【芯观点】“芯荒”夹击半导体设备 国产厂商能解这个结吗?

【芯观点】“芯荒”夹击半导体设备 国产厂商能解这个结吗?
2021年06月18日 15:30 半导体投资联盟

图片来源:AFP

集微网消息(文/思坦),兵马未动,设备先行,这是制造业扩产标准流程,半导体行业并不例外。在各大晶圆、封测厂齐喊扩产当下,半导体设备也罕见地迎来了缺货涨价潮。

近日有国内媒体报道称,许多国产半导体设备公司目前订单爆满,产品交货期普遍延长,有在建晶圆厂相关人士表示,由于零部件缺货,部分设备公司无法对公司按期交付光刻机,且无法接新订单。

而在目前国产化率相对更高的测试设备上,缺货状态甚至已反映至价格。两位来自封测领域的高层均不约而同对集微网表示,测试设备是紧缺的,涨价事实上已经存在了。

并且,鉴于设备厂产能有限,而欧美、中国台湾地区晶圆厂激进的扩产计划仍在推进当中,“到下半年,半导体设备缺货的状态也很难缓解。”其中一位高层人士补充说。

设备缺货特殊性:供需两头齐受“芯片荒”拖累 

半导体产业链供应吃紧进入常态化,各环节缺货也不再是新闻。然而设备环节由于与行业景气度密切相关,且贯穿IC制造和封测,其缺货涨价背后的逻辑,以及可能带给产业的影响,均有其特殊性。

大部分机构观点认为,需求端的拉动,是本次设备采购周期拉长、景气周期来得比以往要更加持久的主要驱动力之一。首先是持续已久的产业链缺货潮,推动上游各大晶圆制造商、封测厂大举扩产应对产能缺口,大幅上调资本开支。

而产能扩张首先带来的是对设备的投资,后者是晶圆制造厂的最大投资项,约占整体投资总额的75-80%。

然而,需求端由上下游缺货带来的“多米诺骨牌效应”,确实是设备紧俏的强大驱动力,但据业内人士向集微网分析,来自供应端的设备所需芯片危机早已浮现。

上述封测设备厂高层对集微网表示,设备所需芯片大部分都处于供应紧张甚至缺货状态,比如ADI的测量芯片,还有一些存储器芯片,SRAM、SDRAM等等。“都是市面上的通用芯片,不是专用芯片。”

需要指出的是,ADI等原厂原本每年的产能就是固定的,分配给测量芯片等各个产品线的产能也是基本固定的。

“如果市场紧缺,他们也没有多余的货可以出,而且没有应急计划。国外公司,大致这个情况,计划性强,反应慢。”

而与目前市面上缺货更为普遍的成熟制程芯片相比,设备芯片供应更加困难的问题在于,部分芯片国产替代的程度更加不足。

业内人士表示,例如ADI的测量芯片国内能做的不多,现在开始陆续有做了,但是品质上还有一些差距。而设备用存储芯片大宗的国内有做了,但是一些特殊规格的做的比较少。FPGA也缺,国内只能做一些低容量的,大容量还是国外供应商。

并且,即使在缺货状态下国内外设备供应商愿意采用国产替代产品,也需要品质验证过程,“换元器件是一件很重大的事。”虽然设备芯片验证周期快的两三个月就行,但是有些芯片替代品不容易找。这也使得交期再次延长。

综上所述,芯片缺货引发扩产带来对设备的需求,同时又是芯片缺货使得设备供应吃紧,“芯片荒”在供需两头夹击设备环节,设备吃紧又将反过来影响芯片扩产速度,内外双双陷入“死循环”。

检测设备缺货首当其冲 封测厂扩产拉长采购周期

据了解,半导体设备主要运用于集成电路的制造和封测两个流程,分为晶圆加工设备、检测设备和封装设备。

其中,检测设备广泛应用于集成电路生产制造流程,对于良率和品质控制至关重要,在半导体装备中占比为8%,仅次于晶圆制造装备。根据集微网了解的情况,在此次设备缺货潮中,检测设备首当其冲。

据业内人士透露,封测设备的缺货实际上从去年年底就开始了,目前情况不见好转,甚至愈演愈烈。“主要还是国外厂商受疫情影响供应不足,反过来对国内供货的需求又在增长,两边叠加,使得设备产能更加紧张了。”

与此同时,摩尔定律不断推动半导体行业向先进制程发展,制造成本成倍上升,缺陷相关的故障成本影响高昂,从IC级别的数十美元,到模块级别的数百美元,乃至应用端级别的数千美元。

检测设备作为能够优化制程控制良率、提高效率与降低成本的关键,在半导体产业中的地位日益凸显。根据Gartner数据,2020年全球检测设备市场规模71.7亿美元,预计到2024年达到88亿美元,2019-2024年CAGR为7.1%。

此外,根据历史数据,设备和封测厂营收变化趋于一致。因此下游封测厂的超高景气度,同样是检测设备需求不断走高的关键因素。

作为过去被视为最为稳健的环节,在产业整并、需求带动下,2020年多家指标级封测厂营收获利创下历史新高水准。根据TrendForce数据,2021年第一季全球前十大封测厂商营收合计达71.7亿美元,年增21.5%。

同时由于5G、高速计算、物联网、电动车让芯片需求增加,晶圆代工厂投片满载,封测产能严重吃紧。以全球第一大封测厂日月光为代表的多家厂商一方面开启涨价攻势,一方面重金投资扩产。

就在3月,有媒体报道称日月光旗下矽品公司新旗舰厂将在彰化中科二林园区落脚。已取得设厂面积14.5公顷,将分二期、投资800亿元建厂,是中科二林园区目前最大的投资案,预计2021年下半年启动建设。

而就在去年底,日月光就因客户订单需求大,封装打线产能满载,位于高雄的日月光第二园区已超过5000名员工。报道称日月光方面已启动第三园区计划,满足高速成长的需求。

当时有业内人士指出,封测产能全面吃紧,又以打线封装产能短缺情况最为严峻,因上游客户持续追加下单及争取产能,日月光订单出货比已近1.5,即在手订单量超过产能近50%。

国产设备比例大幅提高 但“破圈”仍需时日

国产设备制造商在此轮设备缺货潮中的表现,是产业关心的另一个焦点。

数据显示,在我国集成电路制造业中,目前半导体设备的自给率不到20%。其中门槛较低的后端封装测试设备占比较大,前道晶圆加工中的设备自给率甚至不到10%。因此,半导体设备替代进口设备具有巨大的空间。

集微网采访两位封测领域高层均表示,目前晶圆厂在建产线上,国产设备比例提高了不少,由于国外供应链受多方面因素影响,并不稳定,因此国内厂商也有意识地加大国产化力度。

另据媒体此前报道,某在建晶圆厂相关人士表示,他们今年对多家国产设备公司的产品进行了评估,但现在面临的问题是,部分设备公司无法对公司按期交付光刻机。“因为他们说没有零部件,无法接新订单。”

芯源微董事长宗润福则在采访中表示,当前半导体设备行业订单爆满,销售形势很好。另有一家半导体后道检测设备商的高管也称,大厂不仅乐意采购本土厂商的设备,还积极配合研发。

A股设备公司的财报数据同样是国产替代开启上升周期的印证。数据显示,A股半导体设备公司2020年全年/2021年第一季度营收同比增长20.8%/54.5%,净利润同比增长31.0%/174.6%。

中银证券5月10日报告指出,展望第二季度和2021年全年,由于前期订单逐步进入收入确认阶段,同时新签订单保持快速增长,预计芯源微、万业企业、精测电子等公司半导体设备收入维持快速增长。

同时伴随着国产化率的提高、客户验证的持续推进、覆盖工艺数量的增加,中微公司、北方华创等规模较大的半导体设备公司也将维持快速增长。

广发证券10日报告复盘半导体设备发展历史,发现全球半导体设备具备较强周期性,而中国大陆半导体设备市场在2013年开始与全球周期脱钩,每年增长率均为正数,2012-2020 年复合增速高达29%,呈现出较强的成长性。

未来2-3年,国内领先晶圆代工厂中芯国际、以及存储IDM厂商长江存储和合肥长鑫均有持续扩张的计划,华虹无锡厂、积塔半导体等国产产线也在逐步扩产。预计国内半导体设备行业2021-2023年每年增速均为25%-30%。

另据中国国际招标网数据进行统计,本土主要晶圆产线设备国产化率达13%,其中去胶、CMP、刻蚀、清洗、热处理和PVD国产化率分别达66%、24%、23%、22%、22%和14%,一线龙头中微和盛美有望加速国际渗透率。

不过,国产替代比例提高的同时,“破圈”却仍然任重而道远。半导体设备高门槛的特性导致竞争格局高度集中。目前全球半导体设备市场主要被美国、日本、荷兰企业所垄断。2020年行业CR5占比66%,CR10占比77%。

在谈到设备国产替代比例具体上升幅度时,业内人士态度也较为谨慎,仅强调正在逐步验证当中,也从侧面反映,设备国产化的机遇已经到来,但能否站稳新的台阶,仍待时间检验。

(校对/小山)

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