以全球视角来看,成熟工艺仍是主流。根据 TrendForce 集邦咨询显示,2021年晶圆代工厂中,成熟制程仍占据 76%的市场份额。2022年全球晶圆代工厂年增产能约 14%,其中十二英寸新增产能当中约有 65%为成熟制程(28nm 及以上)。
①以台积电为视角:成熟工艺约占产能的 64%,占销售额的 34%。从现有产能分布来看,预计目前台积电产能为 120万片/月(12英寸),16nm/7nm/5nm 的每月产能约为 13.7/17.8/12.0万片,先进制程产能约为 43.5万片/月,占比 36%。从未来产能扩张来看,台积电在 2021年技术峰会中表示,到 2025年其成熟和专业节点的产能将扩大 50%,包括在台南、高雄、日本和南京建设大量晶圆厂。
②以联电为视角:放弃先进制程,专注成熟工艺。从现有产能分布来看,联电在2018年宣布不再投资 12nm 以下的先进制程,专注在成熟工艺扩大市场。预计目前联电产能为 40万片/月(12英寸),全部集中在成熟工艺。从未来产能扩张来看,联电于 2021年 Q1的交流会中表示,投入约 36亿美元扩大 28nm 芯片产能。
③以格芯为视角:成熟工艺产能约占 83%,退出 10nm 及以下先进制程。从现有产能分布来看,格芯于 2018年宣布退出 10nm 及以下的先进制程的研发,目前拥有的先进制程为 12nm。预计目前格芯产能为 20万片/月(12英寸),拥有先进制程的纽约 fab8约占 17%。从未来产能扩张来看,格芯于 2021年 6月宣布在新加坡投资约 40亿美元,建设新 300nm 晶圆工厂和扩大产能,主要在汽车芯片领域。
④全球视角:世界三大晶圆代工巨头(台积电、联电、格芯),成熟工艺约占总产能的 74%。联电、格芯早已退出先进制程的竞争,专注于成熟工艺的扩张;台积电的成熟工艺仍占据产能大头。同时,成熟工艺仍是目前全球产能扩张的主力军。
目前国内晶圆厂扩产聚焦在成熟工艺,主要原因有三:①需求:成熟制程是全球需求最大,也是造成“缺芯”的主要芯片,更是电动汽车、智能家电的芯片主力军,成熟制程能覆盖除智能手机以外的绝大多数应用场景。
②供给:在光刻机方面,美国芯片法案对中国芯片制造的重点在刚需高端 EUV 光刻机的先进制程,即 14nm 及以下的 fab、18nm 的 DRAM、128nm 的 NAND。而目前成熟制程应用的 DUV 光刻机由日本、欧洲掌握,美国的影响力有限。其他设备方面,北方华创、中微、盛美、拓荆、华海清科、芯源微、万业、精测等国内半导体设备厂商的产品满足成熟工艺的标准,产品管线覆盖除光刻机外的所有领域,产品性能得到持续验证,半导体设备国产化率不断提升。
③成本/工艺:随着先进制程不断演进,制造工艺的研发和生产成本逐代上涨,高涨的技术难度和成本高筑进入壁垒。根据 Semi engingeering 统计,28nm 节点上芯片设计成本约为 5130万美元,16nm/7nm/5nm 攀升至 1亿/2.97亿/5.42亿美元。
结论:成熟工艺作为芯片需求的主力节点,并且在 CHIPLET 异构集成的大潮下,部分先进工艺可以用成熟工艺+先进封装来实现,另外由于目前国产设备材料的技术发展阶段的条件约束,且我国的成熟工艺产能仍大面积依靠进口,后续国内的扩产主力就是基于国产可控技术的成熟工艺。
看好:国产前道核心工艺设备、国产先进封测工艺设备、国产半导体材料、国产半导体零部件、国产 EDA 和其他工业配套软件。
风险提示:中美贸易冲突加剧;终端需求疲软;晶圆厂扩产不及预期。