)的公司主導，這包括高度專(zhuān)業(yè)化。代工廠(chǎng)根據客戶(hù)提供的設計制造半導體，取決于代工廠(chǎng)客戶(hù)而非代工廠(chǎng)本身確定的市場(chǎng)需求。公司設計的半導體與特定行業(yè)的需求緊密相關(guān)，力求謹慎地平衡供需，我們的商業(yè)模式旨在避免「產(chǎn)能過(guò)?！?。代工廠(chǎng)往往高度專(zhuān)業(yè)化，通常由公司運營(yíng)的每個(gè)晶圓廠(chǎng)都將針對非常特定的客戶(hù)產(chǎn)品而設立。

另外，由于成熟節點(diǎn)半導體的利潤率非常低，代工廠(chǎng)很難迅速切換生產(chǎn)線(xiàn)，因此代工廠(chǎng)和客戶(hù)更愿意簽訂長(cháng)期合同，以鎖定特定類(lèi)型半導體的供應。這尤其適用于產(chǎn)品生命周期長(cháng)、安全要求高、需要嚴格認證產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性的行業(yè)，例如醫療設備和汽車(chē)應用。

最后，是業(yè)內經(jīng)常被忽視或誤解的「經(jīng)濟產(chǎn)能過(guò)?！垢拍?。這指的是全球行業(yè)實(shí)際上認為一定量的過(guò)剩供應是可取的，對于消除預期和常見(jiàn)的供需波動(dòng)至關(guān)重要。其中一些風(fēng)險包括不可預測的工具停機時(shí)間；自然災害，如影響前端制造和材料供應商的福島地震；影響三星的德克薩斯州冬季冰凍；以及過(guò)去幾年發(fā)生的其他事故，如主要設施發(fā)生火災。業(yè)內一些人認為，最佳的產(chǎn)能過(guò)剩水平是 15-20% 左右！即使在疫情期間出現嚴重芯片短缺之后，一些成熟節點(diǎn)仍會(huì )繼續出現滾動(dòng)短缺，整個(gè)系統的健康需要一定程度的經(jīng)濟產(chǎn)能過(guò)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)行了調查，以確定它們對中國公司在成熟半導體方面的依賴(lài)程度。依賴(lài)問(wèn)題與產(chǎn)能過(guò)剩問(wèn)題緊密相關(guān)，因為美國官員擔心產(chǎn)能過(guò)?？赡軐е赂蟮囊蕾?lài)，從而使公司容易受到成熟節點(diǎn)供應鏈中斷的影響。

大量芯片在中國組裝，這也使情況更加復雜。美國公司很少進(jìn)口單個(gè)半導體，而是進(jìn)口包含一個(gè)或多個(gè)可能源自中國的成熟半導體的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品既來(lái)自國內的代工廠(chǎng)，也來(lái)自在中國運營(yíng)的外國代工廠(chǎng)。由于美國的出口管制以及中國對某些政府和國有企業(yè)供應鏈施加的壓力越來(lái)越大，要求其減少外國半導體的數量，外國公司在中國生產(chǎn)的 IT 產(chǎn)品中，來(lái)自中國的成熟半導體的比例可能會(huì )上升。

制造尖端芯片的公司通常將需求增長(cháng)歸因于依賴(lài) CPU、GPU 或專(zhuān)用神經(jīng)處理芯片的 AI 應用的增長(cháng)。較少出現在頭條新聞中的應用包括智能手機應用處理器、高性能計算 (HPC) 和云端服務(wù)器芯片。

當下一代技術(shù)投入使用時(shí)，領(lǐng)先應用的關(guān)鍵客戶(hù)已經(jīng)準備好轉向下一個(gè)前沿節點(diǎn)，然后晶圓廠(chǎng)就會(huì )出現產(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點(diǎn)上的。例如，電動(dòng)汽車(chē)對電源管理 IC (PMIC) 的需求不斷增加。PMIC 通常使用 180nm 或 130nm 等成熟節點(diǎn)，但采用 BCD 工藝（雙極、CMOS、D-MOS），PMIC 變得越來(lái)越智能，除了模擬電路外，還整合了越來(lái)越多的數字邏輯。因此，設計正在轉向 90nm、55nm 和 40nm BCD 工藝節點(diǎn)。

與此同時(shí)，傳感器的需求可能還低于 180 和 150nm 節點(diǎn)。對于需要耐高壓的汽車(chē)應用，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 轉移，但這是這些應用的最新技術(shù)。頂級 CMOS 圖像傳感器采用 22nm 低功耗工藝，正在向 12nm finFET 工藝轉移。

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

模擬和混合信號芯片也趨于落后。聯(lián)華電子指出：「如果應用中混合了模擬和數字電路，那么我們認為 55nm 是最佳選擇。純模擬趨于停留在 8 英寸先進(jìn)節點(diǎn)——通常是 180 和 150nm?！?/p>

成熟制程不是一成不變的。一些晶圓廠(chǎng)通過(guò)改進(jìn)來(lái)吸引新設計，從而為舊工藝注入新的活力。包括引入特定的晶體管設備來(lái)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(shí)現混合信號系統，或增加汽車(chē)級認證。

Chiplet 技術(shù)的出現也影響了這些選擇。理論上，人們不再需要將某些功能遷移到更先進(jìn)的節點(diǎn)，只需將所有功能放在一個(gè)芯片上即可。相反，只有真正需要先進(jìn)節點(diǎn)功能的部分才能移動(dòng)到那里，從而最大限度地減少昂貴節點(diǎn)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。盡管小芯片可以節省芯片成本，但先進(jìn)封裝成本必須降低才能實(shí)現凈成本節約。