晶圓代工迎來新的發展黃金期

近期，以台積電為代表的幾大晶圓代工廠備受關注，原因在於它們2020年第一季度的財報。

與各大IDM和Fabless第一和第二季度低迷的財報或財測不同，台積電、聯電和中芯國際這三大晶圓代工廠的業績十分亮眼，與當下疫情給半導體產業帶來的負面影響形成了鮮明的對比。

看來，晶圓代工（Foundry）這種商業模式確有其過人之處。

2019年10月，DIGITIMES Research預估 2019至2024年全球晶圓代工產值年複合增長率(CAGR)有望達到5.3%。

而突如其來的疫情肯定會拉低這一預估，不過，台積電對外展現出了較為樂觀的態度，該公司認為，2019至2024年，不含存儲器的半導體業年複合增長率有望達到5%，而晶圓代工業的增長幅度將比整個半導體業要高一些。

不過，受到疫情影響，2020年全球半導體業將呈現同比負增長，這已經成為行業普遍共識。

而在這樣低迷的經濟環境下，台積電預計其全年的營收將實現同比增長15%左右，這是一個很亮眼的數字了。

晶圓代工業之所以能夠逆勢增長，首先是由其自身的商業模式決定的。

在全球半導體產業發展初期，是不存在IC設計和製造分工的，只有一種IDM模式，隨著市場和產業發展，一些規模較小的廠商，因為財力有限，無法負擔自有晶圓廠，因此，就會把設計的晶片交給實力較為雄厚的IDM製造，這是最早的代工模型。

然而，早期在專利保護意識缺乏的情況下，將設計出來的晶片交給其他IDM製造，存在著較大的產品安全風險，即競爭對手很可能會掌握你的晶片信息。

這樣，晶圓代工模式應運而生，1987年，台積電創建，開創了一個新的時代。

自那以後，隨著市場和產業發展，無晶圓廠的Fabless數量逐年增加，給晶圓代工廠帶來了滾滾財源，也因此，更多的Foundry湧現出來，不過，與越來越多的Fabless數量相比，Foundry的數量還是相對有限的，直到今天依然如此。

畢竟，由於重資產和高技術密集的特點，籌建一家Foundry的難度要遠大於Fabless。

對於Foundry來說，由於長期專注於晶圓代工業務，且給自己的定位明確，並能持之以恆；另外，這種商業模式的多客戶、多產品線、多製程特點，比IDM和Fabless更加厚重且多元，某種程度上，其抗風險能力更強。

除了自身特點之外，晶圓代工廠能夠交出亮眼的業績，且在未來幾年內的年複合增長率大機率會高於全行業平均水平，還有多種市場因素，主要包括以下三點：終端設備的晶片元器件用量逐年提升；IDM晶片製造外包業務增加；設備和網際網路廠商自研晶片增加。

這三大增量市場內的晶片大都需要交給晶圓代工廠生產，因此，未來幾年Foundry的業績很值得期待。

晶片元器件用量提升

這方面，最直觀的感受就是CIS（CMOS圖像傳感器）。

由於手機攝像頭的數量呈翻倍態勢，使得CIS需求旺盛，給大大小小的多家晶圓代工廠帶來了巨大商機，一時間，行業陷入了CIS產能危機，使得CIS行業老大索尼不得不破天荒地向台積電需求長期合作，目的就是增加CIS產能。

2020年，預計手機中的潛望式攝像頭、後置ToF有望上量。

目前，在手機中應用較多的3D視覺成像方案是結構光和ToF，由於ToF具有測距範圍更廣，且可以實時獲取面陣精確深度信息的特點，使其在AR這種高動態應用場景中具有優勢。

而5G技術的商用為AR應用落地創造了條件。

這些都對以CIS為代表的光學晶片元器件提出了更多需求。

顯然，5G落地是晶片元器件用量提升的重要因素。

5G手機需要支持的頻段數量正在增加，射頻前端需要增加三個收發模組，並且在獨立組網模式下，需要採用雙天線發射，4天線接收，射頻前端器件的用量隨之增加。

預計濾波器將從40 個增加至70個，射頻開關從10個增加至30個，PA從4G時期的6-7個增加至15個。

另外，由於處理器、基帶晶片的升級，存儲器容量的持續提升，導致5G手機晶片價值量大幅提升。

據ifixt拆機數據預測，5G手機晶片的價值量約為4G手機的2倍以上。

因此，隨著5G手機的大量上市，手機晶片市場有望迎來增長。

5G基站方面，MIMO通信技術的應用，帶來了PA等用量的大幅提升。

未來幾年5G基站的建設量將逐年增長，預計2022年5G基站的建設量將超過170萬個。

從2019年開始，TWS耳機市場強勁增長，預計2019年TWS整體出貨量有望突破1億。

隨著TWS產品技術的成熟和成本的下降，有望成為手機標配，將促使TWS出貨量大幅提升。

按照智慧型手機市場50%的滲透率，標配價格200元計算，手機市場規模近1500億元。

這將進一步推升市場對TWS藍牙晶片的需求量。

伺服器方面，從2017年開始，全球伺服器出貨量和營收增速逐步提升，這主要源於雲計算髮展的推動。

伺服器CPU性能的提升，存儲容量的提升，以及人工智慧發展帶動的機器學習、推理等需求的提升，都推動了伺服器晶片用量的增加。

來自SIA的數據顯示，伺服器用晶片市場占整體半導體市場份額的10%，因此，伺服器晶片用量的增長對半導體需求具有較大影響。

物聯網方面，對相關的傳感器、MCU、存儲器、電源IC、射頻器件等的需求量非常大，而這些晶片是物聯網模塊的主要組成部分。

一般情況下，單個物聯網連接，對應1-2個無線通信模塊，物聯網百億級別的連接數，對無線通信模塊的需求空間巨大。

具體來看，物聯網應用中，傳感器和連接器使用數量最多，2021-2025年，隨著5G商用大規模鋪開，物聯網普及將提速，連接/傳感/處理器使用數量將達到282/251/207億個，總體數量的年複合增長率為12%，超過2017-2021年的8%。

以上這些晶片增量，大都需要晶圓代工廠消化。

IDM晶片製造外包業務增加

IDM的大部分晶片元器件都是在自家工廠製造並封裝的，但在過去的10年里，這種情況一直在發生變化，特別是模擬或模數混合類晶片，IDM外包給晶圓代工廠的數量和比例逐年增加。

如近期索尼將部分CIS外包給台積電，以及意法半導體（STM）、英飛凌在化合物半導體方面正在與台積電需求更緊密的合作。

實際上，在多年前，STM和NXP就合資成立了ST-NXP Wireless，專攻手機等無線通訊晶片。

新公司除保留部分封裝測試產能外，晶片前段製造交由NXP、STM及晶圓代工廠負責。

近年來，逼迫國際IDM大廠調整產能策略的一個重要因素，是大量的Fabless公司輕裝上陣，並結合了晶圓代工公司的製造優勢，對IDM大廠形成了威脅，這使得IDM一方面降低產能投資，另一方面將資源投入在提升IC設計部門的競爭力方面，早些年NXP與STM合併無線通訊部門成立新公司就是這個原因。

IDM將晶片製造外包給晶圓代工廠的比重穩步增長，一個很重要的原因是受IDM在半導體產業淡旺季進行調節的影響，當半導體產業大幅增長時，IDM外包比重就大幅增加，當半導體產業增長趨緩時，IDM就微幅降低外包比重。

而縱觀半導體業發展史，總體顯然是呈增長態勢的，雖然今年受到了疫情影響，但未來產業依然是增長的，IDM將晶片製造外包給晶圓代工廠的業務比重有望進一步提升。

IDM大廠晶片製造外包比重不斷提升，晶圓代工廠則通過其優於IDM自有晶圓廠的效率與成本優勢，對IDM的自有晶圓廠形成壓力，又以此優勢協助Fabless對IDM設計部門構成競爭壓力而爭取IDM公司的外包訂單，這就使得部分IDM走向Fablite或Fabless的道路。

IDM面對的競爭越來越激烈，加上資源有限必須專注在設計領域，是近年來IDM大廠縮減產能投資，擴大外包的重要因素。

這樣，晶圓代工廠無疑是這一過程中的最大受益者。

設備和網際網路廠商自研晶片增加

近些年，產業鏈下游的設備和網際網路廠商自研晶片的案例越來越多，而這些創新的晶片也都主要交由晶圓代工廠生產，從而為未來幾年的晶片代工業增添了更多的營收增長點。

首先是以華為為代表的商用設備製造商，出於戰略和供應鏈安全考慮，它們一直在不斷加強和完善自身的晶片研發水平，增加自行開發的晶片種類。

這在客觀上為晶圓代工廠的營收增加了砝碼，目前，華為已經是台積電的第二大客戶了，且隨著中芯國際14nm製程的量產，華為在中芯國際的投片量也在增加。

另外，就是手機廠商，除華為之外，蘋果公司有計劃在3年內研製出5G基帶晶片，vivo、OPPO等也將加大在晶片方面的投入力度。

再有，以谷歌、亞馬遜、微軟和阿里巴巴為代表的大型網際網路和雲服務提供商，無論是在雲端，還是在邊緣側，都在尋找並替換著傳統的CPU或GPU。

有報導稱，經歷了多年的AI晶片（TPU）經驗積累之後，谷歌要入場智能終端的核心硬體——SoC處理器晶片了。

谷歌在自研處理器方面取得了顯著進步，最近其自主研發的 SoC 晶片已經成功流片。

據悉，該晶片是谷歌與三星聯合開發，採用5nm工藝製造。

台積電的5nm即將量產，三星的也有望於明年量產，而作為雲服務提供商的谷歌，其晶片已經開始預定相關產能了。

在中國，百度、阿里和騰訊都已經開始自研晶片，且已有或者即將洽談晶圓代工合作夥伴。

結語

以上這些晶片增量，主要依靠晶圓代工廠生產製造。

未來幾年，隨著市場的逐步回暖、技術的進步疊代，以及應用需求的增加，晶圓代工產業很可能迎來又一個發展黃金期。

*免責聲明：本文由作者原創。

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