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澄长的主因，一方面是因为整体产业环境依旧十分畅旺，原因是包括武汉肺炎疫情、美中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 奈米制程晶圆数量
2020 年台积电和三星的最先进的 5 奈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 奈米制程技术。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 奈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 奈米制程晶圆的最大客户。
根据《Counterpoint》报告的预估，2021 年 5 奈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 奈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 奈米制程技术的 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 奈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 奈米制程处理器-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 奈米制程晶圆的客户，预计将拿下 2021 年全球 5 奈米制程晶圆的 24% 比例。
至于，三星则将是全球第三大 5 奈米制程晶圆的客户，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 奈米制程处理器- 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 奈米制程的 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 奈米制程来打造。
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 奈米制程为主的 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 奈米晶圆数量。
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 奈米制程晶圆数量。其中，有消息指出，NVIDIA 在 2021 年将会推出全新 Ada Lovelace 架构的 5 奈米制程 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 奈米制程的天玑 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 奈米制程的晶圆数量也比较有限。
7 奈米制程客户应用持续多元化
除了 5 奈米制程的研究之外，报告也针对 7 奈米制程做出报告。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奈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 奈米制程 （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 奈米制程晶圆的客户也更多，也使得 7 奈米制程在成本效益上也优于 5 奈米制程。
报告终强调，2021 年 7 奈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 奈米制程晶圆，另外大部分的 7 奈 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 奈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 奈米制程研发已经取得了重要发展。但是最快可能要 2020 年底才能量产，而且到 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 奈米制程产能利用率，在 2021 年将一举提升到 90% 以上。7 奈米制程产能的平均利用率则将落在 95%~100%。而因为 7 奈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 影像感测器等芯片需求暴增，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 奈米、10 奈米、28 奈米、40 奈米及 55 奈米等制程，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内存产业，但是如果武汉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 曝光机出货量预测，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 奈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 奈米及 3 奈米制程技术的产能。另外，目前 IDM 厂商委外生产的趋势正在加速，全球 IC 供应商都在追求借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 图像感测器和瑞萨电子的 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。
(首图来源:台积电官网)
