根据日前市场调查及研究单位《Counterpoint》所公布最新研究报告显示，全球晶圆代工产业在2020 年成长超乎预期，营收规模达820 亿美元，较前一年大幅成长23%。而且，预计2021 年还将较2020 年再成长12%，金额达到920 亿美元。
报告指出，2020 年到2021 年全球晶圆代工市场会有大幅增长的主因，一方面是因为整体产业环境依旧十分旺盛，原因是包括新冠肺炎疫情、中美贸易争端等事件都促使下游厂商必须增加库存，这情况使得晶圆订单数量增加，也造成先进制程技术的发展快速。另一方面，整个产业对于增加产能较为理性，二线代工厂对于建设新晶圆厂增加产能的意愿较低，相比之下他们更愿意提高晶圆价格来缓和市场的需求。
苹果一家吃下全球53% 的5 纳米制程晶圆数量
2020 年台积电和三星的最先进的5 纳米制程技术都已量产。其中，苹果的A14 和M1、高通骁龙888、华为麒麟9000 系列都采用的是5 纳米制程技术。不过，由于美国禁令影响，自2020 年9 月15 日开始，在台积电已经无法继续为华为生产芯片的情况之下，使得预期在2021 年中，5 纳米制程的晶圆客户名单将不再有华为，这也使得苹果和高通将成为5 纳米制程晶圆的最大客户。
根据《Counterpoint》报告的预估，2021 年5 纳米制程晶圆的总出货量将占全球12 吋晶圆的5%，相较2020 年那时占比还不到1% 的情况，有着大幅度的提升。而其中，苹果将是2021 年5 纳米制程晶圆的最大客户，仅一家公司就拿下了全球53% 的比例，而且所有订单都将由台积电来供应。另外，除了搭载在iPhone 12 系列的A14 处理器，和新推出搭载在Mac 产品上的M1 处理器之外，预计在2021年苹果还将会推出新一代的采用5 纳米制程技术的A14X 或A15处理器。此外，还有M1X，甚至M2处理器等，这些都将刺激苹果对于5 纳米制程晶圆产能需求的进一步提升。
根据市场预估，因为苹果2021 年的iPhone 13 系列将可能采用高通骁龙X60 5G 基频芯片及射频系统，再加上高通现有的5 纳米制程处理器-骁龙888，以及即将于2021 年年底推出的新一代骁龙旗舰处理器，这些需求都将使得高通成为全球第二大5 纳米制程晶圆的客户，预计将拿下2021 年全球5 纳米制程晶圆的24%比例。
至于，三星则将是全球第三大5 纳米制程晶圆的客户，预计将占有5% 的比例。三星在2020 年底推出了针对中国手机品牌厂商所设计的5 纳米制程处理器- Exynos 1080，之后已被vivo X60 系列智能手机采用。2021 年年初又推出了5 纳米制程的Exynos 2100 处理器，也由三星本身的Galaxy S21 系列智能手机来首发。预计，2021 年三星在年底还将会推出Exynos 1080 和Exynos 2100 等处理器的新一代产品。此外，有市场传闻指出，因为苹果自研ARM 架构M1 处理器在PC 市场的成功，三星有可能效仿苹果推出ARM 架构的Exynos PC 处理器，可能也将会采用5 纳米制程来打造。
而受惠于在PC 市场的是占率快速提升，处理器大厂AMD 为了能与英特尔更进一步的进行竞争，在处理器制程技术的推进上也在加快。根据资料显示，2021 年AMD 将会推出以台积电5 纳米制程为主的Zen4 架构处理器，核心数可能一举突破64 个。在此情况下，《Counterpoint》预计，2021 年AMD 将拿下5% 比例的5 纳米晶圆数量。
另外，《Counterpoint》还预计，NVIDIA 和联发科在2021 年则将分别拿下3% 和2% 比例的5 纳米制程晶圆数量。其中，有消息指出，NVIDIA 在2021 年将会推出全新AdaLovelace 架构的5 纳米制程GPU，这可能将交由台积电来代工。此外，联发科也预计在2021 年年底前推出5 纳米制程的天玑2000系列5G 处理器。只是，NVIDIA 及联发科推出新产品的时间将落在2021 年年底，这使得拿到5 纳米制程的晶圆数量也比较有限。
7 纳米制程客户应用持续多元化
除了5 纳米制程的研究之外，报告也针对7 纳米制程做出报告。相关内容指出，由于5G 手机对于性能和功耗的要求更高，使得5纳米制程晶圆的主要客户均为智能手机芯片厂商。相较之下，7 纳米制程（包括N7、N7+，N6 ） 制程技术所生产的处理器或芯片其应用更加的多样化，包括了AI、CPU、GPU、基频和车用电子处理器等。因此，7 纳米制程晶圆的客户也更多，也使得7 纳米制程在成本效益上也优于5 纳米制程。
报告终强调，2021 年7 纳米制程的晶圆总出货量将占全球12 吋晶圆的11%。在此情况下，智能手机将只消耗35% 的7 纳米制程晶圆，另外大部分的7 纳米制程晶圆将被AMD 和NVIDIA等厂商的CPU 或GPU 所消耗。整体来说，AMD 将消耗27% 的7 纳米制程晶圆数量而排名市场第一，其次是NVIDIA 的21% 消耗比例。至于排名第三的则是高通，占比为12%，排名第四的则是联发科，占比为10%。第五轮到英特尔，占比为7%。而紧随其后的则是苹果的占比6%、博通占比6%、三星占比5%、以及赛灵思的占比2%。
这里需要指出的是，根据最新的消息显示，虽然目前英特尔的7纳米制程研发已经取得了重要发展。但是最快可能要到2023 年才能达成相关芯片对客户的交付。《Counterpoint》 在报告中指出，在性能更强大的5G 智能手机的推动下，台积电和三星的5 纳米制程产能利用率，在2021 年将一举提升到90% 以上。7 纳米制程产能的平均利用率则将落在95%~100%。而因为7 纳米制程产能的持续吃紧，使得客制化半导体（ASIC） 和Arm 架构处理器等新兴需求的芯片供应商和设备制造商，现阶段都将很难获得额外产能分配。
2021 年晶圆代工价格将出现两位数增长
报告中还强调，受惠于2020 年下半年以来消费电子及汽车电子市场的旺盛需求，其集中于8 吋晶圆代工的电源管理IC、面板驱动IC、功率元件、COMS 图像传感器等芯片需求暴增，再加上当前缺乏8 吋晶圆制造设备的供应，这都使得8 吋晶圆厂扩产受限，导致全球8 吋晶圆代工产能出现持续紧缺的问题。而且，在部分转品由8 吋晶圆转到12 吋晶圆生产之后，预计接下来12 吋晶圆产能也可能出现短缺的情况，这使得市场上芯片供不应求的问题，在2021 年期间都将难以解决。
也因为无法满足旺盛的需求，再加上原材料价格的上涨，因此晶圆代工厂纷纷开始上调晶圆代工报价，同时交期也在拉长。报告指出，从2020 年底开始，市场上部分标准芯片的交货时间已延长至半年以上。另外，为因应市场的供不应求，自2020 年第3 季起，包括台积电、联电等就已经已将8 吋晶圆代工价格调涨了10%-20%。随后，格罗方德和世界先进等晶圆代工厂也将8 吋晶圆代工报价提高了约10%-15%。至2020 年12 月，台积电又被传出将于2021年开始，取消12 吋晶圆的接单折让，影响范围包含7 纳米、10 纳米、28 纳米、40 纳米及55 纳米等制程，这相当于是变相的涨价。不只如此，日前市场还传闻因为产能持续满载，联电及世界先进等正在准备第二次涨价，涨价幅度10%~15%，联电还通知12 吋晶圆代工客户，表示交货周期将延长约一个月。
而有鉴于以上的市厂状况，针对目前市场旺盛的需求，《Counterpoint》的报告预估整个晶圆代工产业在2021 年，包括晶圆的出货量和晶圆出货价格都将出现两位数的成长。然晶圆代工产业的周期性不如记忆体产业，但是如果新冠肺炎疫情和全球贸易的紧张局势无法解决，则当前的高库存水准将会成为常态，预测也会是影响市场需求的主要因素之一。
IDM 厂委外代工持续增加拉抬晶圆代工业成长
最后，《Counterpoint》 的报告还引用荷兰半导体设备大厂ASML 针对EUV 光刻机出货量预测，以及台积电对2021 年的全年资本支出，来做为预判全球半导体产业景气的风向球时指出，台积电在2020 年第4 季法说会上表示，受惠于智能手机及高效能计算的市厂成长，预计2021 年的资本支出将达到250~280 亿美元。
此外，由于英特尔7 纳米制程量产的持续延后，再加上竞争对手AMD 在PC 市场抢攻市占所带来的压力，英特尔2021 年可能会将部分CPU/GPU 业务外包生产。为此，台积电与三星都在积极准备争夺这一订单。因此，台积电和三星可能在2021 年开始扩大5 纳米及3 纳米制程技术的产能。另外，目前IDM 厂商委外生产的趋势正在加速，全球IC 供应商都在追求藉由这种模式来进一步获利。这情况下将使得除了英特尔外，在2021 年底包括SONY 的CMOS 图像传感器和瑞萨电子的MPU 芯片都可能进行委外生产。
而基于以上的各项因素，使得预期2021 年晶圆代工产产业营收将持续维持成长，而这样的成长态势是2000年互联网泡沫化之后从未有过的状况。此外，考虑到IDM 厂商持续增加外包亿元，也使得报告预测将自2022 年开始，到2023 年期间的整体晶圆代工市场规模将超过1,000 亿美元。在这之中，台积电和三星因为具备在技术、资金、以及产业地位，将继续维持强大的竞争优势。
来源：Counterpoint 整理：technews、EETOP
