芯片缺货的影响正沿着产业链向上游传导。4 月 23 日,据央视财经报道,不少国内家电厂商担心长期依赖海外芯片会遭遇断供风险,开始尝试使用国产芯片,整个市场处于供不应求状态,国内芯片厂商纷纷宣布涨价。报道称,深圳一家微控制芯片企业的负责人介绍,今年以来小家电微控制芯片订单一直爆满,市场需求爆发了将近 10 倍的增长,目前接到的订单已经超过 3 亿颗。
订单井喷只是表层,决定国产替代能走多远的是上游的制造设备与材料:晶圆以及封装资源紧缺且费用上涨,已让部分厂商不得不放弃订单;台积电、三星、SK 海力士几乎同时宣布扩产、组建设备团队。4 月 22 日亮相的龙芯 3A5000 用上了完全自主的指令系统架构 LoongArch,4 月 26 日深圳又拿出针对 5G 网络设备芯片的攻关资助方案,但光刻胶这类材料的自给率短板同样清晰。

缺货向下传导:订单爆满,涨价与弃单同时出现
据央视财经报道,这家深圳企业的负责人表示,虽然订单很多,但受晶圆以及封装资源紧缺且费用大幅上涨影响,很多公司产能一时跟不上,不得不放弃一些订单。供需错配也反映在价格上:国内微控制芯片厂商灵动微电子、瑞芯微先后宣布,自 4 月 1 日起对芯片产品价格进行不同程度的调涨;瑞纳捷半导体、敏矽微电子等厂商也先后发布涨价通知函。
这种紧张会持续多久,产业链的判断并不乐观。英特尔 CEO Pat Gelsinger 近日称,全球芯片供应短缺的局面可能还会持续两年时间,在更多产能上线满足芯片需求前,供应受限的局面将会继续。对国产芯片厂商来说,这既是替代窗口,也是交付能力的考验:订单来得快,产能却要按晶圆厂和封测厂的排期一点点挤出来。
全球同步扩产:设备与人才成了争夺对象
上游扩产的动作在 4 月中下旬密集披露。台积电发言人 Nina Kao 在电邮中称,该公司在亚利桑那州的项目位列美国历史上最大的外国直接投资行列。该项目 2020 年 5 月宣布,将利用 5nm 技术进行晶圆制造,每月产能 20000 个半导体晶圆,直接创造 1600 多个专业职位,计划 2021 年开始建设、2024 年开始目标生产,2021 年至 2029 年总支出约为 120 亿美元。
存储厂商的节奏同样密集。三星平泽市晶圆加工厂的第二条生产线 P2 预计于 2021 年 6 月初完成建设,将用于制造 V-NAND 闪存颗粒,官方称将于 2021 年下半年投产;SK 海力士则在内部组建了晶圆厂设备研发团队,由一名执行副总裁领导并直接向公司产品与生产总裁汇报,研究电路、工艺、设备的数据信号处理及测量系统。设备甚至直接成了交易品:据英文媒体报道,三星电子计划向联华电子出售 400 套晶圆厂设备,安装在联电尚未投产的 P6 工厂,该工厂计划 2023 年大规模量产,采用 28nm 工艺生产图像传感器和显示驱动芯片,目标是每月 27000 片晶圆的产能。
制程排期也在同步上调。产业链消息人士透露,台积电从二季度开始将提高 5nm 工艺产出,月产能年底最多提升至 15 万片晶圆。扩产的另一面是脆弱:4 月 15 日,台积电南科 Fab14 P7 厂区因超高压变电所电缆异常停电,该厂区主要生产车用电子芯片,业界预估有 3 万片晶圆受影响、损失金额在 10 亿新台币以内,联电南科 12 英寸厂也受波及而压降。
龙芯 LoongArch:自主指令集架构走到台前
在处理器架构这一环,国产厂商给出了阶段性的答案。4 月 20 日,2021 中国国际清洁能源博览会在北京开幕,即将发布的龙芯 3A5000 国产 CPU 在博览会上亮相。这款芯片搭载了龙芯中科 4 月 15 日发布的新一代自主指令系统架构 LoongArch;龙芯中科工作人员表示,该 CPU 预计将于今年 5 月或 6 月发布,发布地点为国家会议中心。
按龙芯中科的介绍,LoongArch 包括基础架构部分和向量指令、虚拟化、二进制翻译等扩展部分,近 2000 条指令,不包含 MIPS 指令系统,具有完全自主、技术先进、兼容生态三方面特点。目前支持该架构的龙芯 3A5000 处理器芯片已经流片成功,基于新架构的完整操作系统已在 3A5000 计算机上稳定运行,二进制翻译系统也已可以演示运行其他主流指令系统的复杂应用。
材料补课:光刻胶自给率不足 5% 的现实
与设计和制造相比,材料是更沉默的一环。光刻胶是一种对光敏感的有机混合物,用于微细图形加工,其质量直接影响芯片良率;按用途可分为半导体、显示面板和 PCB 三类,其中半导体光刻胶技术难度最高。这个市场高度集中:根据法国市场调研公司 ReportLinker 的数据,2019 年全球光刻胶市场中 PCB、显示面板和半导体领域分别占 23.3%、27.8% 和 21.9%。
龙头格局进一步说明了难度。全球半导体光刻胶主要由东京应化(TOK)、信越化学、日本合成橡胶(JSR)、住友化学等日本公司和美国的陶氏化学供应,总共占据超过 85% 的市场份额,能供应 EUV 光刻胶的只有 JSR、TOK、信越化学三家。国内光刻胶产业发展并不均衡,半导体光刻胶产值份额仅占 2%,PCB 光刻胶独占 94%;截至 2019 年,中国 I/G 线光刻胶自给率为 20%,KrF 光刻胶自给率不足 5%。
国产玩家已经在几个方向上补位,但体量仍然很小。晶瑞股份的 I 线光刻胶近年开始向中芯国际等企业供货,高端 KrF 光刻胶完成中试;南大光电 2020 年 12 月国内首条 ArF 光刻胶产线投产;上海新阳购买了 3 台二手光刻机并投资 7.32 亿元用于 ArF、KrF 光刻胶研发。短板同样明显:晶瑞股份光刻胶及配套材料仅占 2020 年营收的 17.52%,容大感光该业务营收占比仅为 4.66%,验证周期长、下游厂商不愿引入新玩家,也让国产材料很难快速上量。
政策与大基金:钱正在投向哪里
政策端在 4 月下旬同样在加码。4 月 26 日,深圳发布《加快推进 5G 全产业链高质量发展若干措施(公开征求意见稿)》,拟重点突破 5G 网络设备芯片,鼓励企业围绕基站基带芯片、基站射频芯片、光通信芯片、服务器 CPU 等关键元器件开展技术攻关,参与面上、重点和重大项目的资助金额分别最高不超过 500 万、1000 万、3000 万元;意见稿还提出连续 5 年每年投入 10 亿元支持 5G 产业发展。
国家级资本的动作则是另一种信号。港交所文件显示,国家大基金在 4 月 9 日、12 日合计减持中芯国际港股 1 亿股,持股比例由 9.62% 降至 8.93%,共套现 25.8 亿港元;2021 年开年至今已有 9 只芯片股发布大基金减持进展,减持原因被描述为“投资资金安排”“收回投资成本”等。按 2014 年成立时“五年投资期、五年回收期”的规划,大基金目前正处于回收期,二期的投向则包括刻蚀机、薄膜设备、测试设备和清洗设备,以及光刻机等核心设备。

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