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芯片代工产业的“生存游戏”

2021/11/25 10:37:00

芯片代工产业的“生存游戏”


文 | 零露

周天财经 原创出品


不久前,中芯国际发布了 2021 年三季度财报,营业总额达 253.71 亿元,同比增长 21.98%,扣非净利润 37.32 亿元,同比增长 125.29%。但此时,中芯国际的形势却不如财报那样涨势喜人,财报公布的同时也公布了多名高管辞职的消息,引发市场担忧。


中芯国际副董事长、执行董事,半导体行业的领军人物蒋尚义辞职;

执行董事兼联合首席执行官梁孟松辞任,将继续担任中芯国际联合首席执行官;

周杰生辞任非执行董事、董事会薪酬委员会等职务;

杨光磊辞任独立非执行董事及薪酬委员会成员;


此次辞职的 4 人中,有 3 位台积电旧日大将:蒋尚义曾担任台积电研发副总裁、共同首席运营官,梁孟松曾担任台积电资深研发处长,杨光磊曾担任台积电研发处长。自此中芯国际中再无台积电背景董事。


其中蒋尚义、梁孟松被业内称为「师徒」,两人曾带领台积电与美国 IBM 在 130 制程大战中胜出,奠定了今天台积电的决定性地位,而后两人一前一后跳槽中芯国际,任职期间攻破了 FinFET 技术,中芯国际像「开挂般」实现了 14nm 芯片制程的飞跃。甚至一度传出 7nm 芯片有望试产的消息。

芯片代工产业的“生存游戏”


左:蒋尚义, 右:梁孟松,两人曾是台积电老将

图片来源:新智元


此次的人事调整原因众说纷纭,还没有定论,但随着全球缺芯问题加剧,芯片代工的重要性日益凸显,整个行业进入了后摩尔定律时代,所有芯片代工产业公司面临着“不进则退”的艰巨命题。


芯片产业,就像是东亚产业演变的一个缩影:巨额投入才能保住行业地位,而一旦成功,每闯过一个周期,竞争者就逐渐变少,迎面而来的利润奖赏也在提升,但下一轮又要求更大力度的投资,今天的头部芯片代工企业,每年的研发投入数以百亿美金计,这样的行业规律多多少少有些类似不久前热映的电视剧「鱿鱼游戏」。


01 芯片代工,既是吞金兽也是印钞机


与互联网产业的轻资产相比,芯片代工是一个极其烧钱的行业。昔日放缓芯片制造业务的英特尔,为了能重新成为世界先进芯片的领先制造商,在近年来狂砸 2872 亿用来发展芯片制造业务。


行业巨头台积电在研发支出上就没手软过。自 2000 年研发费用首次超过 7 个亿之后,台积电的研发投入始终占营业收入的 7% 以上,并呈逐年上涨趋势。台积电在 2015 年到 2020 年的研发费用合计约 2600 亿元,超过前 15 年的研发费用总和。今年的研发支出更是超过 1593 亿元。


芯片代工业,靠的不是一腔热情,也不是赤手空拳,而是巨大的资本投入。


中芯国际更是每年将 20% 以上的钱都用在研发上,联华电子、华虹半导体、高塔半导体、华润微电子这些国内代工厂每年的研发投入都占营收的 6% 以上。


巨额的投入,也带来巨额的回报。


用于芯片生产的光刻机在业内有着「印钞机」的美誉,目前全球唯一一家生产高端光刻机制造商是荷兰的 ASML 公司,由于台积电拥有其股份,每年 ASML 都优先向台积电供货。甚至有消息称,ASML 每年生产的一半以上的光刻机都被台积电买走。


随之而来的是台积电的飞速发展。如今,台积电市值将近 6100 亿美元,营收逐年提升,2021 年三季度再次创下历史新高,总营收约合人民币 953 亿元,同比增长 19.8%,;净利润达到 358 亿元,同比增长 13.8%。并且,台积电所生产的芯片,每一片都创造极高的利润,以 7nm 芯片为例,其售价约为 1600 元,折算下来利润能达到千元。


重赏之下必有勇夫,报酬丰厚,是厂家们入局游戏的必然原因。一张指甲盖大的小芯片,包含的不仅是巨额利润,也代表着产业主导权。因此,除了台积电这个大玩家,另一巨头三星也没闲着,在芯片代工产业赚了个体满钵满。


其实,在三星庞大多元的业务中,芯片代工能撑起整个三星的半壁江山。三星第三季度财报显示,其营收达到 73.98 万亿韩元(约 383.89 亿人民币),较上年同期增长 10%,占三星当季营业利润的一半以上。

芯片代工产业的“生存游戏”


可以说,截至今年 9 月底,各大芯片制造商用突飞猛进来形容毫不夸张。


02 少数人的游戏


【缺货】与【涨价】是近年芯片市场的关键词。全行业都弥漫着一股「饥饿」的气氛,各大厂商使出浑身解数「屯粮备货」,芯片代工巨头家家爆单。洛阳纸贵,芯片不可避免的迎来了涨价潮。


据中国台湾电子时报报道,全球知名晶圆代工厂企业联电第四季度平均代工报价约涨 10%,明年一季度开始,继续上调芯片代工价格约 10%,而与其年底合约到期的三大客户也在涨价名单中。


台积电也一直在涨价。今年 8 月,台积电通知客户 7nm 以上的制程新订单全面涨价 20%。并预计将在今年 12 月后将 16nm 及以上的成熟制程工艺芯片代工价格上调 20%,另外包括 7nm 及更先进制程芯片的价格上调约 10%。


在市场如此饥饿的现状之下,芯片代工这一块市场肥肉,本应催生出更多的新玩家,但事实却是头部企业开启了疯狂扩张模式,剩余玩家生存空间日益缩减。就像鱿鱼游戏中完成游戏速度最快的往往是那些在开局游戏中就表现颇佳,越来越熟练游戏规则的玩家。在充满技术门槛的芯片代工中,也是如此


这里就需要提到芯片代工的行业特性。芯片制造的技术主要包括芯片设计与加工技术。这两项都需要大量的资金投入,为了分担风险,大多数公司一般将这两项分开做。例如苹果、高通、ADM、华为海思都是以芯片设计为主,生产则交给代工厂来做。


英特尔和三星则是两者兼顾,被称为 IDM(制造垂直整合)。IDM 想要维持下去,所需的资金是巨大的,三星作为韩国垄断财阀,尚且可以保持平衡,英特尔则逐渐将重心转向研发,将芯片制造老大的位置让给台积电,如上文提到的,想要重回巅峰,则需要付出极大的资金成本,其中占比最多的是设备成本。


在芯片生产中光刻机是最重要的设备之一,在市场上,光刻机不但数量少,而且价格极为高昂,前文提到的 ASML 公司,也是目前世界上唯一能制造 EUV 光刻机的企业,其今年的 EUV 产能约为 45-50 台,每台价格在 1.5 亿欧元左右,约合人民币 11.5 亿元(EUV:能覆盖 7nm 及以下制程需求的光刻机)。

芯片代工产业的“生存游戏”


在这几十台全球「限量版」的 EUV 中,台积电就抢下当中的 30 台,剩下的才由三星、英特尔、SK 海力士等竞争对手瓜分,而剩下的企业只能买头部淘汰下来的二手甚至多手设备。如此紧俏的市场形势下,没有庞大资金储备的芯片代工厂是无力参与竞争的,也就导致了腰部及以后的玩家越难走出头部企业的阴影。


随着制程开始进入 5nm 时代,手机、个人 pc 等消费电子对于小尺寸芯片的需求量与日俱增,EUV 成为了刚需。虽然芯片的需求量上来了,可是市场上有制造能力、先进工艺的厂商就那么几家。制造出来的卖不出去,能卖出去的造不出来,成为当下芯片代工厂的痛点。


头部玩家在联手维持自己的行业地位,在这种情况下,中国大陆的芯片代工厂处境颇为不易。据全球知名市场调研机构—TrendForce 集邦咨询调查,目前在全球芯片代工市场份额中,台积电依旧是全球最大的芯片代工巨头,独占 54% 芯片代工市场份额;而三星也得益于高通骁龙 5nm 芯片的独家订单,在芯片代工市场份额约为 18%,排名第二;在榜单中中国大陆仅有中芯科技一家上榜,市场份额约为 4%,排名第五。


技术和设备同时被掣肘,想要从中有所突破,并非一家一厂之力可以解决,就必须众志成城,凝聚资源和人才,用大体量投入,共同攻克技术难题。


03 中国内地芯片产业的进击长征路


在过去很长时间里,中国内地的制造业致力于打造全球供应链,受“比较优势”理论影响,那时大家都相信只要做自己擅长的劳动密集型产业就好,对于芯片这类上游产业完全可以通过向外采购实现。


如今,随着芯片需求逐年攀升,中国芯片的进口额逐渐接近 3 万亿元,约占国内进口总额的20%,且不提产业安全问题,单看每年花掉 3万亿人民币,实际上买的不是原材料(硅),而是智力劳动(工艺改进、设计能力),这对于科技人才云集的中国内地来说,既是鼓励也是刺激。


一系列产业摩擦之后,让中国芯片产业,尤其是芯片代工产业认识到自力更生的重要性。

芯片代工产业的“生存游戏”


正是因为这一教训,从去年以来众多中国内地科技企业,责无旁贷,纷纷开始投入芯片行业。OPPO、小米、TCL、阿里、腾讯都开始在芯片行业布局。比如,阿里近期在收购紫光的比拼中,有一定几率得手;华为也加大对国内多个芯片企业的支持。国家也同时出台一系列产业政策,比如「两免三减半」等,在财政和税收两方面鼓励芯片行业发展,为芯片行业建立了优良的政策环境。


重压之下无惧色,中国拥有世界上最完整的配套工业体系,也有巨大的市场内需,发展的基础有了,源动力也有了,技术攻关的底气就有了。


在上游设备端,国内在 28 纳米光刻机方面,已经有了技术突破;而中游的芯片设计端,华为海思已经研发出 5nm 的麒麟 9000;而在芯片制造端,国内芯片代工厂一改中国制造业「重生产,轻研发」的习惯,加大对于研发的资金投入。


中芯国际将营收的 22% 用于研发,并陆续在深圳、北京等地建厂扩能,一方面背靠国内芯片市场,发展 28nm 成熟芯片的产能,创造收入爆发点,另一方面积极在 7nm 以下制程工艺中寻求突破。第二梯队的联华电子、华虹半导体、华润微电子等企业,也在积极的寻求技术发展。众志成城下,整个产业链迸发出强大生机。


技术垄断,已经不是第一次出现,显示面板、新能源电池等都曾面临过同样的问题。中国的产业政策是行业发展的定海神针,让中国企业没有后顾之忧的向前行进。其实东南亚国家的中日韩无不如此,依靠持续不断的巨额资本投入,后来居上,站到世界产业链的顶端,三星、宁德时代、惠普都是如此。


芯片的国产化任重而道远,想要从一片苍茫中平地而起需要大量的技术人才。而中国芯片制造方面的一直面临着人才短缺的问题,放眼中国芯片代工企业,挑起大梁的大部分都是台积电的旧人。而在前文中提到的中芯国际高层变动的事件上可以看出,这种情况已经开始有所变化。


目前,全国 18 所高校已设立集成电路博士授权点,加强人才培养。在近日结束的 EDA(电子设计自动化)领域的国际会议上,华中科技大学计算机学院吕志鹏教授团队获得了 CAD Contest 布局布线算法竞赛的第一名。EDA 作为我国「卡脖子」关键技术之一,这个奖项不仅仅是荣誉,也是中国未来芯片的曙光。


虽然在芯片产业中国技术依然与世界顶尖科技存在差距,但是中国在芯片产业链国产化的进程已经初现雏形,下游产品应用将为产业链提供源源不断的动力。


此时不争一城一池的得失,在技术领域深耕,滋兰之九畹,完成蓄力后的中国芯片制造业也许更具后发优势。


在关卡重重的芯片代工「生存游戏」中,谁会成为关关难,关关过的最终胜利者?值得拭目以待。


参考资料:

关于中国芯片研发投入和收入对比分析——半导体科技评论

台积电宣布涨价、立即生效,台媒:历年来首次火速全面涨价——环球时报

聯電2022年營運吞下大補丸 三大客戶長約到期入列漲價——台湾电子时报2021-11-12

連蘋果也「被」漲價 終端品牌成本壓力鍋將炸開——台湾电子时报2021.8.26

华为海思芯片受到重击,推动中国芯片产业的繁荣——OFweek电子工程网

又一世界第一!华中科大拿下EDA冠军 平均年龄24岁——手机中国官方搜狐号

全球芯片代工市场份额大曝光!台湾份额达64%:那中国大陆呢?——数码人科技

2021年中国芯片行业产业链一览——中商产业研究院


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