缺芯：后疫情时代芯片行情深度剖析

仔细分析这轮短周期戏剧性变化，可以发现有明确规律可循，导致一年半以来缺芯情况的原因可以总结为三点。

（1）原因一，供给端不足

从图1清晰可见行业的周期性变化轨迹，2019年以来行业处于弱增长趋势，整体产能扩张由于下游需求增长不足而缺乏动力。考虑产能环节里晶圆制造领域扩产15-18个月兑现周期，映射到生产端就是2020年全年相比2019年产能增长极少，一旦需求端显著增长便会导致产能不足。

图1 全球IC产业规模

图2展示全球晶圆产能数据及地域分配。从地域角度看，亚太是最主要的生产供给地，尤其是台湾一地占据了全球代工市场接近三分之二份额，台积电更是在规模、客户层次、顶尖技术上遥遥领先于其他企业，成为苹果、高通等头部设计企业的代工首选。

日韩主要是以IDM生产为主，长处在消费电子、内存以及汽车电子等领域，其中三星LSI有部分产能对外提供代工服务。

中国大陆有中芯国际和华宏等企业提供代工服务，制程以成熟制程为主，暂无能力提供7nm以下制程。

北美Intel是以IDM为主，具备领先工艺，后继会逐步切入代工领域，格罗方德提供的代工规模偏小，其他企业均为IDM模式。欧洲主要是传统的汽车电子IDM偏多。

从总体数据可见，2020年相比2019年6英寸产能基本没有变化，8英寸产能增长约4.6%，12英寸产能增长6.2%。考虑到这些数据包含了IDM企业以及代工企业，其中IDM产能无法相互共享，实际上增加的有效产能会更少。

考虑部分领域芯片产能挤兑导致晶圆厂有强烈的取消折扣/涨价动力，但8英寸成熟产能晶圆厂扩张意愿相对不强烈，12英寸多采用新建工厂方式，扩张周期较长以至远水不解近渴，整体产能增长速度低于需求增长速度，再叠加自然灾害、疫情、台湾水电等多因素造成的离散型风险，整体供应侧紧张程度非常明显。

图2 全球晶圆制造产能分布（IDM + Foundry）

（2）原因二，新需求爆发

疫情爆发以来各国政府均发力货币政策刺激经济发展，新能源汽车和5G成为非常重要的落脚点。以新能源汽车为例，相比传统汽车，新能源汽车在智能化、娱乐化、网联化上均有极大发展和进步，多摄像头，超大屏基本成了标配，单车芯片用量是传统汽车需求的4-5倍。另外，由于各国政府补贴带来的新能源汽车渗透率快速增长，叠加汽车IC领域产能封闭性（IDM占比高），这个市场成为缺芯最为夸张的领域。，一度出现知名品牌汽车厂家在贸易市场高价购买芯片以避免停工的状态。

5G领域也成为了新增量的另外一个典型支点，相比传统4G手机，5G单手机支持频段数显著增加，也就导致射频前端RFFE领域芯片用量提升。另外，由于主芯片集成度增加带来功耗管理新要求，电源管理集成电路PMIC芯片的用量也会显著提升。叠加5G渗透率从2020年开始快速提升，这块的总需求也带来明显增量。这些增量都会对产能带来显著挑战，成为缺芯的重要原因之一。

（3）原因三，供需两端配置的短板效应

计算机、通信、消费电子、汽车、工业应用是芯片下游应用的五大核心场景。其中2020年疫情带来的远程办公和在线学习成为常态，这极大的刺激了用户端笔电的销量以及云端服务器的需求量。从图3数据可见，疫情以后笔记本电脑的销售出现爆发式增长，2020年增长29%，2021年同比增长24%，这些需求的变化也直接带来了对应的芯片数量需求爆发性增长。

从笔记本上芯片组成看，每台笔电需要对应电源管理集成电路PMIC、显示驱动芯片DDIC、CPU/GPU、内存芯片、Audio芯片、WLAN芯片等多种需求。见表1笔电芯片规格列表。

其中PMIC主要涉及28nm-90nm的12英寸及130nm-180nm的8英寸，整体制程都非常紧俏；其他涉及8英寸规格的芯片需要同手机PMIC、MCU、手机DDIC、汽车电子芯片等争夺产能，就使得芯片整体出货上出现一定的短板，主芯片能够保持供应，但个别制程的小芯片不足，这就影响了芯片和产品的齐套性，成为木桶装水里面的短缺环节。短缺环节的存在会影响整体下游产品的出货，带来市场上缺芯紧张。

备注：LDDI（Large Size Panel Display Driver IC，大尺寸面板显示驱动芯片）、SDDI（Small Size Panel Display Driver IC，小尺寸面板显示驱动芯片）、TDDI（Touch and Display Driver Integration，触控与显示驱动集成芯片）

（1）芯片企业经营状况

在极度缺芯行情下，相关链条企业业绩不断创造新高，成为整体行业景气度提升的重要支点。晶圆代工领域当仁不让的成为核心受益环节，从图4可见全球晶圆代工企业分布信息（营收维度），中国台湾地区以63.5%比例占据了全球绝对领导地位，其中台积电（TSMC）贡献了绝大多数，世界先进（VIS）和力积电（PSMC）也有所表现。

韩国的代工产能主要是三星提供，同时东部高科也有少量产能。

大陆的代工产能主要源自中芯国际（SMIC）和华虹且在积极扩张产能中，北美的企业主要来自格罗方德（GF）和Intel（逐步介入代工领域）。

从整体分布看，台、陆、韩三足鼎立的趋势较为明显。不同地区均有自己的代表性企业和工艺特点，形成不同的能力组合。但不管怎么划分，TSMC作为代工领域绝对龙头的地位是不可动摇的，而且在未来的多年内看不到被挑战的迹象。

详细分析晶圆代工领域的绝对龙头台积电数据，图5可见2016年-2019年营收利润增长极为缓慢，但从2020年开始进入快车道。2020年相比2019年营收增长25%，2021年在2020年基础上增长了18.5%。考虑TSMC庞大的体量，这种增速难能可贵。

从另一个维度晶圆出货量统计看。图6可见2020年、2021年晶圆出货同比增长分别是23.1%、14.4%，对应的成长比例慢于营收增长，也就是晶圆销售单价有提升，主要是单价较高的先进制程占比有提升导致。

如果把TSMC和同行的二三线企业进行对比，参考2021年Q4毛利率，TSMC、UMC、SMIC、HHG的毛利分别是52.7%、36.8%、33.1%和27.1%，高技术制程带来的高投入要求，维持较高的毛利能力。

（2）芯片企业应对缺芯举措

同时行业景气度高企也催生了所有晶圆制造企业的扩产计划，无论是IDM（Integrated Device Manufacture，集芯片设计、制造、封装、测试和销售等多产业链环节于一体）还是Foundry（代工厂）。以TSMC为例，2020年-2022年的资本支出为181亿、300亿、430亿美金，增长速度非常显著。

除了TSMC外，其他的晶圆代工企业和IDM企业也有着类似的资本支出扩张计划，其中相当一部分会落在产能提升上。这些企业启动的积极产能扩张计划取得一定成效，考虑产能释放速度，对应数据有一定滞后性。但是由于大家对未来不确定性的判断，总体12英寸产能扩张上较为激进，8英寸相对投入较少。

图7中IC insight数据列出了2020年全球新增10座12英寸晶圆厂信息，可见绝大多数为IDM新建工厂，属于Foundry只有TSMC在台湾的两座工厂。

考虑2020年开始的缺芯浪潮，2021年的产能扩展更加激进。SEMI数据显示，全球半导体制造商将在2021年底前开始建设19座新的高产能晶圆厂，并在2022年再开工建设10座，包括通信、计算、医疗保健、在线服务和汽车等领域。中国和中国台湾地区将在新晶圆厂建设方面处于领先地位，各有8个，其次是美洲有6个，欧洲/中东有3个，日本和韩国各有2个。

其中，生产12英寸（300毫米）晶圆的晶圆厂占15个，另将有7个晶圆厂开始建设，计划在两年内建造的其余7座将是4英寸（100毫米）、6英寸（150毫米）和8英寸（200毫米）晶圆厂。这29座晶圆厂每月可生产多达260万片晶圆（8英寸折算）。

在2021年和2022年开始建设的29座晶圆厂中，有15座是晶圆代工厂，月产能为3万至22万片（8英寸折算）。内存部门将在两年内开始建设四个晶圆厂。这些设施将拥有更高的产能，每月可生产10万至40万片晶圆。

2021开始建造新晶圆厂的半导体制造商中，许多制造商要到2023年才会开始安装设备，因为在破土动工后需要长达两年的时间才能达到这一阶段，不过有些制造商最早可能会在明年上半年开始安装设备。初步预测2022年有10座高产能晶圆厂开工建设，但随着芯片制造商宣布新设施建设，这一数字可能会继续攀升。

参考图8数据，在IDM和Foundry厂家努力扩张产能后，预测2022年总体的晶圆产能相比2021年会有显著提升。其中内存占据了约41%的产能，基本都是IDM模式；晶圆代工厂占据总体产能的35%；排在再后面的模拟芯片、Logic（ASIC、FPGA、DDIC）等。不同的产能分配体现了不同下游应用在行业的占比需求。

（3）缺芯情况未来展望

伴随着产能扩张落地，始于2020年Q3的缺芯行情从2022年开始会有所缓解，从全局性的缺芯变成部分场景短缺、部分场景不缺，从所有制程都紧张变成成熟制程更紧张，从12英寸8英寸都缺变成8英寸更紧缺。相信伴随着行业周期上涨带来的扩产以及需求重构，芯片紧缺的情况到2022年H2会有显著缓解。不同制程产能紧俏程度预测参考表2所示。

表2 不同制程产能紧俏程度预测