集微咨詢:政壇大變局前夜的德國半導體制造
集微咨詢(JW insights)認為:
- 截止到2020年年底,德國本土晶圓廠月產能至少為37萬片(wpm);
- 德國本土的晶圓產能占全球的1.7%,占歐盟總晶圓產能的29%;
- 德國本土的8英寸月產能為15.9萬片,全球占比為3%;
- 德國半導體本土市場超過了歐盟總量的三分之一。
2021年對德國以及歐盟來說是個極其不平凡的一年。
2005年11月22日,默克爾正式宣誓就任聯邦德國總理,不過由于她在兩年前就宣布這是她最后一屆任期,之后不再謀求任何政治職位,這也就意味著今年9月26日的德國大選之后,默克爾長達16年之久的“德國掌門人”的身份將劃上一個句號,這不僅僅是一場簡單的政府首腦或者內閣更迭,而對德國和歐盟都具有劃時代的意義。
英國脫歐之后,德國作為歐盟經濟和科技戰略的領頭羊、壓艙石和穩壓閥的作用愈發突出,具體到高科技產業甚至半導體產業,德國工業4.0計劃、電子工業成長計劃、“薩克森硅谷”養成計劃,包括去年歐盟半導體自主振興的“數字羅盤”計劃都在默克爾執政期間規劃和完成出臺,在半導體產業愈發和地緣政治緊密相連的大背景下,尤其是喜歡高舉意識形態大旗的“極左”政黨——德國綠黨有最終勝出組閣可能的背景下,我國和德國的半導體經貿合作和技術交流必然會受到潛在的不確定因素影響,集微咨詢(JW insights)認為,有必要在德國執政團隊輪替、更迭前夜,對該國的半導體制造做一個鳥瞰式的梳理。
本文選取德國晶圓廠作為切入點,盤點目前德國晶圓廠的數量以及全球或歐盟產能占比,力圖勾勒其在全球產業鏈中大致的坐標系。
需承認,在區域化產業規模整合的趨勢下,絕大多數的半導體分析機構和數據中心都把歐盟當作一個整體來研究,即便是對德國、法國、意大利這樣的歐洲半導體領軍型國家也較少有具體的模塊型分析,所以對一些規模較小但在細分領域仍有一定影響力的半導體之制造公司的數據獲取出現了一些困難,如在手機ToF領域為意法半導體供貨VCSEL的Trumpf,總部在俄羅斯圣彼得堡的LED芯片供貨商OptoGaN等。集微咨詢(JW insights)評估,對上述少數幾家企業的產能數據做模糊處理不會對整體的產能占比比對模型有太多實質性的影響。
按照業界通行的8英寸等效晶圓計算方法,我們可以對上述半導體企業的產能作一個加權折算(12英寸和6英寸晶圓分別按照12*12/8*8, 6*6/8*8折算),數據權且不考慮襯底材料,以及原始測試晶片和外延硅晶片對產能的影響。
按照IC Insights的分析,在2019年之前的幾年里,全球的晶圓廠產能平均利用率很高,半導體器件的平均售價也節節攀升,尤其是在 DRAM 和 NAND 閃存領域。為應對供應短缺,2017-2018年期間全球范圍內(主要是東亞和東南亞)啟動了許多擴大晶圓廠產能的新項目,但是整個2019年,市場低迷和所有額外產能導致整體利用率從2018 年的94%降至86%,所以對于資料顯示利用率100% 狀態下的產能,但缺少具體某一季度或月份產能數據的企業,比如英飛凌,采取折衷的90% 的利用率計算。
本文統計的資料主要來自近幾年各家相關半導體公司官方網站、公開報道,知名半導體咨詢機構Gartner也提供了相應的數據輔助。截至去年年底,德國晶圓廠數量、規模產能狀況總結制表如下:
對上圖表進行統計,計算結果為369835片。因此,考慮尚未計入在內的幾家企業的數據,基本確定德國本土晶圓廠產能至少為370000片(wpm)。
再來分析一下全球范圍內的晶圓產能情況,然后再計算德國的全球占比,這樣可以把德國從歐盟的整體框架中做進一步的剝離,也有益于對歐洲半導體生產能力做未來展望。
截至2020年底,IC Insights曾經統計,按8英寸等效月度裝機容量計算,前五名晶圓產能領先者三星、臺積電、美光、海力士、鎧俠/西部數據,每個月的產能都至少為150萬片,前五家公司的總產能占全球晶圓總產能的54%,比2019年的53%上升了一個百分點。
值得注意的是,作為全球最大的純晶圓代工廠,臺積電每月量產270萬片晶圓,占全球總產能的13.1%,我們可以把前五名的產能和全球占比相除,然后再把這五個數字平均,就可以大致得出相對更為精確的數字,計算為全球每月8英寸等效晶圓的產量為20800000左右,即2080萬片。
然后我們再對照IC Insights按照世界區域占比的數據,以同樣的模型計算。
即用每個區域的總量除以占比,然后再相加除以樣本數,這個數字為2077萬片,我們和最上面的數據模型再取平均數,得出相對更客觀的數字為2078.5萬片,這就是全球每月晶圓產能的總量左右。
于是,我們可以進一步計算出,德國本土的晶圓產能占全球的1.7%,占歐盟總晶圓產能的29%。
德國聯邦與外貿投資署曾在2017年發布官方數據,顯示德國半導體在歐盟的價值鏈份額占比為28.2%(如上圖),與集微咨詢(JW insights)上述數據模擬計算結果高度吻合,基本可以得出結論,德國晶圓產能占比與價值鏈占比呈正相關關系,且在2015-2020年時間區間內變化不大。
具體到8英寸
上文我們按照業界通行法則對12英寸和6英寸(及以下)晶圓尺寸做了加權計算,下面我們關注一下8英寸這個細分領域。
根據國際半導體產業協會SEMI的統計,從2015年到2021年的8英寸產能一直處在緩慢爬升狀態。受到2020年下半年以來的全球“缺芯”這樣一個供求不平衡的刺激,預計到2022年8英寸這樣一個看似無法代表最先進芯片工藝的領域將有明顯的產能躥升,直至月產能達到650萬片,如下圖:
從最上面的原始資料統計可得,德國本土的8英寸月產能為15.9萬片,除以2020年全球8英寸總的平均月產能的515萬片,此數字為3%,這個比例是德國本土總晶圓產能占全球總量的1.76倍。
德國的半導體產業和該國、歐盟的總的電子工業的發展路徑息息相關,半導體的場景應用多為模擬大類中的汽車功率半導體、電源管理以及慣性傳感器等8英寸晶圓的“強項”領域,所以相對來說,從晶圓尺寸的角度來看,8英寸在德國本土的占比顯然更加突出,其中貢獻度相對比較大的生產線包括久負盛名的Bosch的德國Reutlingen、英飛凌Dresden生產線,此外還有安世半導體在漢堡的分立器件廠、德州儀器在Freising歷史悠久的化合物模擬半導體產線等等。
德國與歐盟
下面我們再從整體上看看德國本土半導體市場的銷售和營業規模。由于各家半導體咨詢機構對全球年度半導體銷售額都有自己獨特的統計口徑,集微咨詢(JW insights)為了保證數據的相對客觀性,依然選擇“相加求平均數”的原則。按照世界半導體貿易統計組織(WSTS)提供的數據,2020年全球半導體市場規模為4404億美元(今年2月份數據),而IC Insights則幾乎在同一時間給出的相關數據是4044億美元,平均數為4224億美元。
另外,德國知名數據分析機構Statista曾援引德國電氣與電子工業協會(ZVEI)提供的材料,對全球半導體市場2015-2020年的區域銷售額(美洲、亞太地區、中國大陸、日本、歐洲)做了數據陳列,經計算得出這五個區域占比中,歐洲的占比為8%(373億美元除以4368億美元),這個數字和WSTS(8.5%,375億美元除以4403億美元)和IC Insights(8.3%)公布的數字基本吻合,我們依然取平均數為8.26%,于是我們算出一個相對來說更均衡的數字,2020年歐洲半導體銷售額為349億美元,這樣我們再對照ZVEI公布的2020年德國半導體本土銷售總額的131.2億美元,得出占比為37.5%。
換言之,德國半導體本土市場超過了歐盟總量的三分之一。
我們對比ZVEI公布的德國和歐盟自2015年來的兩份市場數據,看看占比的變化:
2015年為34.9%(119.6億vs 342.6億);
2016年為34.2%(111.9億vs 327.1億);
2017年為33.5%(128.4億vs 383.1億);
2018年為29.8%(128.8億vs 429.6億);
2019年為32.7%(130.3億vs 398.2億);
2020年為37.5%(131.2億vs 349.1億);
須知,全球各大分析機構在統計世界各地區半導體銷售額時,都指出2018-2020年的歐洲起伏波動較大,2019年大約出現負增長5%的局面,未能跟隨亞太地區、北美等持續增長的趨勢,不過業內共識的預測是2020年-2023年歐洲會有持續性的兩位數增長,駛入快車道。與此相應的是,德國半導體產值在2020年的歐洲占比進入新高。在本土開展業務的三大半導體企業英飛凌、格芯和博世在未來一兩年均有不小的動作。
不過英飛凌把新的晶圓廠放在了奧地利的維拉赫,所以超出了 “德國本土”的討論范圍。博世的10億歐元在德累斯頓工廠的65nm車用芯片預計今年將實現量產;格芯的14億美元的追加投資,預計也將會有5億美元左右投到德累斯頓工廠進行擴產(主要是Fab1)。
未來展望
縱觀歐盟范圍內各國芯片產能擴產計劃或者新建fab計劃,德國相比法國、意大利、奧地利、愛爾蘭,有著最高的活躍度,只不過在9月份政壇大變動之后,政府對半導體產業的支持力度,與歐盟整體的半導體振興計劃的契合度等等,都將打上一個問號。
9月7日,集微咨詢(JW insights)從“大型科技公司的歐洲新政:如何提升歐洲數字法案”(New EU-rules for Big Tech: How to improve the Digital Services Act)線上會議上獲悉,在德國政壇迎來重大換屆時刻的前夜,影響德國半導體產能輸出的因素主要有三個:
歐盟委員會專員Prabhat Agarwal(右)向集微咨詢(JW insights)闡述了德國半導體產業未來可能會遇到的問題
一、電子工業政策變化會影響半導體原材料進口的合規性。具體到德國,主要是PCB產業,2018年以來,德國PCB產能一直穩居歐盟總產量的45%,但受到銅、錫等原材料的進出口管制宏觀政策的影響;
二、汽車芯片從缺貨到產能過剩的轉換時間點仍不明朗。盡管豐田、大眾這些一線汽車大廠包括英飛凌、意法半導體等汽車芯片制造商紛紛表示汽車缺芯的狀況會一直至少持續到2022年下半年,但終端需求飽和的拐點出現往往會超出外界判斷,勢必會影響博世在德累斯頓的新晶圓廠的投產和產品入市進度;
三、醞釀已久的歐盟新數字法案在未來的正式頒布對各大智能手機、穿戴設備市場也會造成很多影響。蘋果、三星、小米等消費類電子制造商在歐洲的芯片供應源勢必會遭受不同程度的沖擊,具體到德國,恩智浦(德國)、博世等蘋果、三星、的長期供應商是否會做出戰略性回應,目前業內仍在觀望。(薩米)
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- 編輯:馬可
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