Desde 2020, o valor da produção global da fundição de wafer entrou em um estado de desenvolvimento vigoroso. Pode-se observar na Figura 1 que sua taxa de crescimento anual atingiu 24%. A taxa de crescimento anual em 2021 atingirá 22.4%, o que também representa um elevado nível de crescimento. Este ano, o valor da produção de toda a fundição de wafer ultrapassará oficialmente a marca de US$ 100 bilhões. A TrendForce prevê que a taxa de crescimento anual em 2022 será de 13.3%. Existem duas chaves para impulsionar novamente o crescimento em 2022: uma é a capacidade de produção recém-inaugurada e a outra é o aumento de preços.

Figura 1: Valor estimado da produção global da fundição

Em 2021, diversas fábricas de semicondutores lançaram planos para expandir a produção. Em 2022, espera-se que haja 12 novas fábricas de semicondutores (ver Figura 2). Entre elas, Taiwan e a China continental, impulsionadas pela TSMC, concentram toda a produção de semicondutores. Em termos de valor de produção, Taiwan responde por cerca de 60% do mercado, e sua capacidade produtiva por 50%, o que significa que a maior parte dos processos de fabricação avançados e relativamente caros ainda são realizados em Taiwan. Outro ponto importante a ser observado é que, conforme mostrado na Figura 2, a participação de mercado de Taiwan em 2022 deverá cair ligeiramente em 1%, enquanto a da China continental deverá aumentar em 2%. A maior parte do aumento da capacidade produtiva está concentrada na fábrica de Nanjing, na China continental. No entanto, o foco da TSMC permanece em Taiwan.

Figura 2: Principais locais de novas fábricas de fundição

Em termos de processos avançados, todos estão mais interessados ​​no processo de 3nm lançado pela TSMC e pela Samsung. A TSMC ainda utiliza a arquitetura FinFEX. Os produtos de 3nm lançados pela Samsung são baseados na arquitetura GAA, sendo esta a única empresa do setor a importar essa arquitetura. A TSMC detém quase 70% do mercado de processos avançados, e a Samsung, cerca de 30%. A maior parte dos planos de expansão dessas duas empresas para este ano ainda se concentra nos processos de 5nm e 4nm. No próximo ano, ambas as empresas concentrarão seus esforços no processo de 3nm.

Figura 3: Desenvolvimento do processo de semicondutores

A capacidade da fundição está totalmente carregada, os wafers de 8 polegadas serão mais compactos do que os wafers de 12 polegadas em 2022

Em 2021, a taxa de utilização da capacidade das fundições de 8 e 12 polegadas chega a 95-100%, e este sinal continuará em 2022.

De acordo com os dados compartilhados pela TRENDFORCE, as fundições de wafer de 12 polegadas listaram TSMC, Samsung, UMC e SMIC. Pela linha pontilhada da Figura 4, pode-se observar que haverá uma ligeira tendência de queda no segundo semestre de 2022. , Qiao An disse, na verdade, esta não é uma demanda ruim, a principal razão é que existem alguns nova capacidade de produção ou novas fábricas começam a abrir capacidade de produção uma após a outra, e o denominador torna-se maior quando o volume de filmagem não acompanha rapidamente. , a taxa de utilização vai cair um pouco, e atualmente acreditamos que toda a taxa de utilização ficará acima de 95%.

Figura 4: Utilização principal da capacidade de fundição de 12 polegadas

Na Figura 5, o declínio na capacidade de fundição de 8 polegadas não é tão óbvio, principalmente porque a taxa de crescimento da capacidade de 8 polegadas é relativamente limitada, o crescimento da demanda é maior do que a oferta e a situação difícil será mais severa do que a de 12 polegadas. . Do lado da demanda, a maioria dos ICs relacionados ao gerenciamento de energia usados ​​em telefones celulares 5G e veículos elétricos são fabricados em fábricas de 8 polegadas, mas a maioria dos equipamentos nas fundições de wafer de 8 polegadas são mais caros, mas os wafers de 8 polegadas são caro. O preço das fábricas de 8 polegadas é relativamente barato, resultando na expansão de fábricas de 8 polegadas que não são econômicas. Pelo contrário, impulsionada pela crescente procura, a escassez de capacidade de 8 polegadas é mais grave do que a das fábricas de 12 polegadas.

Figura 5: Utilização principal da capacidade de fundição de 8 polegadas

É óbvio na Figura 6 que a taxa composta de crescimento anual de 5 anos da capacidade de wafer de 8 polegadas é de apenas 3%, e a inclinação da sua taxa de crescimento anual é significativamente menor do que a das fábricas de 12 polegadas. 12 polegadas é apertado. Impulsionada pela escassez, a fábrica de 12 polegadas teve uma taxa de crescimento anual de 12%. Entende-se que de 2021 a 2023, 100 mil a 200 mil novas capacidades de produção serão abertas a cada ano.

Figura 6: CAGR 2019-2023F das 10 maiores capacidades de fundição

Plano de expansão da capacidade de processo para 2022: 40nm e 28nm são os pontos-chave

Qiao An destacou: “Em 2021, no plano de expansão de capacidade de cada processo, a maior parte dos novos produtos está concentrada na parte de 90nm, 65nm ou 55nm, e a nova capacidade de produção é de até 80K, mas o motivo da continuação o aperto deste ano é que 90nm, 65nm, 55nm Os produtos que podem ser produzidos podem ser ligeiramente aliviados, e o foco está em 40nm ou 28nm. Por exemplo, os produtos Wi-Fi focados nos processos de 40nm e 28nm ainda estão em um estado apertado. .”

Figura 7: Plano de expansão de capacidade 2021F para cada processo

“Mas olhando para 2022, na caixa vermelha, a nova capacidade de produção no próximo ano estará concentrada principalmente nas peças de 40nm e 28nm, por isso acreditamos que a abertura dessas novas capacidades de produção no próximo ano provocará uma escassez no mercado de fundição de wafer. condições. Venha para alguns sinais calmantes.

Figura 8: Plano de expansão de capacidade 2022F para cada processo

90nm, 65nm e 55nm são as principais expansões de capacidade este ano, e 40nm e 28nm são o principal suporte para a expansão do próximo ano. Portanto, pode-se entender que o atual fornecedor de 1Xnm é muito pequeno. Depois de entrar em 1Xnm, a estrutura do transistor entrou na estrutura FinFEX, então o custo de expansão é relativamente alto. Atualmente, apenas a TSMC, a Samsung e outras empresas não têm planos de expandir a produção nos próximos anos. À medida que a taxa de penetração dos telefones celulares 5G aumenta ano a ano, a demanda por chips de 1Xnm também aumentará muito, e a demanda por Wi-Fi, etc. também está crescendo ano a ano, o que pode causar o gargalo do processo de 1Xnm em 2022 e 2023.

Figura 9: Componentes semicondutores fabricados em um processo de fundição de 12 polegadas

Por que o processo de 28 nm é tão importante?

Qiao An destacou que não só no próximo ano, mas mesmo depois de 2023, a capacidade de produção de 28nm será aumentada gradativamente. Por que o processo de 28 nm é tão importante?

Como pode ser visto na Figura 10, 28 nm é o processo mais avançado na arquitetura MOSFET (Planar). Comparado com a arquitetura FinFET, ou seja, após 1Xnm, o custo é relativamente barato. 28nm está na última geração da arquitetura MOSFET (Planar), que pode fornecer desempenho suficiente de chips necessários para um grande número de produtos IoT.

Além disso, ao entrar abaixo de 40nm, quando a maioria das fundições de wafer ou fábricas de IDM estão expandindo a produção, o custo também é relativamente alto. Se eles não tiverem clientes suficientes para apoiar a operação dessas fábricas, é provável que causem perdas, então, depois de entrarem abaixo de 40nm, muitas fábricas de IDM terceirizaram sucessivamente alguns produtos para essas fundições de wafer para fabricação. Como resultado, a maioria das fundições de wafer deseja ativamente expandir a capacidade de produção de 40nm/28nm.

Figura 10: A importância de 28 nm

2022 será o fim da escassez de chips?

Segundo dados da TRENDFORCE, a demanda do mercado por produtos finais de semicondutores em 2020 será forte. Como pode ser visto na Figura 4, além da TV, que teve um crescimento negativo de 1.8%, consoles de jogos, notebooks, wearables, automóveis, monitores, servidores e smartphones apresentam rápido crescimento. Na verdade, a principal força motriz é que a nova epidemia da coroa impulsionou várias demandas, especialmente o crescimento positivo de consoles de jogos, notebooks e dispositivos vestíveis de até 35%, 16.5% e 11.1%. Em 2022, esta procura relacionada com a epidemia entrará num estado fraco. Qiao An, analista do Departamento de Pesquisa de Semicondutores da TrendForce, destacou que é importante notar que “mudanças no mix de produtos” são um dos principais impulsionadores para o desenvolvimento da demanda de semicondutores, como telefones celulares 4G a telefones celulares 5G, carros tradicionais para veículos elétricos e outros produtos Mudanças de combinação, mudanças no mix de produtos dobrarão o número de chips usados, por exemplo, uma TV de tamanho maior requer uma resolução mais alta, o que requer mais chips.

Figura 11: Visão Geral da Demanda de Semicondutores

Qiao An, analista do Departamento de Pesquisa de Semicondutores da TrendForce, disse que a principal razão para a escassez de chips é a taxa de penetração dos telefones celulares 5G, que continuou a se desenvolver desde o segundo semestre de 2019. Depois de entrar em 2020, aconteceu para enfrentar a nova epidemia da coroa e a geopolítica. e outros factores relacionados, estes três factores na verdade trazem dois mesmos resultados, um é o aumento da procura de produtos, e o segundo é a incerteza causada pela geopolítica ou pela epidemia, como o encerramento da cidade e do país. E assim por diante, causando a quebra da cadeia de abastecimento. Portanto, a energia cinética de armazenamento de toda a cadeia de abastecimento será perturbada, e a maioria das cadeias de abastecimento necessitará de estabelecer um nível de inventário relativamente elevado, a fim de lidar com o problema de ruptura de stocks causado pelo encerramento da cidade e pela país ou geopolítica, que é a escassez de bens em grande escala. razão principal.

Quando veremos o fim da onda de escassez de chips? A maior parte dos produtos deste ano está concentrada em 96nm e 65nm, e no próximo ano formará a expansão de 40nm e 28nm. Esses processos aparecerão na situação de relaxamento da oferta neste ano e no próximo. No entanto, o aumento na capacidade dos wafers de 8 polegadas é ligeiramente limitado. Além disso, existem relativamente poucos fornecedores de 1Xnm e atualmente não existe um plano de expansão claro. 8 polegadas e 5Xnm, e 12nm, 16nm ou 11nm, 14nm, podem se tornar o processo de gargalo no próximo ano. Portanto, estamos observando atualmente que em 2022 como um todo, embora as fundições de wafer continuem abrindo novas capacidades de produção em alguns processos, pode haver alguns sinais de um pequeno alívio, mas os processos gargalo de 8 polegadas e 1Xnm ainda serão Toda a cadeia de fornecimento de semicondutores continuará a ter problemas com materiais longos e curtos. Portanto, do ponto de vista de todo o mercado de fundição de wafers, ainda haverá uma situação de capacidade de produção restrita em 2022.

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