Dal 2020, il valore della produzione globale della fonderia di wafer è entrato in una fase di vigoroso sviluppo. Dalla Figura 1 si può vedere che il suo tasso di crescita annuale ha raggiunto il 24%. Il tasso di crescita annuale nel 2021 raggiungerà il 22.4%, anch’esso un livello di crescita elevato. Quest’anno il valore della produzione dell’intera fonderia di wafer supererà ufficialmente la soglia dei 100 miliardi di dollari. TrendForce prevede che il tasso di crescita annuale nel 2022 sarà del 13.3%. Ci sono due chiavi per rilanciare la crescita nel 2022: una è la nuova capacità produttiva e l’altra è l’aumento dei prezzi.

Figura 1: valore stimato della produzione globale della fonderia

Nel 2021, diverse fabbriche di semiconduttori hanno avviato piani per espandere la produzione. Nel 2022, si prevede la costruzione di 12 nuove fonderie di wafer (vedi Figura 2). Tra queste, Taiwan, in Cina, è la principale fonderia di wafer, guidata da TSMC. In termini di valore della produzione, Taiwan rappresenta circa il 60% del totale, mentre la capacità produttiva costituisce il 50%, il che significa che la maggior parte dei processi di produzione avanzati, relativamente costosi, viene ancora realizzata a Taiwan. C'è un altro aspetto da considerare. Come si evince dalla Figura 2, nel 2022 la quota di mercato delle fonderie a Taiwan sembra diminuire leggermente dell'1%, mentre quella della Cina continentale aumenterà del 2%. La maggior parte dell'aumento della capacità produttiva è concentrata nello stabilimento di Nanchino, nella Cina continentale. Tuttavia, l'attenzione di TSMC rimane focalizzata su Taiwan.

Figura 2: Nuove sedi delle principali fonderie

In termini di processi avanzati, l'attenzione è maggiormente concentrata sul processo a 3 nm lanciato da TSMC e Samsung. TSMC utilizza ancora l'architettura FinFEX, mentre i prodotti a 3 nm di Samsung si basano sull'architettura GAA, che rappresenta anche l'unica azienda del settore ad aver importato. TSMC detiene quasi il 70% del mercato dei processi avanzati, mentre Samsung circa il 30%. La maggior parte dei piani di espansione di queste due aziende per quest'anno si concentra ancora sui processi a 5 nm e 4 nm. Il prossimo anno, invece, entrambe le aziende si concentreranno sul processo a 3 nm.

Figura 3: sviluppo del processo dei semiconduttori

La capacità della fonderia è a pieno carico, i wafer da 8 pollici saranno più stretti dei wafer da 12 pollici nel 2022

Nel 2021, il tasso di utilizzo della capacità delle fonderie da 8 e 12 pollici raggiungerà il 95-100% e questo segno continuerà nel 2022.

Secondo i dati condivisi da TRENDFORCE, le fonderie di wafer da 12 pollici elencate sono TSMC, Samsung, UMC e SMIC. Dalla linea tratteggiata nella Figura 4, si può osservare una leggera tendenza al ribasso nella seconda metà del 2022. , ha affermato Qiao An, in realtà, questa non è una cattiva domanda, il motivo principale è che ci sono nuove capacità produttive o nuovi stabilimenti che iniziano ad aprire capacità produttive uno dopo l'altro, e il denominatore diventa più ampio quando il volume di filmatura non tiene il passo rapidamente. , il tasso di utilizzo diminuirà leggermente e attualmente riteniamo che l'intero tasso di utilizzo rimarrà superiore al 95%.

Figura 4: Utilizzo della capacità principale della fonderia da 12 pollici

Dalla Figura 5, il declino della capacità della fonderia da 8 pollici non è così evidente, principalmente perché il tasso di crescita della capacità da 8 pollici è relativamente limitato, la crescita della domanda è maggiore dell’offerta e la situazione difficile sarà più grave di quella da 12 pollici. . Dal lato della domanda, la maggior parte dei circuiti integrati relativi alla gestione energetica utilizzati nei telefoni cellulari 5G e nei veicoli elettrici sono prodotti in fabbriche da 8 pollici, ma la maggior parte delle apparecchiature nelle fonderie di wafer da 8 pollici sono più costose, ma i wafer da 8 pollici sono più costosi. costoso. Il prezzo dei Fab da 8 pollici è relativamente economico, con conseguente espansione dei Fab da 8 pollici che non sono convenienti. Al contrario, a causa del boom della domanda, la carenza di capacità da 8 pollici è più grave di quella dei fab da 12 pollici.

Figura 5: Utilizzo della capacità principale della fonderia da 8 pollici

È ovvio dalla Figura 6 che il tasso di crescita annuale composto su 5 anni della capacità dei wafer da 8 pollici è solo del 3% e la pendenza del suo tasso di crescita annuale è significativamente inferiore a quella dei fab da 12 pollici. 12 pollici sono stretti. Spinto dalle carenze, l’impianto da 12 pollici ha registrato un tasso di crescita annuo del 12%. Resta inteso che dal 2021 al 2023 verranno aperte da 100 a 200 nuove capacità produttive ogni anno.

Figura 6: CAGR 2019-2023F delle prime 10 fonderie

Piano di espansione della capacità di processo al 2022: 40nm e 28nm sono i punti chiave

Qiao An ha sottolineato: "Nel 2021, nel piano di espansione della capacità di ciascun processo, la maggior parte dei nuovi prodotti sono concentrati nella parte da 90 nm, 65 nm o 55 nm e la nuova capacità di produzione arriva fino a 80, ma il motivo del continuo la tenuta quest'anno è quella di 90 nm, 65 nm, 55 nm. I prodotti che possono essere fabbricati potrebbero essere leggermente alleggeriti e l'attenzione si concentra su 40 nm o 28 nm. Ad esempio, i prodotti Wi-Fi focalizzati sui processi a 40 nm e 28 nm sono ancora in uno stato limitato .”

Figura 7: Piano di espansione della capacità 2021F per ciascun processo

"Ma guardando al 2022, nel riquadro rosso, la nuova capacità produttiva del prossimo anno sarà concentrata principalmente nei componenti da 40 nm e 28 nm, quindi riteniamo che l'apertura di queste nuove capacità produttive il prossimo anno comporterà una carenza nel mercato della fonderia di wafer. condizioni. Vieni per alcuni segnali rilassanti."

Figura 8: Piano di espansione della capacità 2022F per ciascun processo

90 nm, 65 nm e 55 nm sono le principali espansioni di capacità di quest'anno, mentre 40 nm e 28 nm saranno il principale supporto per l'espansione del prossimo anno. Pertanto, è comprensibile che l'attuale fornitore di 1Xnm sia molto esiguo. Dopo l'ingresso in 1Xnm, la struttura dei transistor è entrata nella struttura FinFEX, quindi i costi di espansione sono relativamente elevati. Attualmente, solo TSMC, Samsung e altre aziende non hanno in programma di espandere la produzione nei prossimi anni. Con l'aumento del tasso di penetrazione dei telefoni cellulari 5G di anno in anno, anche la domanda di chip 1Xnm aumenterà notevolmente, così come la domanda di Wi-Fi, ecc., il che potrebbe causare un collo di bottiglia nel processo 1Xnm nel 2022 e nel 2023.

Figura 9: Componenti semiconduttori fabbricati con un processo di fonderia da 12 pollici

Perché il processo a 28 nm è così importante?

Qiao An ha sottolineato che non solo il prossimo anno, ma anche dopo il 2023, la capacità produttiva di 28 nm verrà gradualmente aumentata. Perché il processo a 28 nm è così importante?

Come si può vedere dalla Figura 10, 28 nm è il processo più avanzato nell'ambito dell'architettura MOSFET (Planar). Rispetto all'architettura FinFET, ovvero dopo 1Xnm, il costo è relativamente basso. 28 nm rientra nell'ultima generazione di architettura MOSFET (Planar), in grado di fornire le prestazioni sufficienti dei chip richiesti per un gran numero di prodotti IoT.

Inoltre, quando si entra al di sotto dei 40 nm, quando la maggior parte delle fonderie di wafer o delle fabbriche IDM stanno espandendo la produzione, anche il costo è relativamente elevato. Se non hanno abbastanza clienti per supportare il funzionamento di queste fabbriche, è probabile che ciò causi perdite, quindi dopo essere entrate al di sotto dei 40 nm, molte fabbriche IDM hanno successivamente esternalizzato alcuni prodotti a queste fonderie di wafer per la produzione. Di conseguenza, la maggior parte delle fonderie di wafer desidera attivamente espandere la capacità produttiva di 40 nm/28 nm.

Figura 10: L'importanza dei 28 nm

Il 2022 segnerà la fine della carenza di chip?

Secondo i dati di TRENDFORCE, la domanda del mercato per i prodotti finali dei semiconduttori nel 2020 sarà forte. Come si può vedere dalla Figura 4, oltre alla TV, che ha registrato una crescita negativa dell'1.8%, console di gioco, notebook, dispositivi indossabili, automobili, monitor, server, smartphone stanno mostrando una rapida crescita. In effetti, la principale forza trainante è che la nuova epidemia di corona ha guidato varie richieste, in particolare la crescita positiva di console di gioco, notebook e dispositivi indossabili fino al 35%, 16.5% e 11.1%. Nel 2022, questa domanda legata all’epidemia entrerà in uno stato debole. Qiao An, analista del dipartimento di ricerca sui semiconduttori di TrendForce, ha sottolineato che vale la pena notare che i "cambiamenti nel mix di prodotti" sono uno dei fattori chiave per lo sviluppo della domanda di semiconduttori, come i telefoni cellulari 4G fino ai telefoni cellulari 5G, le automobili tradizionali ai veicoli elettrici e ad altri prodotti I cambiamenti nella combinazione e nel mix di prodotti raddoppieranno il numero di chip utilizzati, ad esempio, un televisore di dimensioni più grandi richiede una risoluzione più elevata, che richiede più chip.

Figura 11: panoramica della domanda di semiconduttori

Qiao An, analista del Dipartimento di ricerca sui semiconduttori di TrendForce, ha affermato che il motivo principale della carenza di chip è il tasso di penetrazione dei telefoni cellulari 5G, che ha continuato a svilupparsi dalla seconda metà del 2019. Dopo essere entrati nel 2020, è successo per affrontare la nuova epidemia e la geopolitica della corona. e altri fattori correlati, questi tre fattori portano in realtà a due stessi risultati, uno è l’aumento della domanda di prodotti, e il secondo è l’incertezza causata dalla geopolitica o dall’epidemia, come la chiusura della città e del paese. E così via, provocando la rottura della catena di approvvigionamento. Pertanto, l’energia cinetica di stoccaggio dell’intera catena di approvvigionamento verrà interrotta e la maggior parte delle catene di approvvigionamento dovrà stabilire un livello di inventario relativamente elevato per far fronte al problema delle scorte esaurite causate dalla chiusura della città e del mercato. paese o geopolitica, ovvero la carenza di beni su larga scala. motivo principale.

Quando vedremo la fine dell’ondata di chip shortage? La maggior parte dei prodotti quest'anno sono concentrati a 96 nm e 65 nm, mentre il prossimo anno formeranno l'espansione a 40 nm e 28 nm. Questi processi si manifesteranno nella situazione di allentamento dell’offerta quest’anno e il prossimo. Tuttavia, l'aumento della capacità dei wafer da 8 pollici è leggermente limitato. Inoltre, ci sono relativamente pochi fornitori di 1Xnm e attualmente non esiste un piano di espansione chiaro. 8 pollici e 5Xnm e 12nm, 16nm o 11nm, 14nm potrebbero diventare il collo di bottiglia del processo il prossimo anno. Pertanto, stiamo attualmente osservando che nel complesso del 2022, sebbene le fonderie di wafer continuino ad aprire nuove capacità produttive in alcuni processi, potrebbero esserci segnali di un leggero sollievo, ma i processi con collo di bottiglia da 8 pollici e 1Xnm saranno ancora L’intera catena di fornitura dei semiconduttori continuerà ad avere un problema di materiali lunghi e corti. Pertanto, dal punto di vista dell’intero mercato della fonderia di wafer, nel 2022 ci sarà ancora una situazione di scarsa capacità produttiva.

Dichiarazione di non responsabilità: questo articolo è riprodotto da "Autore dell'album di ingegneria elettronica: Wu Qingzhen Amy Wu", questo articolo rappresenta solo le opinioni personali dell'autore, non Sacco Micro e le opinioni del settore, solo per la ristampa e la condivisione, a sostegno della protezione dei diritti di proprietà intellettuale , si prega di ristampare Indicare la fonte originale e l'autore. In caso di violazione, contattaci per eliminarla.