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报告指出,2020年至2021年全球晶圆代工市场大幅增长的主要原因在于:一方面,整体产业环境依然强劲。这是因为包括新冠肺炎疫情、中美贸易摩擦等在内的事件促使下游厂商增加库存,从而推高了晶圆订单量,并推动了先进工艺技术的快速发展。另一方面,整个行业在产能扩张方面更加理性。二线代工厂不愿新建晶圆厂来扩大产能,而是更倾向于提高晶圆价格以缓解市场需求。
仅苹果一家就消耗了全球5纳米工艺晶圆的53%。
2020年,台积电和三星最先进的5纳米制程技术已投入量产。其中,苹果的A14和M1芯片、高通骁龙888芯片以及华为麒麟9000系列芯片均采用了5纳米制程技术。然而,受美国禁令的影响,自2020年9月15日起,台积电无法继续为华为生产芯片。预计到2021年中期,华为将不再是5纳米制程晶圆的客户。这也使得苹果和高通成为5纳米制程晶圆的最大客户。
根据《Counterpoint》报告的估计,2021年全球12英寸晶圆的5纳米制程总出货量将占全球总量的5%,较2020年的不足1%显著增长。其中,苹果公司将成为2021年5纳米制程晶圆的最大客户,占据了全球53%的市场份额,所有订单均由台积电供应。此外,除了iPhone 12系列搭载的A14处理器和Mac产品搭载的全新M1处理器外,苹果预计还将在2021年推出采用5纳米制程技术的新一代A14X或A15处理器。此外,还有M1X甚至M2等处理器,这将进一步刺激苹果对5纳米制程晶圆产能的需求增长。
根据市场估计,苹果 2021 年的 iPhone 13 系列很可能采用高通骁龙 24 纳米工艺晶圆。
至于三星,它将成为全球第三大5nm工艺晶圆客户,预计占比5%。三星于2020年底推出了专为中国手机品牌厂商设计的5nm工艺处理器Exynos 1080,该处理器已被vivo X60系列智能手机采用。2021年初,三星发布了同样采用5nm工艺的Exynos 2100处理器,该处理器也被三星自家的Galaxy S21系列智能手机采用。预计三星将在2021年底推出Exynos 1080和Exynos 2100等新一代处理器。此外,市场传闻称,鉴于苹果自研ARM架构M1处理器在PC市场的成功,三星可能会效仿苹果,推出一款采用ARM架构的Exynos PC处理器,该处理器也可能采用5nm工艺制造。
受益于个人电脑市场份额的快速增长,处理器巨头AMD也在加速推进处理器制程技术的进步,以进一步与英特尔展开竞争。数据显示,AMD将于2021年推出基于台积电5纳米制程的Zen4架构处理器,其核心数量可能一次性超过64个。在此背景下,《Counterpoint》预测AMD将在2021年占据5纳米晶圆市场5%的份额。
此外,Counterpoint 还预测,NVIDIA 和联发科在 2021 年将分别占据 3% 和 2% 的 5nm 工艺晶圆份额。其中,有消息称 NVIDIA 将于 2021 年推出采用 AdaLovelace 架构的全新 5nm 工艺 GPU,该 GPU 可能由台积电代工。此外,联发科也计划在 2021 年底前推出采用 5nm 工艺的天玑 2000 系列 5G 处理器。然而,NVIDIA 和联发科都将在 2021 年底前推出新产品,这将导致 5nm 工艺晶圆的供应量相对有限。
7. 纳米工艺的客户应用持续多元化
除了对5纳米工艺的研究外,该报告还介绍了7纳米工艺。相关内容指出,由于5G手机对性能和功耗的要求更高,5纳米晶圆的主要客户是智能手机芯片制造商。相比之下,采用7纳米工艺(包括N7、N7+、N6)生产的处理器或芯片的应用范围更广,涵盖人工智能、CPU、GPU、基准频率处理器和汽车电子处理器等领域。因此,7纳米晶圆的客户群体更广,这也使得7纳米工艺比5纳米工艺更具成本效益。
报告最后强调,2021年7纳米制程晶圆的总出货量将占全球12英寸晶圆出货量的11%。其中,智能手机仅消耗35%的7纳米制程晶圆,其余大部分将用于AMD和NVIDIA等厂商的CPU或GPU。总体而言,AMD将消耗27%的7纳米制程晶圆,位居市场第一,NVIDIA以21%的市场份额紧随其后。高通排名第三,占12%,联发科排名第四,占10%。英特尔位列第五,占7%。紧随其后的是苹果(6%)、博通(6%)、三星(5%)和赛灵思(2%)。
需要指出的是,根据最新消息,虽然英特尔目前的7纳米制程研发取得了重要进展,但相关芯片最早也要到2023年才能交付给客户。“反击”在报告中指出,受5G智能手机性能提升的推动,台积电和三星的5纳米制程产能利用率将在2021年超过90%,而7纳米制程的平均产能利用率将在95%至100%之间。由于7纳米制程产能持续紧张,现阶段对于定制化半导体(ASIC)和基于Arm架构的处理器等新兴需求的芯片供应商和设备制造商而言,获得额外的产能分配将十分困难。
2021年代工厂价格将出现两位数增长
报告还强调,自2020年下半年以来,受消费电子和汽车电子市场强劲需求的推动,电源管理IC、面板驱动IC、功率元件和CMOS图像传感器等芯片的需求激增,而这些芯片主要集中在8英寸晶圆代工厂生产。加之目前8英寸晶圆制造设备供应短缺,限制了8英寸晶圆厂的扩张,导致全球8英寸晶圆代工产能持续不足。此外,随着部分8英寸晶圆生产线向12英寸晶圆生产线的转移,预计未来12英寸晶圆产能也可能出现短缺。这将使2021年芯片市场供过于求的问题难以解决。
由于无法满足强劲的需求以及原材料价格上涨,晶圆代工厂开始提高晶圆代工报价,交货周期也随之延长。报告指出,自2020年底以来,市场上部分标准芯片的交货周期已延长至半年以上。此外,为应对市场供过于求,台积电、联电等公司自2020年第三季度起已将8英寸晶圆代工价格上调10%-20%。随后,格罗方德、世达等晶圆代工厂也将其8英寸晶圆代工报价上调了约10%-15%。截至2020年12月,有报道称台积电将从2021年起取消12英寸晶圆的订单折扣,影响范围涵盖7纳米、10纳米、28纳米、40纳米和55纳米工艺。这实际上相当于变相提并论地提高了价格。不仅如此,市场还有传言称,由于产能持续满负荷运转,联电和世界超微半导体(World Advanced Micro Devices)正准备进行第二次提价,涨幅在10%至15%之间。联电还通知其12英寸晶圆代工客户,交货周期将延长约一个月。
鉴于上述市场状况和当前强劲的市场需求,《Counterpoint》报告预测,2021年整个晶圆代工行业将实现两位数增长,包括晶圆出货量和晶圆出货价格。虽然晶圆代工行业的周期性不如存储器行业那么强,但如果新冠肺炎疫情和全球贸易紧张局势无法得到解决,目前的高库存水平将成为常态,而预测将成为影响市场需求的主要因素之一。
IDM工厂外包业务持续增长,推动了晶圆代工行业的增长。
最后,《Counterpoint》报告还援引荷兰半导体设备巨头ASML的EUV光刻机出货量预测以及台积电2021年的全年资本支出,作为全球半导体行业繁荣的预测指标。台积电在其2020年第四季度财报电话会议上表示,预计2021年资本支出将达到25亿至28亿美元,受益于智能手机和高性能计算的增长。
此外,由于英特尔7纳米制程的量产持续延迟,加上竞争对手AMD在PC市场份额的争夺,英特尔可能在2021年将其部分CPU/GPU业务外包。为此,台积电和三星正在积极准备竞标。因此,台积电和三星可能在2021年开始扩大5纳米和3纳米制程的产能。此外,IDM厂商外包生产的趋势正在加速,全球IC供应商都在追求这种模式以获得更多利润。这种情况可能导致,到2021年底,除了英特尔之外,索尼的CMOS图像传感器和瑞萨电子的MPU芯片也可能外包生产。
基于以上因素,预计2021年晶圆代工行业的收入将继续增长,这一增长趋势自2000年互联网泡沫以来前所未见。此外,考虑到IDM厂商持续增加100亿元人民币的外包支出,该报告预测,从2022年开始,到2023年,晶圆代工市场整体规模将超过100亿美元。其中,台积电和三星凭借其技术、资金和产业地位,将继续保持强大的竞争优势。
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