【编者按】风云变幻的2019年对于半导体行业来说，是动荡与机遇并存的一年。一方面是中美贸易战、日韩交恶等原因带来的不确定性加大；另一方面，政策利好，科创板上市，国家大基金二期，新的应用如5G、AIoT又在不断催生产业热度。2020年，半导体市场会走向何方？身在局中的半导体企业又该何去何从？《集微网》年度专题“展望2020”，对2020年半导体行业进行多维度解读，为行业中“急行”的上下游企业提供镜鉴。
(集微网/乐川) 2019年的全球半导体市场，可以说是一个充满戏剧性的年份。年初的时候，人们普遍担心，近两年中国大陆各地掀起的建厂潮是否会引发代工产能过剩？进入2020年，晶圆代工产业又会呈现哪些关键词？
数据统计显示，2019年，中国大陆总计规划53个晶圆制造产线，其中12个已投产，大多是12英寸线，包括中芯南方、华虹无锡、武汉新芯二期、广州粤芯等的12英寸项目，中芯绍兴、北京燕东微电子的8英寸项目等；14个产线开始产能爬坡，包括上海华力、长江存储、长鑫存储、中芯深圳等的12英寸线，中芯天津、中芯宁波、士兰集昕等的8英寸线等；15个在建项目，包括厦门士兰集科、武汉弘芯、成都紫光国芯、青岛芯恩等的12英寸线，上海积塔、青岛芯恩、中芯宁波二期、无锡海辰、吉林华微等的8英寸线；7个宣布规划的项目，包括华润重庆12英寸线、华润无锡8英寸线、紫光DRAM 12英寸线、青岛城芯12英寸线等；5个停摆项目，包括南京紫光存储12英寸项目、格芯成都12英寸项目、德淮半导体12英寸项目、德科玛南京8英寸项目和江苏中璟航天8英寸项目。
除此之外，还有超过十个化合物半导体项目在启动中。
充满忧虑的2019年，下半年开始峰回路转
如此多的项目引发了行业人士对晶圆厂未来市场空间的怀疑，尤其是在刚经历2017年、2018年的蓬勃上涨，进入总体需求不稳定，市场开始衰退、存货处理困难的2019年初。“在存储器价格萎缩、库存高位和中美贸易战等多方面因素的影响下，主流的市场分析机构都对2019年的半导体产业给出了下滑的预测。”中芯国际联合CEO赵海军表示，“2019年受总体经济不稳定影响，全球晶圆代工行业面临着产业逆风，呈现一个罕见的衰退情形。机构预测会出现十年来首次的负成长，总产值较2018年衰退近3%。”
不过局面在第三季度出现了峰回路转，尤其是大陆晶圆代工市场。“2019年上半年大家都很艰难，库存水位高企，尤其到Q2的时候，代工厂订单减少了很多，Q3开始出现了峰回路转的局面。”芯谋研究总监李国强对集微网记者表示，“华为事件之后，尤其是华为启动‘备胎’计划以后，国内芯片厂商获得了国内系统大厂的订单支持。以往他们在选择芯片时通常都会优先考虑质量、可靠性更有保证的国际厂商，在验证国产芯片时就非常挑剔。华为事件使他们产生了断供风险的忧虑，因此反过来促进了国产芯片的一波繁荣。”
他表示，国产芯片在下半年开始发力，对上游的晶圆代工也起到了极大的正向推动作用。另外，对“断供”的忧虑也使一些原本在国外代工的企业回到国内下单，更是促进了国内代工厂产能利用率的提升。“Q3开始，代工厂订单快速回温，而在年初的时候，他们都还预测下半年会比较危险，一度以为产能利用率会掉到盈亏平衡线附近。因此，用峰回路转来形容2019年的代工市场再适合不过了。”
赵海军也将之形容为“大年接小年，危机见转机”。展望2020年，半导体整体市场需求将迎回升，加上5G、AI等各种新兴应用带来的需求，2020年全球半导体产值趋势可望谷底反转。国产晶圆代工当前受益于今年5G相关产品备货(通常提前1-2季度在晶圆代工厂下单)，叠加国产转单影响，景气度显著提升。“美国的打压使中国半导体行业误打误撞迎来了利好，危机化为转机，国内产业链迅速成长。”他表示。
反思2019年下半年的晶圆产能紧张，一方面是供应链回流，本土代工厂先进制程的产能扩张和技术逐步成熟，为国产芯片和终端设备提供了更好的验证试用平台和进口替代机会；另一方面5G创新周期来临，行业复苏，CIS、TWS芯片、快充芯片等市场的爆发，使上游代工厂商的产能满载导致缺货，许多在台湾、韩国流片的芯片厂商为满足市场需求纷纷回到大陆代工厂来下单，使整个亚太地区的8英寸晶圆代工都呈现供不应求的局面。
冰火两重天，警惕国产替代的不确定性
对于2019年下半年代工市场产能火爆的状态，每个人都想知道：这能持续多久？
“代工订单的回流，对国内28nm、22nm等先进工艺带来了很大助益，CIS等市场的火爆，对一些特殊工艺需求将会持续一个较长的周期。”李国强指出。手机摄像头数量增加，对CIS需求大大提升，而在当前代工厂产能均爆满的情况下，新产能的配置、投产上量都需要一到两年时间，这期间将会呈产能紧张的态势。此外，5G手机推动原本已饱和的智能手机市场新一轮换机潮，也驱动了上游半导体产业链的需求，这个预计也会持续2~3年左右。
虽然产能爆满，代工厂都在积极扩产，包括一些在建的12英寸产线逐渐投产分摊掉一些8英寸的产能，会缓解部分产能紧张的情况。但是，成熟代工厂的新建产线的设备安装、调试、良率提升、产能爬坡都需要一个较长的过程，代工厂也不会一下子放开所有产能，而是慢慢释放。与此同时，代工业的新进者在短时间内也不会接到大的订单，这部分产线暂时也不会达到一个较高的产能利用率。“因此成熟产线和新建产线在未来一段时间内将会呈现冰火两重天的局面。”他表示，这也将是2020年中国代工产业最大的挑战。
尽管市场空间巨大，整体产能又相对吃紧，再加上一些外部因素，特别是国际贸易风险可能加大，使得全球晶圆代工市场的变数增加了不少。
“全球代工将呈现新态势，一边是台积电一枝独秀，一边是中国市场在美国压力下开始转向国内下单，但是中国市场存在不少不确定性。”半导体行业专家莫达康对集微网表示，“一方面，国产替代不可能一蹴而就，有些领域例如先进工艺仍无法满足需求；另一方面，打压中国的芯片生产线尤其是12英寸产线，美方还能出的牌尚有很多，例如像晋华一样列入实体清单，关键设备禁止向中国出口等等，不能存有侥幸心理。中芯的EUV光刻机被卡那么久就是一个现实的例子。如果再卡其他设备怎么办？每台进口设备都要申请出口许可，美国拖上一年半载，那你的生产线怎么运行？”
此外，莫大康还对产能紧张持保留态度。他认为产能紧张主要体现在成熟制程，8英寸代工中国有较大的优势，美国方面也基本控制不了，但是目前还没看到国内的28nm和14nm产能有多大的规模，这块尚有许多变数，中国控制不了的因素。
他还表示，提高“国产化率”，一方面要充分利用好全球资源，提高自己，现阶段可以去“A”化，或者少“A”化；另一方面要在若干领域具备一定的“实力”，最好是有几件别人离不开的东西。“提高国产化率，可能百分比多少并不太重要，关键在于要具备一定的‘实力’，可以与对手们基本上能‘平等对话’的条件。”
赵海军则表示，中国半导体企业在下一个五年里仍是发展型，而不是精益型。“以往晶圆产线投资就像跑马圈地，野蛮生长。如今我们要按战略需求备战技术，按市场需求建设产能。拿来主义红利没有了，对跳过去的坑一定要回头填平。”他指出，“在先进技术（国家需求）、产能规模(客户需求)和盈利回报(股东需求)的三角形关系中，国家战略、客户要求、股东期待缺一不可，需要平衡好做大做强与稳定安全，急功近利与长治久安。中芯的策略是在‘引领者、挑战者、跟随者、利基者’里选做快速跟随者；在‘大客户、大平台、大技术、大几率’中成为第二供应商。”
后摩尔时代，中国晶圆代工业还需风雨兼程
摩尔定律的红利，推动了工艺节点。2014年以来，高性能运算（HPC）的需求推动了半导体工艺一年一节点的演进速度，从14nm快速发展到5nm。“但是摩尔定律红利剩下的节点不多了，而系统的复杂度需求仍将按原来的轨道继续走下去，多出来的部分放在另外的芯片里，然后叠拼起来，循环往复，以至无穷。”赵海军指出。
他强调，先进节点工艺制程的进入壁垒越来越高。以逻辑芯片制程为例，40nm制程光刻层数45层，每万片投资为8000万美元；14nm制程为66层，每万片投资为1.4亿美元；到了7nm，光刻层数达到77层，每万片投资为2.2亿美元。技术门槛、成本的不断上升，只有极个别企业能负担先进工艺节点的研发。“新材料、新结构、新设备将摩尔定律向前推进，中芯国际2013年~2018年总体产能翻了一番，目前14nm FinFET开始风险量产，N+1工艺节点开始客户导入。目标是打造PDK、IP最新最全的完整平台，实现特色产品全覆盖。”赵海军表示，“晶圆代工行业可以说是第一名风生水起，第二名风雨兼程，第三名水深火热。中芯国际的目标是在细分市场挺进市场前两名。”
一名台积电前技术高管对集微网表示，摩尔定律已经很接近其物理极限，虽然技术仍在创新，但是速度没有以前那么快了，这对整个半导体产业造成冲击的同时，也给国内带来了赶超的机会。“多年以来半导体工艺一直在进步，封装技术反而没有被重视，现在Chiplet等概念的兴起，给了国内一个另辟蹊径的方向，就是系统代工的概念。这就需要国内各个产业从系统公司到设计公司、设计服务，EDA到制造技术、封装技术、设备、材料，整个产业界重新来建立新的次序，通力合作来实现。”他指出，“系统代工需要产业链上下游之间更为紧密的合作，但是目前我们看到国内在这方面还很弱。”
此外，他也建议，国内半导体产业链共同合作来制定国内自己的标准。“例如PC中芯片与芯片互连的协议，如果以后基于系统代工的PCB出来，就会取代现有的互连方式，目前美国已经有一些半导体巨头开始在研究新标准的制定，如果在这方面再次领先，那中国产业又会出现被动的局面。”
不过，系统代工是一个全新的商业模式。目前它还是一个先有鸡还是先有蛋的问题。“系统代工企业需要了解客户有什么样的需求，来为此提供相应的技术和产品；客户也需要了解这个概念具体是一个什么样的呈现方式，以此来判断是否符合自己的需求。”他表示，这在未来几年还有一个很长的摸索过程。
同样的，对中国晶圆代工产业来说，2020年将是他们风雨兼程、砥砺奋进的又一个新起点。（校对/范蓉）
