Volgens het meest recente onderzoeksrapport van marktonderzoeksbureau Counterpoint zal de wereldwijde gieterijsector in 2020 boven verwachting groeien, met een omzet van 82 miljard dollar, een aanzienlijke stijging van 23% ten opzichte van het voorgaande jaar. Bovendien wordt verwacht dat de sector in 2021 met nog eens 12% zal groeien ten opzichte van 2020, tot 92 miljard dollar.

Het rapport wijst erop dat de belangrijkste reden voor de aanzienlijke groei van de wereldwijde markt voor waferfabricage tussen 2020 en 2021 enerzijds is dat het algehele industriële klimaat nog steeds zeer sterk is. Dit komt doordat gebeurtenissen zoals de COVID-19-epidemie, het handelsconflict tussen China en de VS en andere ontwikkelingen downstreamfabrikanten ertoe hebben aangezet hun voorraden te vergroten. Dit heeft geleid tot een toename van het aantal waferbestellingen en de snelle ontwikkeling van geavanceerde procestechnologie. Anderzijds is de hele industrie rationeler geworden in het vergroten van de productiecapaciteit. Tweede-tier foundries zijn minder geneigd nieuwe fabrieken te bouwen om de productiecapaciteit te verhogen. In plaats daarvan zijn ze eerder bereid de waferprijzen te verhogen om aan de marktvraag te voldoen.

Apple alleen al verbruikt 53% van alle 5nm-proceschips ter wereld.

In 2020 zijn de meest geavanceerde 5nm-procestechnologieën van TSMC en Samsung in massaproductie gegaan. Onder deze chips maken Apple's A14 en M1, Qualcomm Snapdragon 888 en Huawei's Kirin 9000-serie allemaal gebruik van 5nm-procestechnologie. Door het Amerikaanse verbod kon TSMC vanaf 15 september 2020 echter geen chips meer produceren voor Huawei. Naar verwachting zal Huawei medio 2021 niet langer tot de klantenkring van 5nm-chips behoren. Hierdoor zijn Apple en Qualcomm de grootste afnemers van 5nm-chips.

Volgens schattingen in het rapport "Counterpoint" zal de totale levering van 5-nanometerproceswafers in 2021 goed zijn voor 5% van alle 12-inch wafers wereldwijd, een aanzienlijke stijging ten opzichte van minder dan 1% in 2020. Apple zal in 2021 de grootste afnemer zijn van 5-nanometerproceswafers. Het bedrijf heeft maar liefst 53% van het wereldwijde marktaandeel in handen en alle orders zullen door TSMC worden geleverd. Naast de A14-processor in de iPhone 12-serie en de recent gelanceerde M1-processor in Mac-producten, zal Apple naar verwachting in 2021 een nieuwe generatie A14X- of A15-processors introduceren, eveneens gebaseerd op 5-nanometerprocestechnologie. Daarnaast zijn er mogelijk ook M1X- en zelfs M2-processors, enzovoort, die de vraag naar productiecapaciteit voor 5-nanometerproceswafers verder zullen stimuleren.

Volgens marktverwachtingen zal de iPhone 13-serie van Apple uit 2021 waarschijnlijk gebruikmaken van Qualcomm's Snapdragon-chipset met 24% nanometerprocestechnologie.

Samsung zal naar verwachting de derde grootste afnemer ter wereld worden van 5nm-proceschips, met een marktaandeel van 5%. Eind 2020 lanceerde Samsung de Exynos 1080, een 5nm-processor speciaal ontworpen voor Chinese mobiele telefoonfabrikanten, die sindsdien is toegepast in de vivo X60-smartphoneserie. Begin 2021 werd de Exynos 2100-processor, eveneens een 5nm-processor, gelanceerd, die ook in Samsungs eigen Galaxy S21-smartphoneserie is gebruikt. Naar verwachting zal Samsung eind 2021 een nieuwe generatie processoren lanceren, zoals de Exynos 1080 en Exynos 2100. Daarnaast gaan er geruchten dat Samsung, gezien het succes van Apple's zelfontwikkelde M1-processor met ARM-architectuur op de pc-markt, het voorbeeld van Apple zou kunnen volgen en een Exynos-pc-processor met ARM-architectuur zou kunnen uitbrengen, die mogelijk ook met een 5-nanometerprocédé geproduceerd zal worden.

Profiterend van de snelle groei van zijn marktaandeel in de pc-markt, versnelt processorfabrikant AMD ook de ontwikkeling van processortechnologie om de concurrentie met Intel verder aan te gaan. Volgens gegevens zal AMD in 2021 een Zen4-architectuurprocessor lanceren, gebaseerd op het 5-nanometerproces van TSMC, met mogelijk meer dan 64 cores. Onder deze omstandigheden voorspelt "Counterpoint" dat AMD in 2021 5% van het 5nm-wafelvolume zal veroveren.

Daarnaast voorspelt "Counterpoint" dat NVIDIA en MediaTek respectievelijk 3% en 2% van het aantal 5nm-proceswafers in 2021 zullen bemachtigen. Er gaan geruchten dat NVIDIA in 2021 een nieuwe GPU met AdaLovelace-architectuur en 5nm-procestechnologie zal lanceren, die mogelijk door TSMC zal worden geproduceerd. MediaTek verwacht bovendien vóór eind 2021 de Dimensity 2000-serie 5G-processor met 5nm-procestechnologie op de markt te brengen. Omdat NVIDIA en MediaTek echter tegen het einde van 2021 nieuwe producten lanceren, blijft het aantal beschikbare 5nm-wafers relatief beperkt.

7. Klanttoepassingen van nanometerprocessen blijven zich diversifiëren.

Naast onderzoek naar het 5-nanometerproces, behandelt het rapport ook het 7-nanometerproces. Uit de bijbehorende informatie blijkt dat, vanwege de hogere eisen aan prestaties en energieverbruik van 5G-smartphones, de belangrijkste afnemers van 5nm-wafers fabrikanten van smartphonechips zijn. Daarentegen zijn de toepassingen van processors of chips geproduceerd met de 7-nanometerprocestechnologie (waaronder N7, N7+ en N6) veel diverser, zoals AI, CPU's, GPU's, basisfrequentieprocessors en elektronische processors voor de automobielindustrie. Daarom zijn er meer afnemers voor 7nm-wafers, wat het 7nm-proces ook kosteneffectiever maakt dan het 5nm-proces.

Het rapport benadrukte ten slotte dat de totale leveringen van wafers met het 7-nanometerproces in 2021 11% van alle 12-inch wafers wereldwijd zullen uitmaken. In dit geval zullen smartphones slechts 35% van de 7nm-wafers verbruiken, en het grootste deel zal worden gebruikt voor CPU's of GPU's van fabrikanten zoals AMD en NVIDIA. AMD zal in totaal 27% van de 7nm-wafers verbruiken en daarmee de markt aanvoeren, gevolgd door NVIDIA met een verbruiksaandeel van 21%. Qualcomm staat op de derde plaats met 12%, en MediaTek op de vierde met 10%. De vijfde plaats is voor Intel met 7%. Apple volgt op de voet met 6%, Broadcom met 6%, Samsung met 5% en Xilinx met 2%.

Wat hier benadrukt moet worden, is dat Intel, ondanks de recente ontwikkelingen in zijn 7-nanometerprocestechnologie, mogelijk pas in 2023 chips aan klanten kan leveren. Het rapport "Counterpoint" wijst er echter op dat, gedreven door krachtigere 5G-smartphones, de capaciteitsbenutting van de 5-nanometerprocessen van TSMC en Samsung in 2021 zal stijgen tot meer dan 90%. De gemiddelde capaciteitsbenutting van de 7-nanometerprocessen zal naar verwachting tussen de 95% en 100% liggen. Door de aanhoudende krapte in de 7-nanometerproductie zal het voor chipfabrikanten en toeleveranciers van apparatuur met nieuwe behoeften, zoals aangepaste halfgeleiders (ASIC's) en Arm-gebaseerde processoren, moeilijk zijn om in dit stadium extra capaciteit toegewezen te krijgen.

De prijzen voor gieterijen zullen in 2021 een dubbelcijferige groei laten zien.

Het rapport benadrukte ook dat dankzij de sterke vraag in de consumentenelektronica- en auto-elektronicamarkten sinds de tweede helft van 2020 de vraag naar chips zoals power management IC's, panel driver IC's, vermogenscomponenten en COMS-beeldsensoren, die geconcentreerd zijn in 8-inch waferfabrieken, enorm is gestegen. Dit, in combinatie met het huidige tekort aan productieapparatuur voor 8-inch wafers, heeft de uitbreiding van 8-inch waferfabrieken beperkt, wat leidt tot een aanhoudend tekort aan wereldwijde productiecapaciteit voor 8-inch wafers. Bovendien wordt verwacht dat er, na de overstap van 8-inch naar 12-inch wafers, in de toekomst ook een tekort aan 12-inch waferproductiecapaciteit kan ontstaan. Dit zal het lastig maken om het probleem van een chipaanbod dat de vraag overtreft in 2021 op te lossen.

Door de onmogelijkheid om aan de sterke vraag te voldoen en de stijgende grondstofprijzen, zijn waferfabrikanten hun offertes gaan verhogen en zijn ook de levertijden langer geworden. Het rapport wees erop dat de levertijd van sommige standaardchips op de markt sinds eind 2020 is opgelopen tot meer dan een half jaar. Bovendien hebben bedrijven zoals TSMC en UMC, als reactie op het overaanbod op de markt, de prijzen voor 8-inch wafers met 10% tot 20% verhoogd sinds het derde kwartaal van 2020. Vervolgens verhoogden waferfabrikanten zoals GlobalFoundries en World Advanced hun offertes voor 8-inch wafers ook met ongeveer 10% tot 15%. In december 2020 werd gemeld dat TSMC de orderkorting voor 12-inch wafers vanaf 2021 zou afschaffen. Dit zou gevolgen hebben voor processen met 7 nanometer, 10 nanometer, 28 nanometer, 40 nanometer en 55 nanometer. Dit komt neer op een verkapte prijsverhoging. Bovendien gaan er geruchten in de markt dat UMC en World Advanced Micro Devices, omdat de productiecapaciteit nog steeds volledig benut wordt, zich voorbereiden op een tweede prijsverhoging van 10% tot 15%. UMC heeft klanten van 12-inch waferfabrieken ook laten weten dat de levertijd met ongeveer een maand wordt verlengd.

Gezien de bovengenoemde marktomstandigheden en de huidige sterke marktvraag, voorspelt het rapport "Counterpoint" dat de gehele waferfabriekindustrie in 2021 een groei met dubbele cijfers zal doormaken, inclusief waferleveringen en waferleveringsprijzen. Hoewel de chipfabriekindustrie niet zo conjunctuurgevoelig is als de geheugenindustrie, zullen de huidige hoge voorraadniveaus de norm worden als de COVID-19-epidemie en de wereldwijde handelsspanningen niet worden opgelost. In dat geval zullen de prognoses een van de belangrijkste factoren zijn die de marktvraag beïnvloeden.

De uitbesteding van IDM-fabrieken blijft toenemen, wat de groei van de wafergieterij-industrie stimuleert.

Tot slot noemde het rapport "Counterpoint" ook de verwachte leveringen van EUV-lithografiemachines door de Nederlandse halfgeleiderfabrikant ASML en de kapitaaluitgaven van TSMC voor het hele jaar 2021 als indicatoren voor de bloei van de wereldwijde halfgeleiderindustrie. TSMC verklaarde tijdens de conferentie over het vierde kwartaal van 2020 dat de kapitaaluitgaven in 2021 naar verwachting tussen de 25 en 28 miljard dollar zullen liggen, dankzij de groei van smartphones en high-performance computing.

Bovendien, door de aanhoudende vertraging in de massaproductie van Intels 7-nanometerproces, in combinatie met de druk van concurrent AMD om marktaandeel te veroveren in de pc-markt, zou Intel in 2021 een deel van de productie van zijn CPU/GPU-activiteiten kunnen uitbesteden. TSMC en Samsung bereiden zich actief voor om te concurreren voor deze order. Daarom zouden TSMC en Samsung in 2021 kunnen beginnen met het uitbreiden van de productiecapaciteit van 5nm- en 3nm-procestechnologieën. Daarnaast versnelt de huidige trend van outsourcing door IDM-fabrikanten, en wereldwijde IC-leveranciers volgen dit model om verder te profiteren. Deze situatie zou ertoe kunnen leiden dat, naast Intel, ook Sony's CMOS-beeldsensoren en Renesas Electronics' MPU-chips tegen het einde van 2021 worden uitbesteed.

Op basis van bovenstaande factoren wordt verwacht dat de omzet van de waferfabriekindustrie in 2021 zal blijven groeien. Deze groeitrend is sinds de internetbubbel van 2000 niet meer voorgekomen. Bovendien, gezien het feit dat IDM-fabrikanten hun outsourcing met 100 miljoen yuan blijven verhogen, voorspelt het rapport dat de totale omvang van de waferfabriekmarkt vanaf 2022 in 2023 de 100 miljard dollar zal overschrijden. TSMC en Samsung zullen dankzij hun technologie, kapitaal en industriële positie hun sterke concurrentievoordelen blijven behouden.