从夹缝求生到全球第三!有望再进一步的中国半导体封测

2021年9月7日 cpcwzyc

马来西亚疫情依然严重,芯片大厂也受到了影响,全球半导体供应再次吃紧,致全球多家车厂停产!这一回,卡住全球汽车芯片供应的不是代工厂和光刻机,而是芯片封测环节。


扼住全球汽车厂“咽喉”的“半导体封测重镇”


马来西亚疫情暴发“封国”、全球汽车企业因“缺芯”减产——这两个看似没太大关联的新闻,却因为半导体封测工厂而联系在了一起。


被誉为全球“半导体封测重镇”的马来西亚拥有庞大的半导体封测产能,其半导体封装测试产能占到全球的13%。有超过50家的半导体公司在马来西亚设厂,其中大多数是跨国公司,比如AMD、英特尔、德州仪器、恩智浦和英飞凌等这些半导体巨头公司,其中英特尔更是有50%的处理器都是在马来西亚封测的,此次封国,也必将进一步加剧全球“缺芯”的现状,并且对中国光伏逆变器产业带来重大不利影响。事实上,目前已经有多家厂商因芯片供应问题延长供货周期,并提出10-15%的涨价要求。


福特汽车公司发言人日前表示,由于马来西亚的疫情,导致车门控制模块芯片无法如期交付,其位于德国科隆的工厂从8月23日开始停产五天。


此外,日产也因为马来西亚疫情造成的芯片短缺,将其位于美国田纳西州的工厂关闭至本月底。


事实上,不仅仅是汽车电子。以苹果为代表的消费电子产品同样受到马来西亚“封国”的影响。因为苹果在马来西亚关联的供应商如村田,瑞萨电子和Ibiden等,都因政策下发被要求锁定两周而不得不停产。从悲观的角度看,如果马来西亚此次封禁的时间延长,那么苹果的秋季发布都可能遭到影响。


马来西亚为何能在全球半导体产业封测环节 占据如此重要的地位?其产能受疫情冲击的情况下,替代及解决方案又在何处呢?这里,不妨先从全球半导体格局演化谈起。


全球半导体格局的成长与迁移


以往,泰国、马来西亚、越南这些东南亚国家往往并不在全球科技界的核心聚焦范围之内。但现在,由于芯片短缺,这些国家也获得了越来越多的关注。根据数据显示,东南亚在全球的半导体封装测试中市场占有率为27%,而占据13%份额的马来西亚本身是半导体封装测试的主要中心之一,更是全球半导体产品第7大出口国。由此可见,在半导体封测环节中,马来西亚的地位之重。


对于半导体产业链来说,封装测试是芯片生产的最后一步,属于劳动密集型环节,而它正扼住许多汽车企业的“咽喉”。


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图片源于英飞凌官网


以汽车半导体龙头英飞凌为例,公司在8月的财报会议上表示,当地的停产可能继续拖累本季度业绩。英飞凌有近三成芯片封测厂建在马来西亚,其首席执行官 Reinhard Ploss 告诉分析师,停工的总影响达到“高两位数”数百万欧元。


而至于以马来西亚为代表的东南亚诸国半导体封测产业为何有如此大的影响,这个话题需要从全球半导体格局的演变谈起。


半导体行业因具有下游应用广泛,生产技术工序多、产品种类多、技术更新换代快、投资高风险大等特点,叠加下游应用市场的不断兴起,半导体产业链从集成化到垂直化分工越来越明确,并经历了两次空间上的产业迁移。


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数据来源:Frost&Sullivan


迁移路径由美国至日本再到韩国等国家,演化模式由垂直整合到系统化集成,再到垂直分工。


起源美国:垂直整合模式 1950s,主要由系统厂商主导。全球半导体产业的最初形态为垂直整合的运营模式,即企业内设有半导体产业所有的制造部门,仅用于满足企业自身产品的需求。


转移日本:系统集成 IDM 模式 1970s,美国将装配产业转移到日本,半导体产业转变为 IDM(Integrated Device Manufacture,集成器件制造)模式,即负责从设计、制造到封装测试所有的流程。与垂直整合模式不同,IDM 企业的芯片产品是为了满足其他系统厂商的需求。随着家电产业与半导体产业相互促进发展,日本孵化了索尼、东芝等厂商。我国大部分分立器件生产企业也采用该类模式。


分工转移,代工模式兴起 1990s,随着 PC 兴起,存储产业从美国转向日本后又开始转向了韩国,孕育出三星、海力士等厂商。同时,台湾积体电路公司成立后,开启了晶圆代工(Foundry)模式,解决了要想设计芯片必须巨额投资晶圆制造产线的问题,拉开了垂直代工的序幕,无产线的设计公司(Fabless)纷纷成立,传统 IDM 厂商英特尔、三星等纷纷加入晶圆代工行列,垂直分工模式逐渐成为主流,形成设计(Fabless)、制造(Foundry)、封测(OSAT)三大环节。


随后,在全球半导体产业结构转型,劳动力密集型产业如半导体封测开始转向马来西亚等东南亚地区。


多年来,马来西亚的半导体产业形成了包括外包半导体组装和测试(Osat)、半导体自动测试设备(ATE)制造、电子制造服务(EMS)的产业布局。在2020年全球疫情暴发的情况下,马来西亚的半导体生产规模依然达到267亿美元。


因此,马来西亚作为测试和封装芯片主要基地的地位至关重要,因为测试和封装是半导体生产的最后一步。在芯片生产过程中,当半导体材料(通常是硅)被加工成晶圆后,通过测试的晶圆需要成为单独的芯片,就需要进行封装;而测试则是对晶圆及成品的良率进行检测。不经过封测环节,芯片就无法进行交付。


虽然芯片封测技术门槛远不如芯片设计、制造,但对于全球半导体产业链来说,马来西亚半导体产业牵一发而动全身。


半导体产业链核心环节之封装测试


半导体封装是指将晶圆按照产品型号及功能需求加工得到独立芯片的过程封装后的芯片具备电力传送、信号传送、散热以及保护四大功能。半导体测试是为了确保交付芯片的完好,可分为两阶段:一是进入封装之前的晶圆测试,主要测试电性;二是封装后的IC成品测试,主要测试IC功能、电性与散热是否正常。


近年来,晶圆代工产能紧张,各芯片产品包括功率、电源芯片、存储芯片等也缺货涨价,半导体封测行业也进入高景气周期。过去一段时间,日月光、长电科技、通富微电、华天科技、晶方科技等陆续传出产能紧张的消息,部分产品出现不同程度的价格上涨,受益于订单强劲。


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图片来源,日月光半导体官网


而在技术方面,极小尺寸下芯片物理瓶颈越来越难以克服,随着先进节点走向10nm、7nm、5nm,研发生产成本持续走高,良率下降,摩尔定律趋缓,半导体行业逐渐步入后摩尔时代。先进封装技术不仅可以增加功能、提升产品价值,还有效降低成本,成为延续摩尔定律的关键。其中,SiP(系统级封装)兼具低成本、低功耗、高性能、小型化和多元化的优势,未来在摩尔定律失效后,或将扛起后摩尔时代电子产品继续向前发展的大旗。


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图片来源,晶方科技IPO招股说明书


封测是半导体产业链不可或缺的环节,但却是最后的环节,低门槛、劳动密集型等特点,让芯片封装一直处在芯片产业“鄙视链”底端。天风证券研究所做过一组数据对比,在整条产业链上,设计的毛利率高达65%;其次是设备和制造,毛利率都能达到45%左右,而封测整体的毛利率整体只有20%,而且处于技术门槛最低的那一环。


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图片来源,天风证券


在早期的发展规划中,芯片设计和制造是重点扶持对象。当时认为,只要芯片生产出来,封测自然也就不成问题。


但国内封测企业似乎一直处于夹缝中。一方面,国内芯片制造没有跟上,导致封测产业发展迟缓。对于高端技术,本土封测厂在生意较少的情况下也不敢贸然投入。当时,第三代封测技术已占到全球市场70%,但国内封测企业还停留在一二代技术上。


另一方面,由于是劳动力密集型产业,封测是中国最容易在全球产业分工版图中占有一席之地的环节。飞思卡尔、英特尔、英飞凌等国际芯片大厂都在华投资设立封测厂,在规模和技术水平上居于主导。


好在长电科技、富通微电、华天科技等一种国产半导体封测厂商韧劲儿十足,依靠先进的组织管理降低成本,并大举引进投资和技术,在2006~2008年期间实现快速成长,为后面国产替代化和争夺全球市场话语权打下坚实基础。


国产替代化带来行业迅速成长机会


随着2008年金融危机暴发,半导体行业受到一记重拳,封测厂的订单全都断崖式下跌,惨烈的价格竞争下,日月光、中芯国际、长电科技、富通微电、华天科技等规模较大的半导体封测企业开始举起并购大旗,用规模降低成本并争夺更多市场话语权。


整个半导体封测行业大的转机应该是在2018年左右出现,由于存储器价格的企稳和智能手机出货量的提振,整个半导体封测行业和呈现出回暖的趋势。


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资料来源:WSTS(世界半导体贸易统计组织),方正证券研究所整理


随后,在5G、IoT、服务器、AI等领域带动存储器、HPC、基频等版答题芯片的需求下,封测行业迎来新一轮景气周期。


而具体就我国而言,在大国博弈下,半导体行业将长期持续国产替代的主题,封测作为我国半导体领域优势最为突出的子行业,在当前国产半导体产业链中,不仅国产化程度最高,行业发展也最为成熟。随着上游的芯片设计公司选择将订单回流到国内,具备竞争力的封测厂商将实质性受益。


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资料来源:芯通社


据SEMI称,全球有18个半导体项目在2020年投入建设,其中中国大陆就占据了11个,总投资达到240亿美元。随着大批新建晶圆厂产能的释放以及国内主流代工厂产能利用率的提升,晶圆厂的产能扩张也势必蔓延至中下游封装厂商,将带来更多的半导体封测新增需求,封测行业有望再次进入高速发展周期。


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资料来源:拓墣产业研究院、中国半导体论坛


具体而言,以中国大陆半导体封测龙头企业长电科技为例,其在招股说明书中表示,公司的前身为成立于1998年的江阴常见电子实业有限公司,向前还可以追溯至1972年由包括江阴地方政府创办的长江内衣厂转型并改名而来的江阴晶体管厂。


从一度濒临破产的门外汉到有望挑战日月光与安靠、全球第三的地位,长电科技的成长史何尝不是中国大陆半导体封装行业的成长史。


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根据芯思想研究院(ChipInsights)发布的 2020 年全球封测十强榜单,长电科技以预估 255.63亿元营收在全球前十大 OSAT 厂商中排名第三,中国大陆第一。公司在品牌领导力、多元化团队、国际化运营、技术能力、品质保障能力、生产规模,运营效率等方面占有明显领先优势。


从近几年市场份额排名来看,行业龙头企业占据了主要的市场份额,根据 ChipInsights 发布的数据,2020 年全球 OSAT 厂商营收达到 2,136.69 亿元,较 2019 年增长 12.36%,前十大 OSAT 厂商营收总额为 1,794.38 亿元,较 2019 年增长 12.87%,市占率合计约为 83.98%。


显然, 大者恒大的趋势再一次出现,而且在全球疫情的影响下,半导体封测格局有望再一次发生改变。


写在最后:机会总是给有准备的人


多年以前,看过一篇关于“长电科技”前世今生的文章,从名不见经传的长江内衣厂到如今排名第三的长电科技,数十年的成长历程的艰辛可想而知。而在突如其来的全球疫情下,国内半导体封测行业有望并正在承接部分东南亚产能,这意味着更大的生产规模和更强的生态话语权,也意味着整个产业做大做强的可能。


前不久,据集微网报道,上游供应链消息人士透露,由于马来西亚疫情持续升温,几家ODM正计划将订单从东南亚国家的工厂转移到中国的工厂,并已获得客户的批准。Digitimes报道指出,Inventec Appliances 是Inventec的消费电子制造子公司,在槟城运营一家工厂,并将30%的产品运往美国。消息人士透露,由于该工厂的产能因疫情而减少,一些客户已经将部分非美国订单转移到英业达在中国上海的工厂。


正如同那句“机会总是留给有准备的人”一样,未来,时间一定会成为我国半导体产业崛起的伙伴!