亂序之下,中國半導體產業鏈如何重塑?

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“缺貨”幾乎是近一兩年在全球半導體行業範圍內提及頻率最高的熱詞,雖然消費電子的購買力在下降,手機晶片已經從缺貨轉為消耗庫存,但汽車MCU依然是“缺芯”重災區。

6月25日,廣汽集團董事長曾慶洪在由芯謀研究承辦的2022中國·南沙國際積體電路產業論壇(以下簡稱“論壇”)上表示,2022年以來,廣汽受晶片短缺和疫情的影響,1月至6月損失16.6萬輛訂單,產值損失202億元,二季度晶片短缺仍然高達3.3萬片。

芯謀研究首席分析師顧文軍開幕式致辭

此前已經有不少文章分析過晶片缺貨的原因,有觀點認為疫情下的汽車訂單量遠超預期,晶圓廠無法在短時間內滿足汽車晶片市場的需求,也有分析稱是全球8英寸晶圓廠數量下降,汽車所需要的大部分晶片型別都由8英寸晶圓廠提供。

“‘缺芯’只是表象,背後的根本原因在於全球供應鏈被人為地打破,加上疫情,供應鏈出現紊亂,儘管這段時間稍有緩解,但結構性的混亂還會長期存在。”清華大學教授魏少軍在論壇上直指“缺芯”的根本,並表示美國欲將中國排除在全球半導體供應鏈之外,全球半導體供應鏈正在經歷大變局,能否回到此前全球產業鏈的分工協作,如今已難以預料。

這意味著,早日解決缺芯難題,需要處於產業鏈上下游的中國半導體公司儘快實現高效地協同分工以應對供應鏈的結構性混亂,產業界內從EDA到晶片設計公司,再到晶圓廠、測試廠早已意識到這一問題,並在此次積體電路產業論壇上就如何更好地實現產業鏈協作的問題給出了各自的建議和看法。

Fabless加強同Foundry的合作,或提前預測未來需求

2018年之後,國內陸續湧現了一大批從事晶片設計的公司,從數字晶片、到模擬晶片、電源晶片,再到射頻晶片。與IDM相比,Fabless公司需要的資金和人力投入更少,在半導體產業專業化分工明確的情況下,成為舉國力發展中國半導體產業的大勢下不少晶片創業者的首選。

晶片設計公司作為產業鏈的龍頭,是產業鏈上下游服務的核心,另一方面Fabless公司由於只能自己設計和銷售晶片,成為“缺芯”大潮下半導體產業鏈上最大的受害者,因此Fabless公司加強同產業鏈協作的需求最為迫切。

賽微微電子董事長兼總經理蔣燕波認為,Fabless公司想要解決產能短缺有四種解決方案:

第一,Fabless與Foundry或封測體系投資主體“聯姻”。減少Fabless工藝遷移方面的投入,保證產能的同時節約研發資源,缺點在於對於產品作為核心競爭力的公司而言,難以繼續尋找新的代工資源。

第二,自建晶圓廠或封測廠。優點在於完全自主可控,可以根據自家產品線針對性地研發工藝,提升產品效能,缺點在於需要面臨高昂的資本投入、長期的工藝研發、融資挑戰及管理挑戰。

射頻晶片公司漢天下就擁有自己的晶圓廠產線,其CEO陶鎮表示,同公開晶圓代工廠相比,擁有自己的晶圓產線能夠節省三分之二的流片週期,降低30%的生產成本。

第三,設計公司們共同創辦一家合資公司並投產。這一解決方案的資本投入相對較低,且設計公司們有一定的控制權,與此同時設計公司之間存在不可避免的產品競爭,今天的合作伙伴可能變成明天的競爭對手。

第四,基金、Fabless和Foundry共同合作,通過產能投資主體的方式建 Fab廠。基金公司出錢,Fabless指明技術方向和出一部分錢,Foundry出人力。

“基金、Fabless和Foundry合作建廠,對Foundry來說,在投資初期可以鎖定客戶,因為合作伙伴就是Fabless。同時,撬動更大的資本投入完成產能佈局;對Fabless來說,可以避免大規模固資投入對利潤表的影響,投資初期就可以鎖定產能,更合理規劃更適用的工藝,也是Fabless最主要的訴求;對VC/PE來說,可以大規模降低固資投入風險,同時這也是很好的募資策略及募資專案,以及可以提前鎖定供需雙方。”蔣燕波分析道。

利揚晶片CEO張亦鋒也對第四種方案表示認同:“產能利用率確實是大問題,Fabless+Foundry+VC/PE的模式如果能解決產能以及競爭對手的問題,一定是一種好模式。”

建立起高度自主可控的合作機制是一方面,提前給Foundry打預防針也是Fabless公司們加強產業鏈協作,應對缺芯的方式之一,例如在能夠準確預測未來發展方向的射頻晶片領域,就能儘早做到防患於未然。

慧智微電子CEO李陽通過分析5G射頻發展趨勢,預測產業鏈上游需求的變化。

李陽表示,未來的5G射頻前段將支援越來越多的頻段和模式,高效能不斷增加,並朝著模組化方向發展,其中模組化的發展趨勢影響產業鏈上游的需求變化。

“我們將標準的Phase7LE模組進行拆分,與4G流行方案相比,發現RF-SOI翻了4倍,砷化鎵翻了2倍,CMOS翻了3倍”,李陽說道:“目前國內射頻廠商需要的RF-SOI產能,大概是國外提供的10倍,還有很強的需求沒有滿足,期待上游在RF-SOI工藝節點和產能上加強投入。”

Foundry求創新,聚焦成熟製程,做定製化代工

晶圓代工是中國大陸半導體產業鏈的最大短板,這一短板在缺芯潮下更加明顯。

全球晶圓代工市場規模約為1000億美金,其中臺積電全球市佔率達到53%,大陸最大晶圓代工廠中芯國際的市場份額只佔5%。臺積電在先進製程市場佔盡優勢,大陸晶圓廠們如果只是在工藝製程上與其進行比拼,恐怕難以等到追趕上臺積電的那一天。

回看臺積電的發展,其成功之處在於在半導體產業鏈全球化分工逐漸細化的趨勢下,開創了一種新的商業模式,中國半導體產業鏈想要走出自己的道路,晶圓廠的創新和實踐必不可少。

粵芯半導體副總裁吳永君分享了粵芯在晶圓代工方面的創新和實踐:

一是為客戶做定製化代工,既能避免同質化競爭,提高使用者黏性,又能幫助客戶建立工藝壁壘,快速上量。

二是聚焦成熟製程和特色工藝節點的研發。2021年,汽車電子市場規模達到450億美金,有研究機構預測到2026年,將增長到740億美金,汽車電子中需要用到先進製程的主要為邏輯晶片和儲存晶片,其他大部分汽車半導體依然依賴成熟的工藝製程,這意味著成熟製程未來依然有較大的市場空間。

吳永君表示,任何一個環節及公司的發展,只靠自身力量遠遠不夠,需要通過自研加合作的方式雙輪驅動進行技術的迭代。

目前,粵芯半導體正在規劃三期和私企建設,預計建成後能夠實現每年12萬片的晶圓產能,為產業界提供更多的產能。

發展獨立第三方的測試廠

一般而言,可以將半導體產業鏈拆分為工具與材料、晶片設計、製造、封裝和測試等重要環節,晶片公司根據自身所處狀況發展為不同的商業模式,規模大的晶片公司可以發展IDM模式,實現自產自銷,規模小的晶片設計公司就需要藉助產業鏈上下游的力量向前發展。

“我認為,未來這兩種模式一定會長期存在。產業的規模決定分工的深度,當產業規模達到一定程度後,專業的分工還是最好的商業模式。”張亦鋒說道。

這裡所指的專業的分工,包括將封測進一步細分為封裝和測試。張亦鋒介紹到,封裝供需包括磨劃、裝片、鍵合、塑封、電鍍等,更多涉及材料學或力學概念;測試是對晶片內電路的功能、效能或指標進行測試,更多涉及電學層面。“如果將兩者硬融到一起,是有問題的。”

最主要的問題在於,不同的產品所需要的測試裝置、程式和解決方案各不相同,如果只是在封裝廠進行測試,最終測試的產品型別受限,如果使用獨立第三方的測試廠進行測試,效率將有所提高,類似於第三方晶圓廠與IDM之間的優劣勢對比,前者更加中立。

晶片測試雖然被放在半導體產業的最後一個環節,但卻貫穿整條積體電路產業鏈,包括前期的設計驗證、晶圓測試、CPK測試、晶圓半成品測試,以及封裝完成後的連線檢查,是整個產業鏈中不可或缺的一部分。

相關資料顯示,目前國內已經成立80多家獨立測試公司,但實際體量依然很小,排在前列的利揚晶片,2021年營收4億元人民幣,市場佔比小於2%,國內第三方測試廠仍有較大的成長空間。

半導體產業鏈長而複雜,本不應該將其完全割裂開來自建一條完整的產業鏈,但在全球半導體都在“軍備競賽”的情況下,我們沒有退路,加強大陸半導體產業鏈上下游的協同,重塑屬於我們自己的半導體產業鏈勢在必行,這就需要Fabless加強同Foundry的合作,Foundry找到自己的優勢所在,以及發展更多獨立第三方測試廠,強鏈補鏈,共同戰勝供應鏈挑戰。

雷峰網 (公眾號:雷峰網)

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