解析中國(guó)芯片設(shè)計(jì)廠商的轉(zhuǎn)變

從2019年下半年開(kāi)始，由于市場(chǎng)對(duì)5G相關(guān)芯片和TWS藍(lán)牙芯片需求的不斷增加，使得晶圓廠的產(chǎn)能出現(xiàn)了供不應(yīng)求的情況。

到了2020年以后，首先是突如其來(lái)的疫情，讓部分依賴進(jìn)口的原材料出現(xiàn)不同程度緊缺，這在一定程度上影響了芯片的出貨。而到了2020年下半年，在疫情有所控制的情況下，隨著下游市場(chǎng)的復(fù)蘇，使得本應(yīng)平均在全年的芯片需求集中在下半年爆發(fā)了出來(lái)，CIS、電源管理芯片、汽車芯片等相繼出現(xiàn)了缺貨的情況。另外，貿(mào)易環(huán)境的變化也使得晶圓代工廠在某段時(shí)間集中對(duì)個(gè)別芯片設(shè)計(jì)廠商進(jìn)行供貨，這也擠壓了其他芯片廠商的產(chǎn)能。

在芯片短缺的影響下，漲價(jià)、減產(chǎn)等一系列連鎖反應(yīng)隨之而來(lái)。這也逼得芯片設(shè)計(jì)廠商開(kāi)始重視審視芯片制造。

垂直分工模式成就芯片設(shè)計(jì)廠商

從半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的長(zhǎng)河中看，最早發(fā)展半導(dǎo)體業(yè)務(wù)的廠商都無(wú)一例外地都采用了IDM模式。這種模式將設(shè)計(jì)、制造等環(huán)節(jié)協(xié)同優(yōu)化，有助于充分發(fā)掘技術(shù)潛力，并能條件率先實(shí)驗(yàn)并推行新的半導(dǎo)體技術(shù)，進(jìn)而擴(kuò)大他們?cè)诋a(chǎn)業(yè)中的優(yōu)勢(shì)。

而后，隨著更多的應(yīng)用場(chǎng)景出現(xiàn)，市場(chǎng)需要更多的芯片來(lái)支持，因此，半導(dǎo)體制造規(guī)模效應(yīng)的凸顯。但同時(shí)要技術(shù)和擴(kuò)產(chǎn)的提升，需要大筆資金的投入，這也使得IDM模式下的廠商擴(kuò)張難度加大。此時(shí)，垂直分工模式成為了行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，晶圓代工廠順勢(shì)而起。

從維基百科上所記錄的數(shù)據(jù)中看，按照銷售額計(jì)算，晶圓代工的代表——臺(tái)積電從2011年開(kāi)始擠進(jìn)了全球十大半導(dǎo)體企業(yè)榜單中。

恰逢此時(shí)，消費(fèi)電子產(chǎn)品市場(chǎng)爆發(fā)，晶圓專業(yè)代工廠商降低了IC產(chǎn)業(yè)的進(jìn)入門(mén)檻，激發(fā)了上游IC設(shè)計(jì)廠商的爆發(fā)，以及產(chǎn)品設(shè)計(jì)和應(yīng)用的創(chuàng)新，繼而加速了IC產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)應(yīng)用周期，大規(guī)模拓展了下游IC產(chǎn)品應(yīng)用。

受惠于垂直分工的這種優(yōu)勢(shì)，F(xiàn)abless廠商的身影也開(kāi)始頻繁地出現(xiàn)在了全球十大半導(dǎo)體的榜單中。從上圖便可以看出，2011年以后，高通、博通、英偉達(dá)等芯片設(shè)計(jì)公司的出現(xiàn)，表明垂直分工的發(fā)展模式在半導(dǎo)體領(lǐng)域中取得了巨大成功。此外，根據(jù)方正證券陳航所發(fā)布的2020全球半導(dǎo)體漲幅排名的榜單當(dāng)中，漲幅排名居于前排的幾乎都是Fabless廠商。

芯片設(shè)計(jì)廠商的成功離不開(kāi)晶圓代工廠的支持，但他們所要面臨的一部分挑戰(zhàn)也源于晶圓代工廠，即隨著5G、AloT的發(fā)展，芯片設(shè)計(jì)廠商要面臨著新一輪的市場(chǎng)變革，而搶占先進(jìn)則是他們擴(kuò)大優(yōu)勢(shì)的一個(gè)方式。但在垂直分工的模式下，芯片設(shè)計(jì)廠商的數(shù)量早已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了晶圓代工廠商的數(shù)量，伴隨著新一輪芯片需求市場(chǎng)的爆發(fā)，晶圓代工廠的產(chǎn)能自然就出現(xiàn)了供不應(yīng)求的情況。于是，如何拿到更多的產(chǎn)能，成為了這些芯片設(shè)計(jì)廠商共同的話題。

在這種情況下，芯片設(shè)計(jì)廠商為保障產(chǎn)能，開(kāi)始玩起了“復(fù)古”。

無(wú)晶圓廠上演“文藝復(fù)興”

就目前市場(chǎng)情況來(lái)看，受困于晶圓代工產(chǎn)能短缺的難題，已經(jīng)有不少芯片設(shè)計(jì)廠打起了晶圓廠的主意。但跟過(guò)去自己建廠不一樣，他們嘗試用設(shè)備投資，換取晶圓廠產(chǎn)能。

以聯(lián)發(fā)科為例，在過(guò)去的一年當(dāng)中，在5G手機(jī)芯片以及物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)帶動(dòng)下，聯(lián)發(fā)科全年?duì)I收將首次超過(guò)100億美元。而2020年作為5G商用化的元年，該類芯片的使用還處于初期，未來(lái)隨著5G芯片的下沉，會(huì)有越來(lái)越多的消費(fèi)電子采用這類芯片，這也是全面布局中高低端手機(jī)芯片的聯(lián)發(fā)科的成長(zhǎng)機(jī)會(huì)。作為一家Fabless廠商，為確保晶圓代工產(chǎn)能無(wú)虞，不影響他們自己的芯片出貨，聯(lián)發(fā)科曾于2020年11月斥資16.2億元新臺(tái)幣向科林研發(fā)（Lam Research）、佳能株式會(huì)社，以及東京威力科創(chuàng)等設(shè)備廠購(gòu)買(mǎi)晶圓制造設(shè)備，并將這些設(shè)備租給力晶集團(tuán)旗下晶圓代工廠力積電使用。

此外，汽車芯片產(chǎn)能的短缺，也在行業(yè)內(nèi)引起了軒然大波。德國(guó)供應(yīng)商大陸集團(tuán)（Continental）在一份聲明中也表示：“對(duì)晶圓廠的未來(lái)投資將至關(guān)重要，這可以讓汽車行業(yè)將來(lái)避免此類供應(yīng)鏈的動(dòng)蕩?！?/p>

除了上述廠商以外，原本一些已經(jīng)轉(zhuǎn)向Fablite模式廠商，因?yàn)槭艿饺必浐托枨蟊┰龅挠绊?，也不得不選擇重新投資晶圓廠。在談及這類廠商之前，先讓我們來(lái)看一看Fablite模式是什么。

Fablite模式由IDM演變而來(lái)，是企業(yè)為了減少投資風(fēng)險(xiǎn)的一種策略，也是目前全球半導(dǎo)體業(yè)中盛行的一種運(yùn)營(yíng)模式。簡(jiǎn)而言之，F(xiàn)ablite是IDM公司在垂直分工的影響下，誕生的一種新模式，即一部分產(chǎn)品在自己的工廠中生產(chǎn)，另外一部分則采用委外代工，以這種方式來(lái)減輕建廠擴(kuò)產(chǎn)所帶來(lái)的成本壓力，使他們自己能夠?qū)①Y金投向技術(shù)研發(fā)。

根據(jù)IC insights的數(shù)據(jù)來(lái)看，自2009年以來(lái)全球已關(guān)閉或改建的晶圓廠有100座。這種情況的背后，有相當(dāng)一部分原因是IDM轉(zhuǎn)向了Fablite。

而在全球芯片產(chǎn)能緊缺的情況下，這些擁有芯片制造能力的廠商也開(kāi)始投資被他們“忽視多年”的晶圓廠，擁有晶圓廠的他們舉起了“晶圓復(fù)興”的大旗。

根據(jù)相關(guān)報(bào)道顯示，英飛凌曾表示，他們將加大對(duì)2021年新產(chǎn)能的投資，從2020年的11億歐元增加至15億歐元（約合18億美元），其中，奧地利Villach將生產(chǎn)12英寸晶圓。

索尼作為CIS領(lǐng)域的龍頭企業(yè)，在2020年當(dāng)中也有擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃。根據(jù)相關(guān)消息報(bào)道，索尼計(jì)劃到2021年3月，將其影像傳感器產(chǎn)能將增加到每月13.8萬(wàn)塊，并在日本長(zhǎng)崎建設(shè)新工廠，以持續(xù)擴(kuò)大產(chǎn)能。

此外，還有相關(guān)報(bào)道指出，供應(yīng)鏈傳出，三星LSI委由聯(lián)電采用28納米制程代工量產(chǎn)的ISP，目前月產(chǎn)能約為4萬(wàn)片，欲提高1.5萬(wàn)片，為取得產(chǎn)能保障，三星有意投資聯(lián)電的資本支出。

除此之外，英特爾去年釋放的或?qū)⒖紤]委外代工的消息，或許也可以視作是對(duì)晶圓代工廠商的另類支持。

中國(guó)芯片設(shè)計(jì)廠商的轉(zhuǎn)變

在全球半導(dǎo)體運(yùn)營(yíng)模式發(fā)生轉(zhuǎn)變的同時(shí)（2010年前后），半導(dǎo)體市場(chǎng)也出現(xiàn)了變化。根據(jù)SIA發(fā)布的Factbook 2020報(bào)告中顯示，2001年，隨著電子設(shè)備生產(chǎn)轉(zhuǎn)移到亞太地區(qū)，亞太市場(chǎng)的銷售額超過(guò)了所有其他地區(qū)。從那以后，它的規(guī)模成倍增長(zhǎng)——從398億美元到2019年的2580億美元。到目前為止，亞太地區(qū)最大的單一國(guó)家市場(chǎng)是中國(guó)，占亞太市場(chǎng)的56%，占全球市場(chǎng)的35%。

在這種市場(chǎng)的推動(dòng)下，半導(dǎo)體也逐漸成為了中國(guó)第一大宗進(jìn)口產(chǎn)品類別。這種情況也受到了我國(guó)的重視。恰逢此時(shí)垂直分工模式席卷了全球半導(dǎo)體行業(yè)，乘著這股風(fēng)潮，也出現(xiàn)了一批本土芯片設(shè)計(jì)廠商。

尤其是在這兩年，貿(mào)易環(huán)境發(fā)生改變的情況下，本土半導(dǎo)體的發(fā)展受到了空前的重視。根據(jù)2020 ICCAD的數(shù)據(jù)顯示，2020年中國(guó)芯片設(shè)計(jì)廠商達(dá)2218家，比去年的1780家多了438家，數(shù)量增長(zhǎng)了24.6%。

龐大的中國(guó)芯片設(shè)計(jì)市場(chǎng)，卻沒(méi)有那么多的晶圓代工廠或者OSAT來(lái)支持，尤其是在國(guó)際半導(dǎo)體廠商均與頭部代工廠建立了多年的合作關(guān)系的情況下，規(guī)模相對(duì)較小的本土芯片設(shè)計(jì)廠商很難拿到產(chǎn)能。再加上，有些芯片廠商的產(chǎn)品，只有在自己的產(chǎn)線下，才更具競(jìng)爭(zhēng)力。

因此，除了晶圓代工廠擴(kuò)產(chǎn)外，本土芯片設(shè)計(jì)廠商也開(kāi)始投資前后道工廠。

CIS是本土廠商發(fā)展不錯(cuò)的一個(gè)領(lǐng)域，也是缺產(chǎn)能的一大領(lǐng)域。為了解決這個(gè)問(wèn)題，致力于CIS的格科微開(kāi)始嘗試向制造進(jìn)軍。根據(jù)相關(guān)報(bào)道顯示，格科微將投資22億美金，擬在臨港新片區(qū)投資建設(shè)“12英寸CIS集成電路特色工藝研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目”。根據(jù)格科微所公布的招股書(shū)的內(nèi)容上看，格科微是希望通過(guò)建設(shè)部分12英寸BSI晶圓后道產(chǎn)線、12英寸晶圓制造中試線、部分OCF制造及背磨切割產(chǎn)線等多種舉措，實(shí)現(xiàn)模式的轉(zhuǎn)變。

格科微在其招股書(shū)中表示，通過(guò)自建部分12英寸BSI晶圓后道產(chǎn)線，公司能夠有力保障12英寸BSI晶圓的產(chǎn)能供應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵制造環(huán)節(jié)的自主可控，在產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同、產(chǎn)品交付等多方面提升公司的市場(chǎng)地位；自建12英寸晶圓制造中試線能夠縮短公司在高階產(chǎn)品上的工藝研發(fā)時(shí)間，提升公司的研發(fā)效率，快速響應(yīng)市場(chǎng)需求；自建部分OCF制造及背磨切割產(chǎn)線能夠保障公司中低階產(chǎn)品的供應(yīng)鏈安全，與現(xiàn)有供應(yīng)商形成互補(bǔ)，在上游產(chǎn)能供應(yīng)緊缺時(shí)保障中低階產(chǎn)品的穩(wěn)定交付。

思特威與晶合（晶合原本是專注于顯示屏幕驅(qū)動(dòng)的12吋晶圓代工廠）之間的合作，也是國(guó)內(nèi)CIS芯片設(shè)計(jì)企業(yè)尋求轉(zhuǎn)變的另外一個(gè)案例。據(jù)悉，兩者將針對(duì)多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用來(lái)共同打造CMOS圖像傳感器技術(shù)平臺(tái)。

總結(jié)

從這波缺貨潮中看，由于5G以及人工智能的浪潮對(duì)芯片的依賴度加大，帶動(dòng)了芯片的增長(zhǎng)。而這些市場(chǎng)所蘊(yùn)藏的潛力又被視為是可以改變目前的半導(dǎo)體格局，因而，加劇了半導(dǎo)體廠商之間的競(jìng)爭(zhēng)。在多年垂直分工模式的影響下，集中式的產(chǎn)能需求為晶圓代工廠帶來(lái)了產(chǎn)能上的壓力，這種壓力也逐漸轉(zhuǎn)化成為了芯片設(shè)計(jì)廠商的新的競(jìng)爭(zhēng)點(diǎn)。而加緊擁抱晶圓廠，則變成了芯片設(shè)計(jì)廠商為保障產(chǎn)能的一種方式。

但是，對(duì)于大型的Fabless廠商，無(wú)論是與晶圓廠談產(chǎn)能，還是以投資換產(chǎn)能，他們足夠的實(shí)力和底氣。然而對(duì)于規(guī)模較小且拿不到產(chǎn)能的設(shè)計(jì)廠商來(lái)說(shuō)，如何在缺貨的情況下讓公司保持競(jìng)爭(zhēng)力，是一個(gè)值得多方深入思考的問(wèn)題。
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