你方唱罢我登场,半导体制造愈加出彩

2021-09-28 14:09:02 半导体行业观察

1990s年代21世纪初十年近十年未来十年结语

来源:内容由半导体行业观察(ID:icbank)原创,谢谢。

当下,晶圆厂建设越来越受到半导体界的重视,无论是产业资本,还是政府政策,都在加码各地区的芯片制造,以求在未来的竞争中争取主动权。

自从上世纪50年代诞生集成电路以来,先由美国引领,欧洲紧随其后发展,然后就是1970年代日本的快速崛起,之后被美国打压,一蹶不振到现在,与此同时,韩国在1990年代趁机崛起。而进入新世纪之后,中国大陆的芯片制造业得到快速发展,也开始在全球芯片制造竞争当中占有一席之地。而自从1980年代开创晶圆代工商业模式以来,中国台湾地区的芯片制造业就一直稳定发展,且在全球市场始终稳健前行。

晶圆代工模式问世后(1987年由台积电开创),全球芯片制造业就进入了“现代化”的发展模式,一直到今天。在这几十年里,每十年,全球芯片制造市场产能格局都会发生变化,有的市场衰退,有的市场不断壮大。

在1990年后的10年中,美国、欧洲、日本、韩国和中国台湾这五大市场基本处于均衡竞争的状态。相互之间的差距不大。

  • 美国

作为集成电路技术的发源地,在1990年代以前,美国是全球半导体与集成电路制造业的领导者。然而,美国半导体发展并不是一帆风顺的,特别是在1980年代,曾一度被日本打败。

从历史来看,晶体管、集成电路、大型集成电路、超大规模集成电路、个人电脑、智能终端等发展,美国不是技术发明者就是行业领导者。“第一款产品”意味着开拓无人占领的新兴市场,也意味着对后来者设定市场准则。因此,作为半导体游戏规则制定者与裁判,这种双重身份使得美国在半导体发展史上展现出了超强实力。这也正是其在1990年代能够在半导体制造领域保持竞争力的重要原因。

  • 欧洲

欧洲的半导体业是紧随美国发展起来的,特别是制造,当时的飞利浦(NXP还没有拆分出来)、英飞凌和意法半导体凭借超强的IDM综合实力,在1990年代的全球芯片制造市场具有很强的话语权。

  • 中国台湾地区

自1987年台积电首创晶圆代工Foundry模式后,中国台湾以代工切入,在全球芯片制造市场的地位迅速攀升。随着产业发展与技术提升,1990年代在该领域具备了很强的竞争力和很高的市占率。

实际上,在台积电出世之前,中国台湾就依靠早期给在台建厂的美日厂商做基础低端加工起步,积累了大量知识与技术。1980年代末,抓住美国逐渐转向Fabless 模式推行全球纵向分工的机会,将利润不高、投资金额大的芯片制造、封测转进台湾岛内,使其在设计、制造、测试和封装这四个环节都有相应发展,为后来的技术提升打下了良好的基础。

到1990年代末期,随着全球贸易的进一步深化,中国台湾凭借相对廉价的劳动力优势,以客户为导向的晶圆代工模式快速兴起,台积电、联电等台湾本地区晶圆代工企业崛起,此后,台湾半导体产业发展迅速,分工也越来越明确,如联发科和晨星做芯片、台积电和联电专注于晶圆代工,日月光、精材做封装等,逐步扩大了其在全球芯片制造市场的影响力。

  • 日本

1950年代,日本半导体业就开始跟随美国发展了,1970-1986年为黄金期。1986年,全球排名前10半导体公司中有6家来自日本,前三强为日本电气、日立和东芝。当时,日本DRAM市占率达80%,反超美国成为全球半导体第一强国。对此,当时的美国政府迅速做出了战略调整,推出了包括最为著名的《美日半导体贸易协议》(The U.SJapan Semiconductor Trade Agreements)与SEMATECH 联盟(美国半导体科技与制造发展联盟)。在美国的打压下,日本半导体业开始走下坡路,逐渐没落。现今,已经没有一家日本企业专注于DRAM了。

那之后的1990-2000 年,是日本半导体制造业盛宴的尾声,虽然开始没落,但由于底子雄厚,所以在这10年,在芯片制造方面还是可以和其它几大市场分庭抗礼的。

  • 韩国

1959年,韩国金星社(LG公司的前身)研制并生产出韩国第一台真空管收音机,这被认为是韩国电子半导体产业的开端。

发展到1970年代,韩国半导体组装业在美日企业的带动下,已经取得了一定的成绩,出口贸易中电子工业的比重持续扩大。

1981年,韩国政府为推动集成电路产业发展,制定了“半导体工业育成计划”,加强了对集成电路产业技术的开发。政府还颁布了半导体产业的基础性长期规划(1982-1986)。而韩国工商部下属的电器电子工业局的局长所领导的工作小组提出“1981年计划”,该计划具体明确了需要大力发展的四个领域:超大规模集成电路、计算机、通信设备和电子部件。在半导体领域,该计划偏向晶圆制造,而不是测试和封装,并确立了将大规模生产内存芯片用以出口而不是满足国内需求的战略。由于得到政府的大力支持,三星、现代等都宣布大举参与超大规模集成电路的生产,尤其是DRAM。

1980年代,DRAM芯片价格不断下探,但三星逆周期投资,继续扩大产能,并开发更大容量的DRAM。1987年,行业出现转折,美国政府发起针对日本半导体企业的反倾销诉讼,很快,DRAM价格回升了,三星开始盈利。之后就一路高歌猛进,从而为韩国在1990年代与其他芯片制造市场竞争奠定了基础。

2000年之后的10年内,中国大陆异军突起,在全球芯片制造领域占有了一席之地。之所以如此,得益于在这之前的产业发展和政策推动。

1965年,中国第一块硅基数字集成电路研制成功,开创中国集成电路产业史;1982年,无锡742厂从东芝引进电视机集成电路生产线,这是中国第一次从国外引进集成电路技术;1985年,我国第一块64K DRAM在无锡742厂试制成功;1991年,首都钢铁公司和日本NEC公司成立合资公司——首钢NEC电子有限公司;1997年,上海华虹集团与日本NEC合资组建上海华虹NEC电子有限公司,承担“909”工程超大规模集成电路生产线建设任务;1998年,华晶与上华签订合作生产MOS晶圆合约,中国大陆开始进入Foundry时代;2000年,中芯国际成立。

政策方面,1982年,国务院成立电子计算机和大规模集成电路领导小组,制定了中国集成电路发展规划,提出“六五”期间要对半导体工业进行技术改进;1989年,当时的机电部在无锡召开“八五”集成电路发展战略研讨会,提出振兴集成电路的发展战略;1990年,国务院决定实施“908”工程;1995年,国务院决定实施集成电路“909”工程,集中建设我国第一条8英寸产线。

自2000年以来,我国国务院和相关部委陆续出台了一系列促进集成电路产业发展的相关政策。特别自2014年,国家出台《国家集成电路产业发展推进纲要》,明确规划了未来国家继承电路发展的阶段和目标,在那之后,各地方也响应国家政策,出台了一系列地方性集成电路产业促进政策,集成电路产业发展迅猛。

2010年以来,韩国芯片制造规模进一步壮大,明显超过了所有其他地区。与之相反,欧洲芯片制造明显萎缩,全球市占率下降到了1%,这主要是因为欧洲几乎没有20nm以下的先进制程工艺,生产的大多都是采用40nm及以上制程工艺的模拟芯片。

历经近60年的发展,韩国已经成为全球半导体制造行业的佼佼者。2011 年,韩国半导体市占率达到了16%,第一次超越日本,成为仅次于美国的第二大半导体强国。在存储市场, 三星、SK海力士在DRAM和NAND Flash领域市场份额连续多年全球领先。继存储器业务方面占据统治地位之后,以三星为代表,韩国在智能手机应用处理器、晶圆代工等业务也跻身全球顶尖行列。

从1977年到2017年,韩国半导体行业出口金额增长迅速,40年间年均复合增长率为16%, 2017年的出口额高达979亿美元,同比增长57.4%。

同样是在2017 年,韩国半导体制造迎来了又一个历史巅峰,全球前十名半导体企业榜单中,三星和SK海力士营收规模均进入前三,三星更是超越了25年长居第一的英特尔,荣登榜首。三星和SK海力士两家企业总营收高达875.2亿美元,占全球半导体总产值的21.0%。

近十年,中国大陆也在巩固着前十年取得的成果。由于国际芯片制造产能重心向亚洲转移,中国大陆晶圆产能占比逐步提升,而美国半导体制造业产能在全球占比已从1980年的42%降至1990年的30%,到2018年,这一数字仅为12.8%。截至2018 年,韩国、日本、中国大陆、台湾地区产能占比分别为21%、17%、13%和22%。其中,中国大陆晶圆产能占比从2011年的9%提升至2018年的13%。

随着半导体终端应用崛起,晶圆制造业产能逐步向中国大陆转移,三星、SK海力士、英特尔等海外芯片厂商纷纷在中国大陆设厂,以保持产品供应和成本竞争力,同时,本土晶圆厂建设如火如荼。预计到2022年,中国大陆12英寸晶圆厂产能将达到200万片/月,年均增速为42.2%,其中,本土企业晶圆厂产能将从2018年的15万片/月增至113万片/月(年均增速65.6%),外资晶圆厂产能由34万片/月增至87万片/月(年均增速26.5%)。本土晶圆厂产能占比将从2018年的31%提升至2022年的57%。8英寸晶圆厂方面,到2022年,产能合计有望达到139万片/月,其中,本土和外资晶圆厂产能将分别达到96万片/月和43万片/月。

2020年以后的10年内,全球半导体业的最大看点依然是中国大陆,芯片产能与上一个十年相比,有望增加一倍。

除了半导体产业逐渐向中国转移这一因素之外,半导体产业与宏观经济的强相关性也在逐渐加强,中国大陆每年约6%的GDP增速,是芯片制造强有力的发展保证。

另外,中美贸易摩擦坚定了我国自主发展半导体产业的决心。2018 年以来,我国在半导体关键技术领域的短板逐渐暴露出来。美国限制对我国科技龙头的核心元器件出口,直接导致国内科技企业受到较大冲击。未来,中美贸易摩擦在较长时间内都将呈现反复拉锯的趋势,而国内自上而下,从政府各部门到企业,都已经明确了发展核心技术的方向,其中半导体是重中之重。

国产化替代已成为我国半导体产业发展契机,以华为为例,2018年核心供应商共有92家,其中大陆厂商22家,台湾地区厂商10家,国外厂商60家,其中有33家来自美国,11家来自日本。受到美国将华为与70家关联企业列入实体名单影响,华为转而注重国内市场的开发和产业生态建设。这些成为了带动中国大陆半导体制造在下一个10年快速发展的序幕。

当半导体产业发展大周期与各国政府对其高度关注融合在一起的时候,为产业的发展增添 更多动力,也使得半导体业的发展呈现出更多色彩。

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