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浅谈中国台湾半导体产业长板与短板

2022/02/06
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半导体产业总体可以分为原材料、设备、设计、制造、封装测试几个领域,中国台湾地区企业在原材料、设计、制造和封装四个领域具有一定市场份额和影响力,在晶圆制造方面尤为突出,在半导体设备方面缺乏话语权。

 

中国台湾半导体产业在原材料和设备方面依赖欧美日

就半导体设备而言,最关键的是光刻设备、刻蚀设备和薄膜沉积设备,资金占比大约为30%、25%和25%。荷兰艾斯摩尔基本垄断了高端光刻机,刻蚀设备由美国应用材料、美国泛林半导体、日本东京电子瓜分,薄膜沉积设备则是应用材料的强势领域,物理气相沉积设备占据全球市场份额30%以上,化学气相沉积设备占据全球市场份额的50%以上。中国台湾企业在半导体设备方面基本依赖从欧美日进口。

就半导体原材料而言,日本、美国企业在全球半导体材料供应上占主导地位。半导体原材料主要分为晶圆制造材料和封装材料两大块。晶圆制造材料中,按照市场份额依次为硅片及硅基材料(占比31%),光掩模版(占比14%)、光刻胶配套试剂(占比7%)、光刻胶(占比5%)。封装材料中,按照市场份额依次为封装基板(占比40%)、引线框架(占比16%)、陶瓷基板(占比11%),键合线(占比15%)。就占比最高的硅片和封装基板而言,日本信越、胜高占据硅片市场半壁江山,松下电工则是封装基板行业的领头羊。就其他细分市场来说,日本住友金属、田中贵金属、东京应化,美国、陶氏化学、3M等公司具有市场优势地位。中国台湾企业在原材料(硅片)领域仅有环球晶圆具有一定影响力,市场份额约为15%左右。

必须关注的是,2020年12月10日,环球晶圆同意以每股127亿欧元、总额约37.5亿欧元的价格收购世创(Silitronic)。预计交易在2021年下半年完成,合并完成后,环球晶圆将在10个国家拥有20家工厂。一旦完成这笔收购,市场份额将超过30%,有望成为与信越、胜高同一个规模等级的硅片制造商。

中国台湾半导体产业在设计、制造和封测上具有一定影响力

就半导体设计而言,美国公司占据了绝对优势地位,美国半导体设计公司市场份额总量占比高达70%左右。就细分市场而言,美国英特尔、英伟达、苹果、AMD、高通博通、赛灵思、德州仪器ADI、Skywoks、镁光、西部数据等公司在CPU、GPU、DSPFPGA、NAND、射频,以及各类模拟芯片领域均占据统治性市场地位。中国台湾地区的集成电路设计公司仅有联发科在营收上迈入了前十位,在手机芯片领域具有较高市场份额。

半导体制造而言,全球前五的芯片制造商分别为台积电、三星、格罗方德、联电、中芯国际。根据2021年一季度数据,台积电以56%的市场份额遥遥领先于三星(18%)、联电(7%)与格芯(7%),市场份额是中芯国际的10倍有余。就技术水平来说,台积电的制造工艺已经超越了美国老牌公司英特尔,在制造工艺方面处于全球领先水平,是名副其实的行业霸主。

就封装测试而言,呈现出中国台湾地区、美国、大陆地区三足鼎立之态,中国台湾地区日月光、美国安靠、大陆长电科技、中国台湾地区力成科技和矽品位列营收前五位,营收前十的企业中有5家中国台湾地区企业,3家大陆企业,1家美国企业,1家新加坡企业。

中国台湾半导体产业的强势领域在于芯片制造和封装测试,半导体原材料、设备大部分需要从美国、欧洲、日本进口,在商业模式上主要以接受美国半导体设计公司订单提供代工服务为主,其核心竞争力在于能够提供具有较高性价比和较高技术水平的代工服务。

中国大陆和美国集成电路设计公司对台积电具有较高依赖性

目前,中国台湾地区具有一定竞争力和影响力的企业主要有环球晶圆、联发科、台积电、联电、日月光。

在硅片方面,即便2021年下半年环球晶圆完成对世创的收购,对中国大陆企业而言也并非不可替代,因为大陆企业依旧可以从日本越信、胜高,韩国LG Siltron采购硅片。另外,大陆沪硅产业、重庆超硅、中欣晶圆等公司正在成长和发展中,在3年后有望大幅降低本土晶圆厂对进口12英寸硅片的依赖。

在手机芯片方面,联发科产品具有非常高的可替代性,紫光展锐的手机芯片可以实现对联发科芯片的无缝替换。华为被美国列入实体清单后,由于失去了芯片供应渠道,华为将荣耀手机品牌出售并独立运营,新上市的荣耀手机已经用紫光展锐的芯片替换高通或联发科的芯片。

在封装测试方面,大陆和中国台湾地区的差距并不大,大陆长电科技、通富微电、华天科技已经跻身市场占有率跻身全球前十,先进封装技术水平和海外龙头企业基本同步,BGA、WLP、SiP 等先进封装技术均能顺利量产,中国台湾地区联发科、联咏、瑞昱等企业已经将部分封测订单转向大陆封测公司。有鉴于此,即便中国台湾地区日月光、力成、矽品,美国安靠联手进行技术封锁和禁运,对大陆企业的冲击较小,从中长期看,封测业务是大陆企业最容易实现替换和超越的领域。

在芯片制造方面,中国和美国的大部分集成电路设计公司均对台积电具有较高依赖性,特别是在尖端工艺方面,中国集成电路设计公司完全仰仗台积电提供代工服务,一旦失去台积电尖端工艺,则会立刻失去芯片制造生产渠道,进而导致芯片“绝版”,或公司“休克”。这方面最典型的例子就是华为的麒麟和鲲鹏等ARM芯片,由于在ARM授权和台积电工艺方面同时被卡脖子,直接导致麒麟芯片“绝版”,鲲鹏芯片在信创市场因为失去流片渠道而无法按时交付,然后由同属于ARM阵营的飞腾来“接盘”。

中国台湾半导体企业对美欧印东南亚投资相对有限

中国台湾半导体公司核心业务大多位于中国台湾岛内,核心精华基本位于新竹科技园区。由于中国台湾半导体公司的核心业务是代工服务,在欧美投资很难获得比较优势,因而过去台积电等半导体公司在欧美投资较少。印度和东南亚国家虽然劳动力廉价,但法律不健全,基础设施和营商环境相对于中国大陆有一定差距,因而中国台湾半导体公司在印度和东南亚国家的投资也相对有限,仅有一些封测工厂开设在东南亚。中国大陆市场潜力巨大,基础设施完善,台积电、日月光、联发科、力成科技等公司已经在上海、南京、昆山、深圳等地开设分支机构或工厂。以中国台湾地区半导体明星企业台积电为例,截至2019年底,台积电全球员工总数为5.1万人,其中在中国台湾地区、亚洲其他地区、北美洲、及欧洲地区工作之员工比例依序为89.2%,7.5%,3.1%,及0.1%。

近年来,受中美贸易摩擦和中国台湾岛内电力紧缺影响,台积电将部分成熟工艺产能向外转移。2020年,受美国政府的“邀请”,台积电将投资120亿美元在美国亚利桑那州的投资建设5nm芯片制造工厂,亚利桑那州的新厂计划于2024年量产,初步规划月产能为2万片晶圆。2021年5月,台积电宣布南京工厂将扩充产能4万片晶圆(28nm工艺)。

不过,台积电的精华部分依然在中国台湾岛内,主要产能也在岛内,台积电在南京(未扩产前)和亚利桑那州的工厂产能均为每月2万片,而台积电的总产能为每月270万片。2020年第三季,台积电FAB18工厂5nm工艺线正式量产,每月产能达10万片,当季贡献营收约10亿美元。2020年11月,台积电投资200亿美元建设3nm工艺芯片工厂,预计2021年将会开展试产,2022 年下半年就准备量产,量产阶段产能预估将超过每月5万片。

由于台积电的核心精华基本集中在中国台湾岛内,业界对芯片作为重要的战略资源其产能过于集中一地的担忧(武统),2021年4月初,台积电宣布未来三年投资1000亿美元扩充芯片产能,在全球范围内选址建设新工厂。不过,该计划目前仅停留在纸面上,除了在美国亚利桑那州的投资之外,并无已经“实锤”的其他投资计划。

结语

目前,全球半导体产业分工呈现“雁行”状态,美国及其欧洲盟友占据技术门槛和利润最高的半导体设备和设计环节,日本、美国、欧洲、韩国公司占据了原材料环节,中国台湾地区和韩国占据了制造环节,中国台湾地区和中国大陆占据了封装测试环节。虽然中国台湾地区诞生了台积电这样的明星企业,但探究其本质,是美国进行技术转移的结果。从股权上看,台积电第一大股东是美国花旗银行,持股比例为20.5%,外国人、外国机构总持股比例高达78%,“中国台湾行政院”持股仅6.4%。从技术上看,台积电必须遵从于美国所主导的全球半导体产业分工,在关键技术、设备、原材料方面高度依赖美国、欧洲和日本,这也是在此前的中美贸易摩擦中,台积电惟美国马首是瞻制裁华为的原因所在。

由于美国对台积电精华集中于中国台湾岛内表示担忧,受政治因素影响,未来台积电很可能会进一步加大其在美国的投资,或者是将一部分产能转移到欧洲和日本,以应对武统风险。一旦发生这种情况,将会进一步增强美国对全球半导体产业链的控制,我国将面临更加严峻的形势。

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