盘点半导体行业2021：整年陷入“缺芯”困局，国产替代已在路上

  一、全球缺芯仍是行业热点

  芯片行业遭遇史无前例的大缺货，但半导体产业的发展依然有其周期性。目前业界广泛关注的焦点是，这波缺货何时结束，供应何时恢复正常。多个信息源都表明，整个半导体缺货行情不会持续太久，但个别行业芯片的缺货还将持续一段时间。

  造成芯片缺货有很多原因，在整个半导体的发展中，大约两三年会产生一个周期，而目前正处于一个供不应求的高峰周期。而在2019年，实际上处于供过于求，也是整个半导体市场下滑的时间点。再往前推两年，2017年则是一个高峰。往往半导体公司在高峰时期会进行大量投资，投资产出的两年后则又产生供过于求的情况。

  我们认为，各行业的芯片需求爆发最后都会落在全球几个代工厂仅有的产线上生产，而这几大芯片代工厂，由于没有预期到芯片需求的激增，近年来都没有投入资金在工厂扩建上，这就是今年芯片缺货现象愈演愈烈的根本原因。

  在这一轮缺货潮中，处于供应链上游的厂商肯定赚得盆满钵满，但不计后果地投入扩产也将使得未来所需要承担的风险变得越来越大。

  1、行业如何应对缺芯困局

  而且，全球半导体产业已经进入“后摩尔定律时代”，再加上眼下缺芯状况严重，面对新的挑战，各个产业链环节上的企业都在进行技术升级，探索相应机会。下面我们就一起看看晶圆制造和汽车行业的厂商，如何应对缺芯困局。

  (1)晶圆制造行业：

  从全球晶圆代工厂的布局来看，能够竞逐晶圆制造先进制程工艺的如今只剩下台积电、三星和英特尔。2021年11月，三星电子宣布从2025年开始大规模生产2nm芯片，英特尔也宣布了加强代工计划，并希望在2025年前能赶上台积电和三星等竞争对手。

 

  台积电

  日前，高盛在一份报告中指出，由于芯片价格上涨、高性能计算机(HPC)/5G处于行业升级周期以及其他利好因素影响，台积电2022年的增长速度将高于2021年，今年台积电营收预计同比增长26.1%，目标价由1028台币上调至1035台币，新目标价意味着台积电较12月30日收盘价有68%的潜在上涨空间。

 

  台积电计划在今年第四季度启动3nm制程芯片生产的消息也在间接刺激其股价走向。在此前一场会议中，台积电总裁魏哲家表示，3nm制程的风险量产计划于2022 年下半年开始大规模量产。

  目前，5nm是台积电营收的重要来源。根据台积电第三季度业绩表现，5nm制程出货占该公司2021年第三季晶圆销售金额的18%，7纳米制程出货占全季晶圆销售金额的34%。

  调研机构TrendForce集邦咨询指出，台积电在苹果iPhone新机的带动下，第三季营收达148.8亿美元，季增11.9%，稳居全球第一，其中7nm及5nm受到智能手机及高效能运算需求驱动，两者营收合计已超越台积电整体过半比重，且处于持续增长。

  未来几年先进制程市场将掀起一场激烈的竞争，晶圆代工市场将会面临定价压力。因此，在高成本投入以及各地兴建晶圆厂的情况下，台积电能否维持高毛利率或将成为新的问题。

  三星电子

  众所周知，从去年开始的缺芯潮，已经延续到今年，而如今影响的范围也从汽车行业辐射到全球多个行业。

 

  目前，社会各界都期望韩国芯片可以扩大产能，从芯片厂到供应商都开始加大产能。

  据韩国当地媒体THE ELEC报道，三星电子的供应商EcoPro HN的社长Yoon Seong-jin在电话会议上表示，由于芯片短缺的现象越发严重，三星电子计划提前三个月开始运营平泽工厂P3生产线。而三星电子也要求该公司在2021年12月之前提供化学滤网产品，而不是之前约定的2022年初的截止日期。

  由此可以推断，三星电子已经积极扩大产能，以应对长期存在的芯片短缺现象。

  据悉，三星电子原计划在其平泽工厂建设共计六条芯片生产线，其中P3生产线将被用于生产存储芯片或者代工芯片，该产线占据了厂区近一半的土地，预计将于2023年上半年开始运营。

  如今，这条生产线又被重新提上日程，将提前至2022年开工。同时，平泽P2生产线也将于今年下半年启用。

  最后，据消息人士透露，除了平泽工厂以外，三星电子已经在华城芯片工厂投入大量设备建立研究实验室，在半导体业务上的投入，也将不断扩大。

  英特尔

  2月份，英特尔老将帕特·基辛格(Pat Gelsinger)在万众瞩目中走马上任，他上任CEO职位后，对英特尔进行了大刀阔斧的改革，公布了IDM2.0计划，重点主要分为两个部分：持续发展7nm先进制程和保持封装技术方面的领先性。

 

  变革英特尔在芯片代工方面的路线：在坚持原先IDM模式下自有工厂的前提下，进一步扩大与第三方代工厂的合作;重启代工业务，增加产能，从美国和欧洲市场起步，满足全球对半导体生产的旺盛需求。

  市场传闻也证明，英特尔也正在代工这条路上前进。2021年7月16日，据《华尔街日报》报道，英特尔正在收购芯片代工制造商格芯(GlobalFoundries)，交易金额或将达到300亿美元。若顺利完成，这笔收购案将成为英特尔成立以来最大的一笔交易。但目前，交易前途未卜，格芯CEO日前在采访中否认谈判进行表示会继续IPO进程。

  在摩尔定律失效，先进制程地位落后，后来者如AMD疯狂攻城略地，资本市场遭遇滑铁卢的当下，被围困的英特尔如何重夺霸主地位？

  目前，英特尔正从PC中心到数据中心进行转型，为云服务提供商、企业以及政府等提供相关产品，这一业务利润丰厚，曾被视作英特尔的增长火车头，但是云计算芯片需求的下滑以及抢占这块蛋糕的同行们都让英特尔的转型之路不再一帆风顺。去年第二季度，得益于疫情带来的对云服务器的需求，数据中心业务营收年增长为43%，但在这次财报中同比下降9%。

  PC市场依然旺盛的需求一定程度上弥补了数据中心业务增长放缓的影响，客户端计算业务保持上涨趋势，主要归功于英特尔在PC相关产品的强劲表现，同比增长33%。

  行业研究机构IDC和Gartner最新数据均显示，由于疫情突然爆发的对PC产品的需求，正在回归常态。今年第二季度PC出货量增长已经大幅放缓，虽然对新PC的需求较疫情前高，但全球芯片短缺带来影响限制了增长趋势。

  CEO基辛格在电话会议中评论说：“预计短缺将在今年下半年触底反弹，但该行业还需要一到两年的时间才能完全赶上需求。”

  来看其他业务方向。在物联网(Internet of Things)业务中，IOTG事业部营收同比增长47%，达9.84亿美元，Mobileye保持迅猛增长势头，营收增长翻倍至3.27亿美元;存储器事业部NSG营收同比下滑34%至11亿美元;可编程方案事业部PSG营收同比下降3%至4.86亿美元。

  英特尔近年的失落很大程度是因为在先进制程上的掉队，被业界戏称为“牙膏厂”。芯片公司们一直致力于将更多晶体管封装到芯片里，进一步提升性能以及设备的电源效率。英特尔从1971年开始，推出封装10微米晶体管的处理器，处于行业领先地位。

  但是，随着台积电和三星在芯片先进制程上的追赶，英特尔自身却延宕。早在2016年，英特尔原计划推出的10nm制程最后拖到了2019年才面世，2019年就应该推出的7nm制程技术也因良品率问题被一拖再拖，被AMD和英伟达夺走市场份额。

  本月初，据报道，苹果和英特尔将成为第一批测试使用台积电3nm制程的客户，芯片量产时间预计会在明年下半年或是后年初。这是利好英特尔的积极信号。产业观察者表示，英特尔若比竞争对手领先采用台积电的3nm制程，或许可以收复一部分失去的市场占有率。

  芯片行业的竞争与合作态势变化莫测，没有谁能永居霸主地位。

  (2)汽车行业：

  自去年年底汽车行业被曝缺芯后，受到供应不足的困扰，全球大多车企先后宣布减产或停产，不过目前缺芯情况依旧未能得到很好缓解，问题愈演愈烈。

 

  大众集团

  作为国内最早受芯片影响的大众汽车在去年年底陷入停产的传闻。大众集团中国CEO冯思翰表示，由于全球芯片供应短缺影响其生产，该公司去年12月在中国的销量损失达到数万辆。3月16日，大众集团CEO赫伯特·迪斯在2021年度新闻发布会上再次强调，由于全球芯片短缺和美国严寒天气打击汽车行业，公司今年前两个月已损失了10万辆汽车的产量，而这一缺口将无法在2021年弥补。

  特斯拉

  马斯克在第四季度财报电话会议上表示，芯片短缺可能对公司生产造成短期影响，正在尽最大努力度过芯片短缺的难关。

  福特汽车

  芯片短缺可能导致公司第一季度减产10%至20%，预计全年利润因此减少10亿至25亿美元。预计全球芯片短缺问题今年夏季可能缓解，但可能要到2022年才能完全解决。

  通用汽车

  公司可以在全球面临芯片短缺的情况下正常运转，通用汽车只能通过减少皮卡车型的生产数量，从而使工厂得以稳定发展。对于全球缺芯这个问题，预测今年的自由现金流将会下降15亿美元-25亿美元，折合成人民币大约为98亿元-163亿元。

  长城汽车

  在重庆、徐水两大生产基地并无停产计划，长城汽车目前面临着芯片供应紧张的情况，工厂生产受到一定程度影响，但均未停产。针对芯片市场供应紧张的情况，长城汽车正在主动采取多种措施积极应对，包括在全球范围内积极采购芯片、加强供应链管理等方式，来缓解芯片供应紧张带来的影响。

  广汽集团

  广汽集团将成立芯片应对小组，及时协调芯片供应链问题，实行一点一策一预案，多方联动推动产业链条的短缩，积极探索开发重点芯片替代方案。

  比亚迪

  王传福表示，由于提前布局芯片自研，目前全球汽车行业经历的缺芯停产问题，比亚迪没有受到丝毫影响。

  缺芯最严重的汽车行业似乎已经度过了最艰难的时刻，这一点已经反映在汽车行业的多个环节。大众汽车的CFO Arno Antilitz表示已经看到芯片供应趋于稳定，丰田、日产、本田三家汽车制造商也都表示将会在近期提高产量。通用汽车发言人表示，11月第一周，通用汽车北美组装工厂首次没有因为缺芯停工。

  2、“缺芯”情况何时改善

  全球范围的缺芯潮仍在继续。汽车制造业、混凝土行业、电子产品制造业……无一不受到严重影响。

  尽管台积电、英特尔和三星都在大举投资扩建和建设新的芯片代工厂。但正如英特尔首席执行官盖尔辛格指出的，这些投资需要时间，至少需要几个月乃至几年才能投产。

 

  Arm首席执行官Simon Segars则认为全球供应紧张情况预计将延续到2022年12月，因为芯片制造商正在努力消化未完成的订单积压。

  相比之下，高通对缺芯预期却较为乐观。近期，高通CEO Cristiano Amon表示，预计到12月底，高通自身的供应问题将得到实质性改善，该公司获得的供应足以满足明年下半年之前的需求。

  拿格芯来说，作为全球第三大晶圆代工大厂，它遭遇了被疯狂下单的情形。根据CNBC报道，格芯执行长Tom Caulfield表示，自2020年8月以来公司产能就已不足，产能利用率超过100%，到2023年底的产能已全部售完。他还进一步指出，在未来5至10年的大部分时间里，格芯将追求的是供应，而不是需求。

  台积电创始人张忠谋近日也公开表示，目前看不到半导体何时会不缺货，但最终会缓解。他强调，对半导体需求与日俱增之际，两年前他在台积电运动会时就说过台积电是兵家必争之地，现在看来依旧如此，而且会愈来愈重要。

  英特尔首席执行官帕特·盖辛格 (Pat Gelsinger)在接受采访时更是做出了芯片短缺至少持续到2023年的预计，他表示“我们现在处于最糟糕的境地;明年每个季度，我们都会逐渐好转，但直到2023年他们才会实现供需平衡”。

  当然，为了尽早摆脱缺芯危机，台积电、三星、联电、格芯、中芯国际、英特尔、英飞凌、博世、TI、SK海力士、美光等也皆表明未来将加大投资力度，扩建工厂。

  我们认为，在芯片制造商的努力之下，2022年恢复供需平衡还是颇有希望的。

  3、全球半导体行业2021年十大关键词

  (1)缺芯

  2021年上半年，芯片短缺的话题一直停留在热门话题榜。“芯”究竟有多缺呢？就拿最有韧性的苹果供应链来说，受供应链缺芯影响，iPhone 13不仅创下了苹果从下单到发货的最长等待期，而且还将用于生产iPad及零部件调往iPhone13系列。这足以看出2021年缺芯困局对于厂商们的影响。

  (2)换帅

  2021年1月13日，英特尔宣布，现任CEO Bob Swan 于2021年2月15日离职，云服务商VMware(威睿)首席执行官的Pat Gelsinger接任Bob Swan的职位，担任英特尔第八任CEO。

  随着新CEO Pat Gesinger上任，英特尔宣布重启代工业务。为了让英特尔回归行业领先地位，Gesinger提出了IDM 2.0战略。IDM 2.0指出未来英特尔的大部分产品将会在内部制造生产，以提高对产品研发、量产以及交付的把控。同时英特尔计划建立IFS部门为客户提供晶圆制造、封装、以及x86、arm、RISC-V等多种IP的设计服务。

  (3)跨界

  为了改善缺芯局面，稳定供应链，各个领域的企业都宣布下场造芯。

  如汽车行业，国外的通用、福特先后宣布联手半导体公司进入芯片开发领域;国内车厂北汽选择和imagination合资成立核芯达，吉利与ARM、联发科、云知声、芯聚能以不同方式研发车规MCU、智能座舱芯片等产品，上汽则与英飞凌联手成立上汽英飞凌，主攻IGBT芯片。除了与芯片企业合作，还有以比亚迪为代表的部分车企选择自研芯片。

  (4)元宇宙

  元宇宙成为资本市场上的热门概念。3月以来，“元宇宙第一股”的Roblox的美股上市宣告了元宇宙时代的到来。游戏行业的巨头如Epic、腾讯都表示看好这一概念。今年10月Facebook改名Meta，成为“元宇宙”宇宙中最受瞩目的一个动作。

  12月17日京东提出产业元宇宙，提出要将数字能力引入现实世界，通过数字世界的构建提升现实世界、实体经济中认识和改造世界的能力。无疑，产业元宇宙的出现又为元宇宙概念带来了另一层解读。

  (5)手机厂商入局芯片行业

  2021年，OPPO、vivo等多家手机公司全都宣布了自研芯片。目前vivo公布了第一颗自研ISP芯片 V1，而OPPO也公布了首颗自研影响专用NPU芯片马里亚纳。可以看到，目前国内的头部手机厂商已经在自研芯片赛道上聚齐，但除了华为外，其他厂商的进度都仍处在影像领域的研发。

  (6)国产GPU

  国产GPU是一个充满潜力的赛道，同时也是一个充满竞争的赛道，壁仞、天数、沐曦、燧原、摩尔线程等都频频出现在人们的视野中。

  GPU在消费电子、科学计算、深度学习、自动驾驶、数据分析等领域均有重要的应用。谁能杀出重围，挑战Nvidia和AMD，未来几年，我们拭目以待。

  (7)涨价

  缺芯所导致的直接结果就是“涨价”。一颗芯片的诞生大致可以分为设计、生产、封装测试三个环节，其中原材料紧缺、产能满负荷的情况会直接导致芯片价格水涨船高。

  在代工层面，Digitimes报道，晶圆代工报价预计将继续上涨，其中台积电12月后或将调涨20%，三星宣布提高芯片代工的费用，计划将代工价格提高15%-20%。据称，此举已经获得了一些客户同意，并已经签订新的合同。具体的价格涨幅取决于客户的订单量、芯片种类和合同期限，新价格将在4至5个月后正式生效。

  (8)台积电

  在全球缺芯的情况下，代工领域的领军企业台积电无疑成为半导体受关注的企业。

  这一年台积电的市值也是水涨船高，达到了5568.48亿美元，闯入全球市值前十榜单。

  目前，台积电代表着晶圆代工的最水平。目前台积电在代工领域的市占率超过50%，而台积电在先进制程上也保持领先。摩根大通预计未来台积电5nm的市占率有望达到90%。

  (9)3nm

  2021年11月4日，台积电宣布3nm技术一切正常。听到这一消息，最为高兴的当属苹果。因为按照计划，苹果明年发布的A系列处理器以及M系列新处理器，都会使用台积电3nm工艺。台积电宣布3nm技术顺利推进，意味着苹果自研芯片将获得更出色的代工技术加持，苹果终端设备在市场上的竞争优势将会进一步扩大。

  (10)大基金二期

  2021年，国家集成电路产业投资基金股份有限公司动作不断，短短1个月左右便发生了多起减持。而在一期有序退出的同时，募资超2000亿元的国家集成电路产业投资基金二期股份有限公司正在陆续跟进，投资有望全面提速。