近期，以臺(tái)積電為代表的幾大晶圓代工廠備受關(guān)注，原因在于它們2020年第一季度的財(cái)報(bào)。與各大IDM和Fabless第一和第二季度低迷的財(cái)報(bào)或財(cái)測(cè)不同，臺(tái)積電、聯(lián)電和中芯國(guó)際這三大晶圓代工廠的業(yè)績(jī)十分亮眼，與當(dāng)下疫情給半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)帶來(lái)的負(fù)面影響形成了鮮明的對(duì)比?？磥?lái)，晶圓代工（Foundry）這種商業(yè)模式確有其過(guò)人之處。

2019年10月，DIGITIMES Research預(yù)估 2019至2024年全球晶圓代工產(chǎn)值年復(fù)合增長(zhǎng)率（CAGR）有望達(dá)到5.3%。而突如其來(lái)的疫情肯定會(huì)拉低這一預(yù)估，不過(guò)，臺(tái)積電對(duì)外展現(xiàn)出了較為樂(lè)觀的態(tài)度，該公司認(rèn)為，2019至2024年，不含存儲(chǔ)器的半導(dǎo)體業(yè)年復(fù)合增長(zhǎng)率有望達(dá)到5%，而晶圓代工業(yè)的增長(zhǎng)幅度將比整個(gè)半導(dǎo)體業(yè)要高一些。不過(guò)，受到疫情影響，2020年全球半導(dǎo)體業(yè)將呈現(xiàn)同比負(fù)增長(zhǎng)，這已經(jīng)成為行業(yè)普遍共識(shí)。而在這樣低迷的經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，臺(tái)積電預(yù)計(jì)其全年的營(yíng)收將實(shí)現(xiàn)同比增長(zhǎng)15%左右，這是一個(gè)很亮眼的數(shù)字了。

晶圓代工業(yè)之所以能夠逆勢(shì)增長(zhǎng)，首先是由其自身的商業(yè)模式?jīng)Q定的。

在全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期，是不存在IC設(shè)計(jì)和制造分工的，只有一種IDM模式，隨著市場(chǎng)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，一些規(guī)模較小的廠商，因?yàn)樨?cái)力有限，無(wú)法負(fù)擔(dān)自有晶圓廠，因此，就會(huì)把設(shè)計(jì)的芯片交給實(shí)力較為雄厚的IDM制造，這是最早的代工模型。然而，早期在專利保護(hù)意識(shí)缺乏的情況下，將設(shè)計(jì)出來(lái)的芯片交給其他IDM制造，存在著較大的產(chǎn)品安全風(fēng)險(xiǎn)，即競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手很可能會(huì)掌握你的芯片信息。

這樣，晶圓代工模式應(yīng)運(yùn)而生，1987年，臺(tái)積電創(chuàng)建，開(kāi)創(chuàng)了一個(gè)新的時(shí)代。自那以后，隨著市場(chǎng)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，無(wú)晶圓廠的Fabless數(shù)量逐年增加，給晶圓代工廠帶來(lái)了滾滾財(cái)源，也因此，更多的Foundry涌現(xiàn)出來(lái)，不過(guò)，與越來(lái)越多的Fabless數(shù)量相比，F(xiàn)oundry的數(shù)量還是相對(duì)有限的，直到今天依然如此。畢竟，由于重資產(chǎn)和高技術(shù)密集的特點(diǎn)，籌建一家Foundry的難度要遠(yuǎn)大于Fabless。

對(duì)于Foundry來(lái)說(shuō)，由于長(zhǎng)期專注于晶圓代工業(yè)務(wù)，且給自己的定位明確，并能持之以恒；另外，這種商業(yè)模式的多客戶、多產(chǎn)品線、多制程特點(diǎn)，比IDM和Fabless更加厚重且多元，某種程度上，其抗風(fēng)險(xiǎn)能力更強(qiáng)。

除了自身特點(diǎn)之外，晶圓代工廠能夠交出亮眼的業(yè)績(jī)，且在未來(lái)幾年內(nèi)的年復(fù)合增長(zhǎng)率大概率會(huì)高于全行業(yè)平均水平，還有多種市場(chǎng)因素，主要包括以下三點(diǎn)：終端設(shè)備的芯片元器件用量逐年提升；IDM芯片制造外包業(yè)務(wù)增加；設(shè)備和互聯(lián)網(wǎng)廠商自研芯片增加。這三大增量市場(chǎng)內(nèi)的芯片大都需要交給晶圓代工廠生產(chǎn)，因此，未來(lái)幾年Foundry的業(yè)績(jī)很值得期待。

芯片元器件用量提升

這方面，最直觀的感受就是CIS（CMOS圖像傳感器）。由于手機(jī)攝像頭的數(shù)量呈翻倍態(tài)勢(shì)，使得CIS需求旺盛，給大大小小的多家晶圓代工廠帶來(lái)了巨大商機(jī)，一時(shí)間，行業(yè)陷入了CIS產(chǎn)能危機(jī)，使得CIS行業(yè)老大索尼不得不破天荒地向臺(tái)積電需求長(zhǎng)期合作，目的就是增加CIS產(chǎn)能。

2020年，預(yù)計(jì)手機(jī)中的潛望式攝像頭、后置ToF有望上量。目前，在手機(jī)中應(yīng)用較多的3D視覺(jué)成像方案是結(jié)構(gòu)光和ToF，由于ToF具有測(cè)距范圍更廣，且可以實(shí)時(shí)獲取面陣精確深度信息的特點(diǎn)，使其在AR這種高動(dòng)態(tài)應(yīng)用場(chǎng)景中具有優(yōu)勢(shì)。而5G技術(shù)的商用為AR應(yīng)用落地創(chuàng)造了條件。這些都對(duì)以CIS為代表的光學(xué)芯片元器件提出了更多需求。

顯然，5G落地是芯片元器件用量提升的重要因素。

5G手機(jī)需要支持的頻段數(shù)量正在增加，射頻前端需要增加三個(gè)收發(fā)模組，并且在獨(dú)立組網(wǎng)模式下，需要采用雙天線發(fā)射，4天線接收，射頻前端器件的用量隨之增加。預(yù)計(jì)濾波器將從40 個(gè)增加至70個(gè)，射頻開(kāi)關(guān)從10個(gè)增加至30個(gè)，PA從4G時(shí)期的6-7個(gè)增加至15個(gè)。

另外，由于處理器、基帶芯片的升級(jí)，存儲(chǔ)器容量的持續(xù)提升，導(dǎo)致5G手機(jī)芯片價(jià)值量大幅提升。據(jù)ifixt拆機(jī)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，5G手機(jī)芯片的價(jià)值量約為4G手機(jī)的2倍以上。因此，隨著5G手機(jī)的大量上市，手機(jī)芯片市場(chǎng)有望迎來(lái)增長(zhǎng)。

5G基站方面，MIMO通信技術(shù)的應(yīng)用，帶來(lái)了PA等用量的大幅提升。未來(lái)幾年5G基站的建設(shè)量將逐年增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)2022年5G基站的建設(shè)量將超過(guò)170萬(wàn)個(gè)。

從2019年開(kāi)始，TWS耳機(jī)市場(chǎng)強(qiáng)勁增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)2019年TWS整體出貨量有望突破1億。隨著TWS產(chǎn)品技術(shù)的成熟和成本的下降，有望成為手機(jī)標(biāo)配，將促使TWS出貨量大幅提升。按照智能手機(jī)市場(chǎng)50%的滲透率，標(biāo)配價(jià)格200元計(jì)算，手機(jī)市場(chǎng)規(guī)模近1500億元。這將進(jìn)一步推升市場(chǎng)對(duì)TWS藍(lán)牙芯片的需求量。

服務(wù)器方面，從2017年開(kāi)始，全球服務(wù)器出貨量和營(yíng)收增速逐步提升，這主要源于云計(jì)算發(fā)展的推動(dòng)。服務(wù)器CPU性能的提升，存儲(chǔ)容量的提升，以及人工智能發(fā)展帶動(dòng)的機(jī)器學(xué)習(xí)、推理等需求的提升，都推動(dòng)了服務(wù)器芯片用量的增加。來(lái)自SIA的數(shù)據(jù)顯示，服務(wù)器用芯片市場(chǎng)占整體半導(dǎo)體市場(chǎng)份額的10%，因此，服務(wù)器芯片用量的增長(zhǎng)對(duì)半導(dǎo)體需求具有較大影響。

物聯(lián)網(wǎng)方面，對(duì)相關(guān)的傳感器、MCU、存儲(chǔ)器、電源IC、射頻器件等的需求量非常大，而這些芯片是物聯(lián)網(wǎng)模塊的主要組成部分。一般情況下，單個(gè)物聯(lián)網(wǎng)連接，對(duì)應(yīng)1-2個(gè)無(wú)線通信模塊，物聯(lián)網(wǎng)百億級(jí)別的連接數(shù)，對(duì)無(wú)線通信模塊的需求空間巨大。

具體來(lái)看，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，傳感器和連接器使用數(shù)量最多，2021-2025年，隨著5G商用大規(guī)模鋪開(kāi)，物聯(lián)網(wǎng)普及將提速，連接/傳感/處理器使用數(shù)量將達(dá)到282/251/207億個(gè)，總體數(shù)量的年復(fù)合增長(zhǎng)率為12%，超過(guò)2017-2021年的8%。

以上這些芯片增量，大都需要晶圓代工廠消化。

IDM芯片制造外包業(yè)務(wù)增加

IDM的大部分芯片元器件都是在自家工廠制造并封裝的，但在過(guò)去的10年里，這種情況一直在發(fā)生變化，特別是模擬或模數(shù)混合類(lèi)芯片，IDM外包給晶圓代工廠的數(shù)量和比例逐年增加。如近期索尼將部分CIS外包給臺(tái)積電，以及意法半導(dǎo)體（STM）、英飛凌在化合物半導(dǎo)體方面正在與臺(tái)積電需求更緊密的合作。

實(shí)際上，在多年前，STM和NXP就合資成立了ST-NXP Wireless，專攻手機(jī)等無(wú)線通訊芯片。新公司除保留部分封裝測(cè)試產(chǎn)能外，芯片前段制造交由NXP、STM及晶圓代工廠負(fù)責(zé)。

近年來(lái)，逼迫國(guó)際IDM大廠調(diào)整產(chǎn)能策略的一個(gè)重要因素，是大量的Fabless公司輕裝上陣，并結(jié)合了晶圓代工公司的制造優(yōu)勢(shì)，對(duì)IDM大廠形成了威脅，這使得IDM一方面降低產(chǎn)能投資，另一方面將資源投入在提升IC設(shè)計(jì)部門(mén)的競(jìng)爭(zhēng)力方面，早些年NXP與STM合并無(wú)線通訊部門(mén)成立新公司就是這個(gè)原因。

IDM將芯片制造外包給晶圓代工廠的比重穩(wěn)步增長(zhǎng)，一個(gè)很重要的原因是受IDM在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)淡旺季進(jìn)行調(diào)節(jié)的影響，當(dāng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)大幅增長(zhǎng)時(shí)，IDM外包比重就大幅增加，當(dāng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)趨緩時(shí)，IDM就微幅降低外包比重。而縱觀半導(dǎo)體業(yè)發(fā)展史，總體顯然是呈增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)的，雖然今年受到了疫情影響，但未來(lái)產(chǎn)業(yè)依然是增長(zhǎng)的，IDM將芯片制造外包給晶圓代工廠的業(yè)務(wù)比重有望進(jìn)一步提升。

IDM大廠芯片制造外包比重不斷提升，晶圓代工廠則通過(guò)其優(yōu)于IDM自有晶圓廠的效率與成本優(yōu)勢(shì)，對(duì)IDM的自有晶圓廠形成壓力，又以此優(yōu)勢(shì)協(xié)助Fabless對(duì)IDM設(shè)計(jì)部門(mén)構(gòu)成競(jìng)爭(zhēng)壓力而爭(zhēng)取IDM公司的外包訂單，這就使得部分IDM走向Fablite或Fabless的道路。IDM面對(duì)的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，加上資源有限必須專注在設(shè)計(jì)領(lǐng)域，是近年來(lái)IDM大廠縮減產(chǎn)能投資，擴(kuò)大外包的重要因素。這樣，晶圓代工廠無(wú)疑是這一過(guò)程中的最大受益者。

設(shè)備和互聯(lián)網(wǎng)廠商自研芯片增加

近些年，產(chǎn)業(yè)鏈下游的設(shè)備和互聯(lián)網(wǎng)廠商自研芯片的案例越來(lái)越多，而這些創(chuàng)新的芯片也都主要交由晶圓代工廠生產(chǎn)，從而為未來(lái)幾年的芯片代工業(yè)增添了更多的營(yíng)收增長(zhǎng)點(diǎn)。

首先是以華為為代表的商用設(shè)備制造商，出于戰(zhàn)略和供應(yīng)鏈安全考慮，它們一直在不斷加強(qiáng)和完善自身的芯片研發(fā)水平，增加自行開(kāi)發(fā)的芯片種類(lèi)。這在客觀上為晶圓代工廠的營(yíng)收增加了砝碼，目前，華為已經(jīng)是臺(tái)積電的第二大客戶了，且隨著中芯國(guó)際14nm制程的量產(chǎn)，華為在中芯國(guó)際的投片量也在增加。

另外，就是手機(jī)廠商，除華為之外，蘋(píng)果公司有計(jì)劃在3年內(nèi)研制出5G基帶芯片，vivo、OPPO等也將加大在芯片方面的投入力度。

再有，以谷歌、亞馬遜、微軟和阿里巴巴為代表的大型互聯(lián)網(wǎng)和云服務(wù)提供商，無(wú)論是在云端，還是在邊緣側(cè)，都在尋找并替換著傳統(tǒng)的CPU或GPU。

有報(bào)道稱，經(jīng)歷了多年的AI芯片（TPU）經(jīng)驗(yàn)積累之后，谷歌要入場(chǎng)智能終端的核心硬件——SoC處理器芯片了。谷歌在自研處理器方面取得了顯著進(jìn)步，最近其自主研發(fā)的 SoC 芯片已經(jīng)成功流片。

據(jù)悉，該芯片是谷歌與三星聯(lián)合開(kāi)發(fā)，采用5nm工藝制造。臺(tái)積電的5nm即將量產(chǎn)，三星的也有望于明年量產(chǎn)，而作為云服務(wù)提供商的谷歌，其芯片已經(jīng)開(kāi)始預(yù)定相關(guān)產(chǎn)能了。

在中國(guó)，百度、阿里和騰訊都已經(jīng)開(kāi)始自研芯片，且已有或者即將洽談晶圓代工合作伙伴。

結(jié)語(yǔ)

以上這些芯片增量，主要依靠晶圓代工廠生產(chǎn)制造。未來(lái)幾年，隨著市場(chǎng)的逐步回暖、技術(shù)的進(jìn)步迭代，以及應(yīng)用需求的增加，晶圓代工產(chǎn)業(yè)很可能迎來(lái)又一個(gè)發(fā)展黃金期。
責(zé)任編輯：tzh