文︱立厷

图︱Yole

10月7日,针对美国政府打算实施《国防生产法案》(DPA),要求半导体公司提供机密资料的举措,韩国贸易部发声:对美国要求在美运营的韩国芯片制造商披露供应链相关机密信息表示担忧。

此前,美国已将芯片短缺问题提到了新的高度,发出了“自愿”问卷调查,限上述公司45天内提供信息。三星和SK海力士被敦促回答14个敏感问题,包括生产计划(内存芯片和代工芯片)、库存水平、客户名单及管理规划和目标收入等。

看来,随着汽车芯片短缺危机的延续,半导体还有电池已经成为国家安全利益的新核心。美国拟援引冷战时期的《国家安全法案》,迫使半导体公司共享敏感信息。

芯片短缺让经济复苏背上沉重压力

全球芯片短缺已成为一个令人担忧的问题,可能会阻碍受疫情影响的全球经济复苏。

作为智能手机和汽车的重要组成部分,芯片需求的激增加剧了系统性供应链问题。由于芯片生产由少数制造商主导,短缺或将成为堪比疫情的旷日持久的新常态。

芯片短缺的直接影响是汽车产量下降,所有主机厂无一幸免。芯片短缺的连锁反应已经超出了汽车行业,全球半导体供应链瓶颈显现,在这个典型的设备密集型加工行业,没有巨额投资就无法在竞争中保持领先地位,因此,全球具有竞争力的公司屈指可数。

实际上,全球大部分半导体供应的实际生产差不多都是外包,尤其是中国台湾、韩国和中国大陆的分包商,他们主要是依据“无晶圆厂”半导体公司的设计组装芯片。

随着人们担心汽车以外众多业务的多米诺骨牌效应导致全球半导体供应枯竭,世界各国越来越不安,开始寻找权宜之计。加大对制造厂和设备的投资以提高产量是领先半导体制造商和代工厂所能做的唯一一件事。

近期,随着超高速、宽带5G无线通信网络和数据中心服务器基站的广泛部署,半导体需求开始飙升。尽管疫情暂时抑制了需求,但封锁和社交距离措施也刺激了个人电脑和智能手机的销售,汽车芯片市场在去年秋季也已反弹。

供应链挑战前所未有

用天灾人祸来形容近两年的半导体供应链一点也不过分。美国和中国之间的贸易科技争端为刺激非典型商业运营创造了条件,直接恶果之一就是芯片囤货。华为和海思等直接受到限制,失去了本应在2020年9月之前的芯片库存,无法从台积电获得产能。其他未受到特别限制的OEM也在争取库存,以作为潜在供应链风险的缓冲,这超越了采用更精简库存的财务效益原则。随着全球贸易事态的继续,这种行为也将继续。

在需求方面,疫情曾一度令生产线和供应链因实施封锁而中断。随着政府和企业适应了疫情期间开展业务,加之迫在眉睫的经济衰退威胁抑制了消费欲望,需求出现了新的不确定性。汽车领域尤为明显,主机厂原来预计,经济不确定性将导致新车需求下降,生产线放缓,零部件订单减少。但事实上,疫情降低了公共交通使用率,对新型汽车的需求有所增加。而当主机厂对此做出回应时,代工产能已经没有了。

芯片短缺的雪球效应

消费设备需求的增长主要归因于疫情对全球经济的影响。随着学校和办公室调整政策实施远程学习和工作,学生和员工必须重新评估家用电脑、笔记本电脑和平板电脑的性能。任何不合标准或过时的家庭系统都是升级的主要候选系统。在许多家庭环境,全新的系统(如Google Chromebook)被用来满足学生在新的远程学习环境中最低要求。

Yole处理器季度市场监测显示,长期客户端PC(APU、CPU和GPU)增长强劲。

2021年第3季度APU、CPU和GPU收入

除了疫情的影响,恶化的环境给科技行业带来了进一步的压力。过去一年,天公也不作美,美国严冬、工厂火灾、中国台湾水荒等灾难,遇上苹果、微软、英伟达、AMD、英特尔推出新产品,令缺芯雪上加霜。直到最近,日本地震又导致瑞萨车用芯片工厂部分设备停工,为试图加速摆脱疫情引起的行业停滞增加了颠簸。种种原因令芯片制造商不断重新分配产能,汽车芯片价格一涨再涨也就不足为奇了。

由于今天的终端系统和供应链高度集成,芯片短缺也影响了产能不足的器件交付。例如,如果主机厂由于缺少关键部件而无法组装某一车型,就不需要采购几十个(甚至几百个)其他零部件。这种情况表现在许多方面:MCU(微控制器)没有受到尖端技术节点竞争的影响,但其市场受到了灾难和供应链的影响,最终系统减少了需求,特别是汽车行业已经发展成为一个“分秒不差”的供应链。尽管如此,Yole预计MCU市场在2021年将售出价值175亿美元的器件,到2026年将增至242亿美元。

所有这些因素可以看出一个过于依赖现有产能的行业现状。因此,台积电、英特尔和三星及其他公司都在寻求将自身产能提升到卓越水平。例如,德州仪器斥资15亿美元买下了美光科技犹他州工厂,这似乎是增加产能的最快方式:在现有设备中重新装备。

节流不成,只能开源

Yole估计,代工厂对更多样化晶圆生产能力的投资将使处理器(CPU+APU)市场持续增长,到2026年超过1400亿美元,前端代工服务将超过340亿美元,再加上独立器件制造商(IDM)的130亿美元价值。加上GPU和FPGA,2026年前端处理总收入将达到600亿美元。

包括IDM前端的代工厂收入预估

一系列挑战代表着日益复杂的技术行业的成长烦恼,但半导体供应链的脆弱性已经暴露并已受到关注,这将有助于一个更加强大的技术行业向前发展。共识是,生产线和供应链应该通过新的政策和投资来应对未来的压力。

过去6个月,各大半导体制造商纷纷宣布增加投资,特别是为无晶圆厂半导体公司(Fabless)提供晶圆加工服务的代工厂。作为“IDM 2．0”的一部分,英特尔宣布打算投资200亿美元建立一家新的代工服务合资企业;台积电增加了2021年资本支出预期,预计未来三年将支出1000亿美元;到2030年,三星将非内存半导体投资估算提高到1510亿美元……

这些都是高不可攀的投资估算,远远高于行业观察家一年前的预期。

代工和资本支出