數據穿透全球缺芯真相 交貨時間延長一倍

自從去年年底至今,全球芯片短缺已經影響了各類產品的生產,智能手機、汽車、遊戲機等市場都受到了很大影響。去年12月下旬,由於部分汽車廠商錯判了市場走向,加上智能手機、電腦等電子產品銷量增加,導致汽車芯片短缺,並將緊張情緒擴散到其他行業中。彭博社通過幾張關鍵數據圖表展示了芯片短缺的原因與供應鏈瓶頸。

通過多個維度的數據穿透,既能看到芯片缺貨導致交付時間延長在實打實地發生,也能看到到底是哪些公司瓜分了全球緊缺的芯片產能。

一、芯片交貨時間飛升,眾多業內玩家發出警告

根據私人金融公司Susquehanna Financial Group的行業分銷商數據,自2017年以來,半導體交貨時間(從下訂單到實際訂單交付所花費時間)在今年2月份首次延長到15周。

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▲芯片平均交貨時間(來源:SFC)

總部位於美國加州的博通是全球最大的半導體公司之一,由於該公司在行業內的廣泛參與度,一向被認為是半導體行業的晴雨表。該公司的交貨時間則從2020年2月的12.2周延長到22.2周,交貨時長接近翻倍。

群創光電和瑞薩電子等越來越多的行業參與者在最近幾周發出警告,芯片「赤字」將會逐步加劇。三星作為全球最大的半導體公司,此前也發出警告,認為芯片供需已經「嚴重失衡」。

博通首席執行官Hock Tan三月稱,博通的芯片已經被搶購一空,而且2021全年的產品都有客戶預定。上周五,蔚來汽車成為了國內第一家因芯片短缺而停產的汽車公司。

這些都在證明芯片短缺已經損害到了眾多行業,並且還在繼續擴散。

二、半導體市場需求攀升,成熟製程產能有限

事實上,隨着智能手機的使用和計算能力的蓬勃發展,從基本的微控制器和存儲芯片到最復雜的高性能處理器的各種半導體的總體需求在過去十年中不斷增長。

市場調研機構IDC的數據顯示,半導體市場在2019年之前一直穩步增長,2019年半導體市場的增長出現了停滯;但到了2020年,由於居家隔離,電子產品需求激增,半導體市場增長了5.4%。

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▲半導體市場各類收入比例變化(不含晶圓代工業務,來源:IDC)

同時,一旦像汽車這樣的大型機械設備變得更加智能,就需要使用更多的芯片。德勤(Deloitte)事務所指出,到2030年,汽車電子部件可能將包括從顯示器到車載系統的所有內容,預計將占到汽車製造成本的45%。

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▲電子部件占汽車成本比重(來源:IHS、德勤)

根據美國半導體協會(SEMI)的數據,過去幾年,芯片製造能力與市場銷售數據基本保持同步,但是芯片製造份額已經逐漸集中在了少數幾家頭部玩家手里。

業內專家強調,對於成熟製程芯片所需的200mm晶圓生產,這種不平衡尤其明顯。而汽車、消費電子等眾多產品的電源管理、顯示IC部件都需要用到這些芯片,產生了供不應求的現狀。

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▲200mm晶圓產能(來源:SEMI)

此前新冠肺炎疫情使汽車市場有所波動,很多汽車廠商取消了訂單,此後又不得不因為市場的反彈而追加訂單,由於芯片生產一向追求產能供需平衡,因此汽車廠商很難在產能緊張時獲得額外的芯片。

最終很多汽車廠商不得不因為芯片短缺而停工,它們預計今年會因此錯過610億美元的銷售額。台積電高管在最近的兩次收益電話會議上提到,因為這樣,許多行業的客戶都積累了比平常更多的庫存以應對未知。

十年間,芯片技術的不斷進步使得製造成本與研發投入也大大增大。舉例來說,台積電的2021年預期成本支出提高了63%,達到280億美元。而三星為了和台積電爭奪市場份額,宣布未來十年將會投入1160億美元。

三、半導體供應鏈單一,台積電1/4業務來自蘋果

因為半導體行業成本高、研發投入大,供應鏈中經常出現少數廠商占據大部分市場份額的情況,這在某種程度上也加大了半導體供應風險。

如今,高通、英偉達或蘋果的邏輯芯片是世界上最復雜的、最昂貴的芯片,這些芯片是智能手機或電腦等電子設備的「大腦」。但是上述這些公司並沒有自己的晶圓廠,只是設計芯片並交給台積電、三星等廠商代工。

而晶圓代工服務只有少數幾家半導體廠商能夠提供,台積電和三星則在行業內遙遙領先。

根據統計,芯片製造業務中有91%位於亞洲,而其中最主要的兩個地區分別是台灣和韓國,也就是台積電和三星的所在地。而美國則只有英特爾有意重拾先進製程,此前英特爾CEO基辛格宣布投資200億美元建立自己的晶圓代工業務。

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▲今年2月晶圓代工市場份額(來源:TrendForce)

目前,台積電在規模,成熟度和覆蓋范圍方面都是無可爭議的領導者,每年幾乎為所有電子行業的大型客戶提供千萬片晶圓。台積電在2020年的12英寸晶圓總出貨量為1240萬片,高於2019年的1010萬片。

該公司花費了三十多年的時間完善其芯片製造工藝,並在過去幾年中花費數十億美元來確保其始終處於技術的最前沿。

蘋果是台積電最重要、最有名的客戶之一。根據彭博社報道,台積電所有業務中有25%直接或間接來自蘋果,蘋果購買高通、博通、AMD、德州儀器、意法半導體、恩智浦和瑞薩等公司的產品價值總計為35.67億美元,其中蘋果購買了17億美元的博通產品,占博通營收的25%,蘋果總支出的2.5%。

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▲台積電客戶分布(來源:彭博社)

但是,台積電的重要性還在於其對整個半導體供應鏈中所起的關鍵作用。高通、博通、英偉達、AMD、德州儀器、意法半導體、恩智浦和瑞薩等半導體巨頭都是台積電的客戶。

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▲台積電客戶分布(來源:彭博社)

除了台積電和三星在晶圓代工市場一騎絕塵之外,總部位於荷蘭的ASML也幾乎壟斷了先進的光刻設備,這種設備也是半導體生產中的重要一環。

硅晶圓和半導體化學材料領域則由信越化學、環球晶圓、日本勝高、SK silicon等巨頭主導。而如果不能使用由美國Cadence Design Systems和Synopsys 的設計軟件,芯片製造在一開始就會出現問題。

現在,來自美國和歐洲的官員正在請懇求台灣為解決全球芯片危機提供幫助,也開始推動本土芯片製造能力復蘇。然而,研究公司桑福德·伯恩斯坦(Sanford C. Bernstein)的研究表明,這次芯片短缺很難在短期內解決。因為無論位於何處,芯片工廠都要花費數年的時間才能建造完成並開始運行。

結語:芯片短缺問題或將延續

芯片產業是高度國際化的產業,目前芯片短缺不僅僅是芯片產能的問題,也包含了上游材料等多方面原因。長期來看,市場對芯片用量的需求還將持續攀升,對整個芯片產業而言也是一個巨大的挑戰。

目前來看,盡管多位芯片製造玩家正大力推出擴產計劃,考慮到產線建設周期、客戶驗證周期、芯片需求量持續上升等客觀條件,短期內芯片短缺問題或將持續下去。

但是另一面來說,芯片產業也在受全球多種力量推動快速發展。據SEMI統計,2020年全球半導體製造業設備支出創下歷史新高,且在2021年、2022年還將繼續攀高。目前看來,芯片製造產業很有可能會在這次缺芯風波中獲得充分的發展。

來源:cnBeta