半導體產業總體可以分為原材料、設備、設計、制造、封裝測試幾個領域,臺灣企業在原材料、設計、制造和封裝四個領域具有一定市場份額和影響力,在晶圓制造方面尤為突出,在半導體設備方面缺乏話語權。
臺灣半導體產業在原材料和設備方面依賴歐美日
就半導體設備而言,最關鍵的是光刻設備、刻蝕設備和薄膜沉積設備,資金占比大約為30%、25%和25%。荷蘭艾斯摩爾基本壟斷了高端光刻機,刻蝕設備由美國應用材料、美國泛林半導體、日本東京電子瓜分,薄膜沉積設備則是應用材料的強勢領域,物理氣相沉積設備占據全球市場份額30%以上,化學氣相沉積設備占據全球市場份額的50%以上。中國臺灣企業在半導體設備方面基本依賴從歐美日進口。
就半導體原材料而言,日本、美國企業在全球半導體材料供應上占主導地位。半導體原材料主要分為晶圓制造材料和封裝材料兩大塊。晶圓制造材料中,按照市場份額依次為硅片及硅基材料(占比31%),光掩模版(占比14%)、光刻膠配套試劑(占比7%)、光刻膠(占比5%)。封裝材料中,按照市場份額依次為封裝基板(占比40%)、引線框架(占比16%)、陶瓷基板(占比11%),鍵合線(占比15%)。就占比最高的硅片和封裝基板而言,日本信越、勝高占據硅片市場半壁江山,松下電工則是封裝基板行業的領頭羊。就其他細分市場來說,日本住友金屬、田中貴金屬、東京應化,美國羅門哈斯、陶氏化學、3M等公司具有市場優勢地位。臺灣企業在原材料(硅片)領域僅有環球晶圓具有一定影響力,市場份額約為15%左右。
必須關注的是,2020年12月10日,環球晶圓同意以每股127億歐元、總額約37.5億歐元的價格收購世創(Silitronic)。預計交易在2021年下半年完成,合并完成后,環球晶圓將在10個國家擁有20家工廠。一旦完成這筆收購,市場份額將超過30%,有望成為與信越、勝高同一個規模等級的硅片制造商。
臺灣半導體產業在設計、制造和封測上具有一定影響力
就半導體設計而言,美國公司占據了絕對優勢地位,美國半導體設計公司市場份額總量占比高達70%左右。就細分市場而言,美國英特爾、英偉達、蘋果、AMD、高通、博通、賽靈思、德州儀器、ADI、Skywoks、鎂光、西部數據等公司在CPU、GPU、DSP、FPGA、NAND、射頻,以及各類模擬芯片領域均占據統治性市場地位。臺灣地區的集成電路設計公司僅有聯發科在營收上邁入了前十位,在手機芯片領域具有較高市場份額。
就半導體制造而言,全球前五的芯片制造商分別為臺積電、三星、格羅方德、聯電、中芯國際。根據2021年一季度數據,臺積電以56%的市場份額遙遙領先于三星(18%)、聯電(7%)與格芯(7%),市場份額是中芯國際的10倍有余。就技術水平來說,臺積電的制造工藝已經超越了美國老牌公司英特爾,在制造工藝方面處于全球領先水平,是名副其實的行業霸主。
就封裝測試而言,呈現出臺灣地區、美國、大陸地區三足鼎立之態,臺灣地區日月光、美國安靠、大陸長電科技、臺灣地區力成科技和矽品位列營收前五位,營收前十的企業中有5家臺灣地區企業,3家大陸企業,1家美國企業,1家新加坡企業。
臺灣半導體產業的強勢領域在于芯片制造和封裝測試,半導體原材料、設備大部分需要從美國、歐洲、日本進口,在商業模式上主要以接受美國半導體設計公司訂單提供代工服務為主,其核心競爭力在于能夠提供具有較高性價比和較高技術水平的代工服務。
中國大陸和美國集成電路設計公司對臺積電具有較高依賴性
目前,臺灣地區具有一定競爭力和影響力的企業主要有環球晶圓、聯發科、臺積電、聯電、日月光。
在硅片方面,即便2021年下半年環球晶圓完成對世創的收購,對中國大陸企業而言也并非不可替代,因為大陸企業依舊可以從日本越信、勝高,韓國LG Siltron采購硅片。另外,大陸滬硅產業、重慶超硅、中欣晶圓等公司正在成長和發展中,在3年后有望大幅降低本土晶圓廠對進口12英寸硅片的依賴。
在手機芯片方面,聯發科產品具有非常高的可替代性,紫光展銳的手機芯片可以實現對聯發科芯片的無縫替換。華為被美國列入實體清單后,由于失去了芯片供應渠道,華為將榮耀手機品牌出售并獨立運營,新上市的榮耀手機已經用紫光展銳的芯片替換高通或聯發科的芯片。
在封裝測試方面,大陸和臺灣地區的差距并不大,大陸長電科技、通富微電、華天科技已經躋身市場占有率躋身全球前十,先進封裝技術水平和海外龍頭企業基本同步,BGA、WLP、SiP 等先進封裝技術均能順利量產,臺灣地區聯發科、聯詠、瑞昱等企業已經將部分封測訂單轉向大陸封測公司。有鑒于此,即便臺灣地區日月光、力成、矽品,美國安靠聯手進行技術封鎖和禁運,對大陸企業的沖擊較小,從中長期看,封測業務是大陸企業最容易實現替換和超越的領域。
在芯片制造方面,中國和美國的大部分集成電路設計公司均對臺積電具有較高依賴性,特別是在尖端工藝方面,中國集成電路設計公司完全仰仗臺積電提供代工服務,一旦失去臺積電尖端工藝,則會立刻失去芯片制造生產渠道,進而導致芯片“絕版”,或公司“休克”。這方面最典型的例子就是華為的麒麟和鯤鵬等ARM芯片,由于在ARM授權和臺積電工藝方面同時被卡脖子,直接導致麒麟芯片“絕版”,鯤鵬芯片在信創市場因為失去流片渠道而無法按時交付,然后由同屬于ARM陣營的飛騰來“接盤”。
臺灣半導體企業對美歐印東南亞投資相對有限
臺灣半導體公司核心業務大多位于臺灣島內,核心精華基本位于新竹科技園區。由于臺灣半導體公司的核心業務是代工服務,在歐美投資很難獲得比較優勢,因而過去臺積電等半導體公司在歐美投資較少。印度和東南亞國家雖然勞動力廉價,但法律不健全,基礎設施和營商環境相對于中國大陸有一定差距,因而臺灣半導體公司在印度和東南亞國家的投資也相對有限,僅有一些封測工廠開設在東南亞。中國大陸市場潛力巨大,基礎設施完善,臺積電、日月光、聯發科、力成科技等公司已經在上海、南京、昆山、深圳等地開設分支機構或工廠。以臺灣地區半導體明星企業臺積電為例,截至2019年底,臺積電全球員工總數為5.1萬人,其中在臺灣地區、亞洲其他地區、北美洲、及歐洲地區工作之員工比例依序為89.2%,7.5%,3.1%,及0.1%。
近年來,受中美貿易摩擦和臺灣島內電力緊缺影響,臺積電將部分成熟工藝產能向外轉移。2020年,受美國政府的“邀請”,臺積電將投資120億美元在美國亞利桑那州的投資建設5nm芯片制造工廠,亞利桑那州的新廠計劃于2024年量產,初步規劃月產能為2萬片晶圓。2021年5月,臺積電宣布南京工廠將擴充產能4萬片晶圓(28nm工藝)。
不過,臺積電的精華部分依然在臺灣島內,主要產能也在島內,臺積電在南京(未擴產前)和亞利桑那州的工廠產能均為每月2萬片,而臺積電的總產能為每月270萬片。2020年第三季,臺積電FAB18工廠5nm工藝線正式量產,每月產能達10萬片,當季貢獻營收約10億美元。2020年11月,臺積電投資200億美元建設3nm工藝芯片工廠,預計2021年將會開展試產,2022 年下半年就準備量產,量產階段產能預估將超過每月5萬片。
由于臺積電的核心精華基本集中在臺灣島內,業界對芯片作為重要的戰略資源其產能過于集中一地的擔憂(武統),2021年4月初,臺積電宣布未來三年投資1000億美元擴充芯片產能,在全球范圍內選址建設新工廠。不過,該計劃目前僅停留在紙面上,除了在美國亞利桑那州的投資之外,并無已經“實錘”的其他投資計劃。
結語
目前,全球半導體產業分工呈現“雁行”狀態,美國及其歐洲盟友占據技術門檻和利潤最高的半導體設備和設計環節,日本、美國、歐洲、韓國公司占據了原材料環節,臺灣地區和韓國占據了制造環節,臺灣地區和中國大陸占據了封裝測試環節。雖然臺灣地區誕生了臺積電這樣的明星企業,但探究其本質,是美國進行技術轉移的結果。從股權上看,臺積電第一大股東是美國花旗銀行,持股比例為20.5%,外國人、外國機構總持股比例高達78%,“臺灣行政院”持股僅6.4%。從技術上看,臺積電必須遵從于美國所主導的全球半導體產業分工,在關鍵技術、設備、原材料方面高度依賴美國、歐洲和日本,這也是在此前的中美貿易摩擦中,臺積電惟美國馬首是瞻制裁華為的原因所在。
由于美國對臺積電精華集中于臺灣島內表示擔憂,受政治因素影響,未來臺積電很可能會進一步加大其在美國的投資,或者是將一部分產能轉移到歐洲和日本,以應對武統風險。一旦發生這種情況,將會進一步增強美國對全球半導體產業鏈的控制,我國將面臨更加嚴峻的形勢。
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