集微網(wǎng)報(bào)道 成熟工藝產(chǎn)能緊缺引發(fā)的產(chǎn)業(yè)鏈“巨震”余波未平，先進(jìn)工藝產(chǎn)能供應(yīng)又將迎來緊張時(shí)刻。
供應(yīng)鏈消息稱臺(tái)積電日前給客戶發(fā)布通知，稱先進(jìn)制造設(shè)備到貨延期，明后年產(chǎn)能增加可能不如預(yù)期。雖然沒提到具體工藝，但臺(tái)積電表態(tài)暗示 4nm、3nm 等產(chǎn)能將趨于緊張。
作為全球最大最先進(jìn)的代工一哥，臺(tái)積電如此表態(tài)，產(chǎn)業(yè)鏈“虎軀”難免一震。
設(shè)備惹的禍？
從臺(tái)積電通知中可以看出，問題的關(guān)鍵直指設(shè)備。
而之所以如此，或要從兩大維度解讀。
一方面，設(shè)備業(yè)需求強(qiáng)勢走旺。在大國博弈、應(yīng)用驅(qū)動(dòng)、產(chǎn)能緊缺的影響下，加之各半導(dǎo)體強(qiáng)國紛紛加碼制造業(yè)回流和加強(qiáng)供應(yīng)鏈安全，全球代工迎來一波又一波的擴(kuò)建和新建潮。如此多的企業(yè)同一時(shí)間涌入芯片制造業(yè)，所需的設(shè)備、材料等無疑是十分龐大的。
所謂“兵馬未動(dòng)，糧草先行”。代工環(huán)節(jié)是一個(gè)極其復(fù)雜化、體系化的流程，各種設(shè)備如光刻機(jī)、刻蝕機(jī)、等離子注入機(jī)、CMP 以及光刻膠等材料缺一不可。但在全球產(chǎn)能緊缺之下，設(shè)備也難以獨(dú)善其身，設(shè)備廠商一方面要應(yīng)對急劇擴(kuò)大的需求，另一方面也遭受設(shè)備零部件供應(yīng)短缺的困擾，雙重“擠壓”之下，有時(shí)難免只能望“單”興嘆。
據(jù)愛集微報(bào)道，今年伊始，包括 ASML、應(yīng)用材料、泛林等半導(dǎo)體設(shè)備巨頭都曾多次公開表示產(chǎn)能無法滿足需求。作為芯片擴(kuò)產(chǎn)的基礎(chǔ)，當(dāng)前設(shè)備生產(chǎn)的最大掣肘卻也正是來自于缺芯。而這種看似無解的死循環(huán)，將給深陷過剩擔(dān)憂的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈，帶來更多不確定因素。
另一方面，工藝的進(jìn)階對設(shè)備提出了更高的要求。北京半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)副秘書長朱晶提到，進(jìn)入到 3nm 之后，架構(gòu)從 FinFET 變成 GAA，晶體管架構(gòu)發(fā)生改變，對相關(guān)的設(shè)備、材料都提出新的要求，意味著高階的光刻機(jī)以及其他關(guān)鍵設(shè)備面臨著重新研發(fā)和生產(chǎn)，這都需要一個(gè)周期。
特別是對于先進(jìn)工藝制程來說，最最關(guān)鍵的設(shè)備無疑就是光刻機(jī)。以賽亞調(diào)研 (Isaiah Research) 認(rèn)為，目前的設(shè)備瓶頸是 ASML 的 EUV 設(shè)備，因 ASML EUV 是先進(jìn)制程最重要設(shè)備之一，加上是 ASML 一家廠商獨(dú)供，所以先進(jìn)制程產(chǎn)能會(huì)受到 EUV 設(shè)備的供應(yīng)狀況限制。因此，目前臺(tái)積電 3nm 的腳步確實(shí)有些放緩，最主要也是 EUV 設(shè)備緊缺的問題。
特別是最新一代高數(shù)值孔徑 High-NA EUV 光刻機(jī)因更有利于 3nm 及以上工藝，臺(tái)積電、英特爾、三星爭奪下一世代話語權(quán)也使出了渾身解數(shù)。不僅在資本支出上持續(xù)祭出大手筆，還頻頻表態(tài)以先聲奪人，英特爾之前宣布搶下了首臺(tái)新一代 EUV 光刻機(jī)，而且在首批 6 臺(tái)中英特爾也占了大頭；臺(tái)積電則表示將在 2024 年采用最新一代 High-NA EUV 光刻機(jī)；三星集團(tuán)副會(huì)長、三星集團(tuán)實(shí)際控制人李在镕最近還親自拜訪 ASML，可見其權(quán)重。
此外，在產(chǎn)能擴(kuò)建和新建過程中的變量因子也要全盤考量。臺(tái)灣業(yè)界資深顧問、旗艦國際管理顧問總裁段定夫就認(rèn)為，除設(shè)備之外，還要考慮到國外投資的新建產(chǎn)能則還有缺工、缺料、運(yùn)輸延遲、審批遲緩等其他因素。
良率亦是影響代工產(chǎn)能的重要一環(huán)。集微咨詢資深分析師陳翔介紹，設(shè)備和工藝技術(shù)是工藝量產(chǎn)的最關(guān)鍵因素，缺一不可，臺(tái)積電和三星在 3nm 節(jié)點(diǎn)遭遇的挑戰(zhàn)一方面是設(shè)備問題，另一方面則是研發(fā)良率問題。
4nm / 3nm 處于漩渦？
在設(shè)備等掣肘之下，先進(jìn)工藝產(chǎn)能狀況也上演不同的劇情。
以賽亞調(diào)研提到，臺(tái)積電的 4nm / 5nm 產(chǎn)能將持續(xù)緊缺，如 4nm 的主要幾家大客戶如蘋果、AMD、英偉達(dá)等芯片將在下半年放量，或?qū)⑦M(jìn)一步引發(fā)產(chǎn)能緊張。
而 6nm / 7nm 因手機(jī) AP 下修幅度大，加上 Apple 及 HPC 客戶陸續(xù)往 5nm 制程轉(zhuǎn)移，因而 6nm / 7nm 的供需緊缺的狀況在 2023 年會(huì)相對平衡。
相形之下，3nm 開局不利。段定夫提到，預(yù)計(jì)上半年量產(chǎn) 3nm 的三星其實(shí)已拖延時(shí)程，加上低良率的問題已經(jīng)被管理高層檢討，并在進(jìn)行組織改造中，預(yù)計(jì)還需要幾個(gè)季度才能追趕上。臺(tái)積電相對則在最近舉辦的技術(shù)論壇中，再次確認(rèn)將在 2022 年下半年如期進(jìn)行 3nm 的量產(chǎn)。
但從擴(kuò)產(chǎn)速度來看，也不會(huì)如預(yù)想順利。以賽亞調(diào)研分析，供給端受設(shè)備供應(yīng)限制而影響產(chǎn)能供應(yīng)，但需求端也看到客戶投產(chǎn)計(jì)劃相對不積極?？傮w來說，客戶對臺(tái)積電 4nm / 5nm 的產(chǎn)能需求還是比 3nm 大，因此關(guān)鍵設(shè)備有機(jī)會(huì)將轉(zhuǎn)而支持 4nm / 5nm，進(jìn)而放緩 3nm 的擴(kuò)產(chǎn)速度。
“具體來看，臺(tái)積電 3nm 的產(chǎn)能供需狀況仍待明年兩家主要客戶 Apple 及英特爾的投片觀察。而對于三星的 3nm，目前尚未看到明確大客戶的量產(chǎn)計(jì)劃，且三星 3nm 在良率上還有待提升，客戶或亦在觀望?！币再悂喺{(diào)研表示。
盡管 3nm 眼見將“延遲”，但從另一維度解讀，這或讓 3nm 在“成形”之后成為一個(gè)長節(jié)點(diǎn)。
朱晶分析，3nm 良率看來尚待提升，這也側(cè)面說明從 3nm 開始，每提升一個(gè)節(jié)點(diǎn)的難度將越來越大，研發(fā)投入也會(huì)越來越高，這符合摩爾定律越往下走越接近失效的一個(gè)基本判斷。這也會(huì)讓 3nm 成為一個(gè)長節(jié)點(diǎn)，因?yàn)橄?2nm、1nm 走顯然將更加緩慢，因此 3nm 或?qū)⒁l(fā)巨量的產(chǎn)品需求，導(dǎo)致 3nm 節(jié)點(diǎn)成為一個(gè)需求嚴(yán)重大于供應(yīng)的節(jié)點(diǎn)。臺(tái)積電最近又豪擲 400 億美元在臺(tái)新建 4 座 3nm 晶圓廠，就能從側(cè)面驗(yàn)證對 3nm 節(jié)點(diǎn)產(chǎn)能的判斷。
對于產(chǎn)能緊缺將持續(xù)多長時(shí)間的問題，段定夫表示，要看三星及英特爾多快能順利擴(kuò)充先進(jìn)工藝產(chǎn)能來補(bǔ)齊產(chǎn)能缺額，保守估計(jì)至少一到兩年。
調(diào)研機(jī)構(gòu) BIS 宣稱，由于市場需求暴增，以及半導(dǎo)體設(shè)備短缺，3nm 及以上先進(jìn)工藝的產(chǎn)能將面臨挑戰(zhàn)，2024 到 2025 年可能出現(xiàn) 10% 甚至 20% 的缺口。
或許先進(jìn)工藝產(chǎn)能的緊缺已“在路上”。
產(chǎn)業(yè)鏈影響幾何？
產(chǎn)能緊缺的“前車之鑒”就在眼前。
成熟產(chǎn)能緊缺危機(jī)導(dǎo)致電源管理、顯示驅(qū)動(dòng) IC、MOSFET、MCU 和傳感器等相關(guān)芯片缺貨與漲價(jià)齊飛，對汽車、消費(fèi)電子等多個(gè)行業(yè)的影響依然仍在發(fā)酵。
因而，對于先進(jìn)工藝產(chǎn)能對于業(yè)內(nèi)的影響，以賽亞調(diào)研則相對樂觀，先進(jìn)制程產(chǎn)能緊缺的狀況對市場的影響有限，因終端市場需求下滑，幾家重點(diǎn)客戶有投片下調(diào)的狀況，如因消費(fèi)類電子市場疲軟的關(guān)系，今年下半年聯(lián)發(fā)科在臺(tái)積電 6nm / 7nm 的投片下調(diào) 20-30%，英偉達(dá)的 5nm 芯片也同步下調(diào) 10% 左右。加上 3nm、4nm / 5nm、6nm 等制程節(jié)點(diǎn)的設(shè)備可根據(jù)客戶需求做部分的產(chǎn)能調(diào)配，代工廠的彈性度更大。
提及產(chǎn)業(yè)鏈對先進(jìn)工藝產(chǎn)能緊缺的應(yīng)對之舉，段定夫談及，先進(jìn)工藝產(chǎn)能緊缺對半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)造成的主要影響就是庫存下降及價(jià)格上漲，常見應(yīng)對方式有延后終端產(chǎn)品出貨、降低終端產(chǎn)品規(guī)格等。
對此陳翔也指出，先進(jìn)工藝產(chǎn)能的緊缺也將造成相應(yīng)芯片的漲價(jià)以及貨源斷供等問題，設(shè)計(jì)廠商應(yīng)根據(jù)代工廠的產(chǎn)能調(diào)整自己的戰(zhàn)略部署，根據(jù)代工廠的產(chǎn)能變化及時(shí)調(diào)整自己的備貨進(jìn)度和比例，以及要尋求合適的代工廠合作，以保證供應(yīng)。
在這一過程中，先進(jìn)封裝亦是一個(gè)可借力的支點(diǎn)。如段定夫所言，大陸設(shè)計(jì)廠商不僅可評(píng)估采用多家代工廠，也可考慮改用成熟工藝的設(shè)計(jì)，結(jié)合先進(jìn)封裝如 chiplet、異構(gòu)整合的方式來應(yīng)對。
盡管 3nm 看似與國內(nèi)設(shè)計(jì)廠商定位仍較為遙遠(yuǎn)，但朱晶認(rèn)為，工藝節(jié)點(diǎn)越往前走，對于大陸設(shè)計(jì)廠商來說，挑戰(zhàn)和風(fēng)險(xiǎn)也都將放大，因大陸目前尚缺乏 7nm 以下先進(jìn)工藝的能力，意味著先進(jìn)工藝越往前走，產(chǎn)業(yè)話語權(quán)越弱，為了拿到先進(jìn)工藝就要付出更多的成本，或?qū)е略O(shè)計(jì)廠商研發(fā)和投片成本增加；或拿不到先進(jìn)工藝產(chǎn)能持續(xù)受制于人。
“3nm 是一個(gè)長節(jié)點(diǎn)，對于中國大陸來說，最好的辦法就是盡快想辦法解決和突破先進(jìn)工藝產(chǎn)能的問題，這是最根本的辦法?！敝炀ё詈蠼ㄗh。
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