隨著半導(dǎo)體制程向著更先進(jìn)、更精細(xì)化方向發(fā)展，不同節(jié)點(diǎn)范圍和玩家的邊界越來(lái)越明顯。其中，最先進(jìn)制程玩家只剩下臺(tái)積電、三星和英特爾這3家，而在10年前，至少有7家在專注于當(dāng)時(shí)最先進(jìn)制程的投資和研發(fā)。而在成熟制程方面，也是在近些年才被業(yè)界特別提及的，早些年，特別是在14nm量產(chǎn)之前，先進(jìn)制程與成熟制程之間的差別并沒(méi)有今天這么大，相應(yīng)的玩家也不像今天這么“割裂”，特別是在邏輯芯片生產(chǎn)領(lǐng)域，當(dāng)下，專注于成熟制程的廠商特點(diǎn)愈加突出。

上周，IC Insights發(fā)布了《2020-2024年全球晶圓產(chǎn)能》報(bào)告，該報(bào)告指出，半導(dǎo)體界對(duì)于不斷縮小晶體管幾何尺寸有著強(qiáng)烈的動(dòng)機(jī)，因?yàn)檫@樣做有很多好處，如更高的速度、更低的功耗、更低的單位面積成本等。但是，有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)收益遞減的問(wèn)題，這就使得很多芯片設(shè)計(jì)人員和企業(yè)越來(lái)越懷疑高投入是否值得，特別是10nm以下制程技術(shù)相關(guān)的設(shè)備成本已經(jīng)飆升至許多晶圓廠無(wú)法承受的地步。而且，微縮帶來(lái)的成本優(yōu)勢(shì)也已經(jīng)不再像以前那樣明顯了。

另外，設(shè)計(jì)難題（例如，繼續(xù)縮小DRAM和NAND閃存單元的體積）阻礙了IC行業(yè)使用多年的微縮方法，而更復(fù)雜的邏輯芯片（如微處理器，ASIC，FPGA等）也在這方面面臨更多挑戰(zhàn)。

總之，IC Insights認(rèn)為，隨著芯片特征尺寸微縮速度持續(xù)放緩，芯片設(shè)計(jì)人員也發(fā)現(xiàn)越來(lái)越難以證明較高的成本能得到合理的回報(bào)。因此，先進(jìn)與成熟制程之間的利弊愈加明確，不同公司所采用的制程也愈加有針對(duì)性。這就使得各種制程都有展現(xiàn)各自優(yōu)勢(shì)的空間。

在這樣的發(fā)展趨勢(shì)下，按照IC Insights的統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè)，各種半導(dǎo)體制程的市占率正向著相對(duì)更加均衡的方向發(fā)展。

在2019年，10nm以下先進(jìn)制程的市占率僅為4.4%，而到2024年，其比例將增長(zhǎng)到30％。在該時(shí)間段內(nèi)，10nm -20nm制程的市占率將從38.8%，下降到26.2%；20nm-40nm制程的市占率將從13.4%，下降到6.7%；不過(guò)，從該統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè)來(lái)看，40nm以上成熟制程的比例在這些年當(dāng)中沒(méi)有出現(xiàn)明顯變化。

總體來(lái)看，到2024年，10nm以下，10nm -20nm，以及40nm以上制程各占市場(chǎng)約三分之一，到時(shí)將呈現(xiàn)出三分天下的格局。

最先進(jìn)制程強(qiáng)勢(shì)增長(zhǎng)

10nm以下的先進(jìn)制程呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，如圖所示，2020年市占率為10％，2022年的預(yù)測(cè)值就超過(guò)了20％，并在2024年增加至全球產(chǎn)能的30％。市場(chǎng)主要驅(qū)動(dòng)力是7nm，以及今年剛量產(chǎn)的5nm，還有將于2022年量產(chǎn)的3nm（臺(tái)積電和三星都宣布在2022年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)）。

5nm方面，臺(tái)積電先于三星量產(chǎn)，并拿下了蘋(píng)果和華為海思這兩大客戶，本來(lái)今年的產(chǎn)能是比較吃緊的，但TrendForce集邦咨詢認(rèn)為，由于受到華為禁令影響，2020年初才量產(chǎn)的5nm制程僅剩蘋(píng)果一家客戶，即便蘋(píng)果積極導(dǎo)入自研Mac CPU，其總投片量仍難以完全彌補(bǔ)海思空缺的產(chǎn)能，導(dǎo)致5nm產(chǎn)能利用率在今年下半年落在85%~90%之間。不過(guò)，到2021年，除了蘋(píng)果持續(xù)以5nm+生產(chǎn)A15 Bionic外，AMD 5nm Zen 4架構(gòu)產(chǎn)品也將開(kāi)始小量試產(chǎn)，到時(shí)候，臺(tái)積電5nm產(chǎn)能利用率有望維持在85~90%。

另外，TrendForce表示，2021年底至2022年，聯(lián)發(fā)科、英偉達(dá)和高通都有5nm/4nm產(chǎn)品量產(chǎn)計(jì)劃，加上AMD Zen4架構(gòu)的放量，以及英特爾CPU委外生產(chǎn)預(yù)估將于2022年采用5nm制程，龐大的需求量促使臺(tái)積電著手進(jìn)行5nm擴(kuò)產(chǎn)。另外，蘋(píng)果在2022年持續(xù)采用4nm生產(chǎn)A16處理器的可能性相當(dāng)高，屆時(shí)不排除臺(tái)積電將進(jìn)一步把5nm產(chǎn)能再擴(kuò)大。

三星方面，英偉達(dá)Hopper架構(gòu)Geforce平臺(tái)GPU將持續(xù)委由三星代工，加上高通驍龍885及三星Exynos旗艦系列，可支撐三星5nm在2021年進(jìn)一步擴(kuò)產(chǎn)。雖然與臺(tái)積電相比，三星處于下風(fēng)，但由于具備5nm量產(chǎn)能力的只有這兩家廠商，所以三星依然會(huì)對(duì)今后幾年先進(jìn)制程市場(chǎng)發(fā)展做出很大貢獻(xiàn)。

7nm制程方面，臺(tái)積電已經(jīng)量產(chǎn)兩年多時(shí)間了，牢牢掌控著這部分市場(chǎng)。雖然5nm產(chǎn)能非常吸睛，但目前來(lái)看，臺(tái)積電營(yíng)收主力仍為7nm制程。不久前，該公司宣布截止到7月，其7nm良品芯片（good die）累計(jì)出貨量已超過(guò)10億顆。同時(shí)，臺(tái)積電優(yōu)化7nm制程后推出的6nm已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入生產(chǎn)階段，并采用EUV技術(shù)取代部份浸潤(rùn)式光刻掩模。蘋(píng)果、華為海思、高通、聯(lián)發(fā)科、AMD、賽靈思、英偉達(dá)、博通等均是臺(tái)積電7nm客戶，且客戶還在擴(kuò)展，如英特爾和特斯拉，都是臺(tái)積電潛在的7nm制程客戶。

目前，大部分客戶已經(jīng)大幅追加第四季7nm訂單，使得臺(tái)積電7nm產(chǎn)能滿載。

在過(guò)去兩年里，因客戶需求非常強(qiáng)烈，其產(chǎn)能得到快速提升，預(yù)估2020年7nm產(chǎn)能將是2018年的3.5倍。從近期臺(tái)積電的財(cái)報(bào)來(lái)看，7nm制程是其近兩個(gè)季度的主要營(yíng)收來(lái)源，分別貢獻(xiàn)了營(yíng)收的35%和36%。據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈消息人士透露，臺(tái)積電計(jì)劃將7nm制程工藝的月產(chǎn)能提升到13萬(wàn)片晶圓，并努力在年底提升至14萬(wàn)片。

10nm -20nm占比被壓縮

10nm -20nm制程市場(chǎng)占比本來(lái)是最大的，如圖所示，2019年接近40%，但隨著10nm以下先進(jìn)制程的崛起，10nm -20nm的市占率正在逐漸被蠶食。

該范圍內(nèi)的主力制程是16nm（主要由臺(tái)積電提供），14nm（主要由三星、英特爾和格芯提供），12nm（主要由臺(tái)積電和格芯提供），以及10nm（主要由臺(tái)積電、三星提供）。芯片種類主要是邏輯芯片和高性能的存儲(chǔ)芯片。

邏輯芯片主要以手機(jī)處理器，以及英特爾的CPU為代表，該部分市場(chǎng)較為成熟。

而采用10nm -20nm制程生產(chǎn)存儲(chǔ)芯片的，主要是行業(yè)三強(qiáng)：三星、SK海力士和美光，這部分市場(chǎng)正處于成長(zhǎng)期。在低于20nm的工藝中，韓國(guó)擁有66％的產(chǎn)能，與其他地區(qū)或國(guó)家相比，韓國(guó)的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)仍然明顯得多，這主要是得益于三星、SK海力士對(duì)高密度DRAM和3D NAND閃存的重視。

美光是除韓國(guó)存儲(chǔ)雙雄之外另一支強(qiáng)勁力量，該公司在10nm -20nm制程DRAM方面一直在積極投入。在今年5月舉行的線上存儲(chǔ)半導(dǎo)體國(guó)際學(xué)會(huì)--國(guó)際存儲(chǔ)半導(dǎo)體研討會(huì)（IMW 2020）上，美光公布了先進(jìn)DRAM量產(chǎn)的相關(guān)路線圖，相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，美光是以2019年1Z、2020年1α、2021年1β、2022年1γ、2023年1δ的形式（1Z、1α、1β和1γ等是10nm -20nm制程，具體數(shù)字根據(jù)不同公司的制程特點(diǎn)而略有不同），即“一年一代”的步驟量產(chǎn)先進(jìn)DRAM。一直以來(lái)，美光和三星一樣以“兩年一代”的形式量產(chǎn)先進(jìn)DRAM。然而，2019年以后，美光將方針改為了“一年一代”。這也從一個(gè)側(cè)面反應(yīng)出，雖然市占率被10nm以下先進(jìn)制程壓縮，但10nm -20nm制程依然具有強(qiáng)大的生命力和發(fā)展前景。

小眾的20nm-40nm市場(chǎng)

可以看出，20nm-40nm制程的市占率一直都比較低，且隨著時(shí)間的推移，將從13.4%，下降到6.7%，在幾大板塊中，降幅是最大的。

在20nm-40nm這一區(qū)間內(nèi)，主要有20nm，22nm，28nm和32 nm，而從性價(jià)比角度看，28nm無(wú)疑是最優(yōu)的，其它幾種制程節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用都比較有限。前些年，28nm的市占率還是比較高的，但隨著先進(jìn)制程的不斷更新，邏輯芯片制程大都采用20nm以下制程了，而存儲(chǔ)三巨頭也都在向10nm+領(lǐng)域拓展。與此同時(shí)，大量的模擬和功率芯片本就不需要先進(jìn)制程，可以看出，40nm以上成熟制程的市占率一直都比較穩(wěn)定。這些使得原本處在性價(jià)比最高的過(guò)渡制程節(jié)點(diǎn)區(qū)間內(nèi)的28nm，競(jìng)爭(zhēng)力逐漸減弱，市場(chǎng)份額也會(huì)不斷縮減。

穩(wěn)定的成熟制程

40nm以上的成熟制程，無(wú)論是180nm以下，還是180nm以上的，市占率都很穩(wěn)定。這也正是諸多晶圓代工廠長(zhǎng)期專注于成熟工藝，而不向先進(jìn)制程投入過(guò)多資本和精力的底氣所在，同時(shí)，也是格芯和聯(lián)電放棄最先進(jìn)制程的主要原因。無(wú)論先進(jìn)制程如何發(fā)展，未來(lái)，成熟制程工藝的市場(chǎng)依然會(huì)很廣闊，依然具有很好的投資價(jià)值。

結(jié)語(yǔ)

綜上，四大制程工藝板塊的市占率及其變化情況，從側(cè)面說(shuō)明了：為什么近幾年，在業(yè)內(nèi)不斷興建12英寸晶圓廠的同時(shí)，8英寸產(chǎn)能總是供不應(yīng)求，且一直沒(méi)有很好的解決辦法。大部分資本都投入到了20nm以下的先進(jìn)制程（以12英寸晶圓為主），而40nm以上成熟工藝（以8英寸晶圓為主）在很大程度上被忽略，而這部分的市場(chǎng)需求和市占率一直都很高。要解決如此龐大市場(chǎng)的供需問(wèn)題，恐怕短時(shí)間內(nèi)還是難以找出立竿見(jiàn)影的解決方案，因?yàn)橄嚓P(guān)晶圓廠，設(shè)備等投資巨大，且需要較長(zhǎng)的時(shí)間周期培育。今后幾年，成熟工藝芯片供不應(yīng)求的局面大概率還會(huì)持續(xù)下去。
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