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同行前辈说:如此严重的全球半导体短缺,还是头一遭。

早在去年下半年,半导体行业就感受到供应短缺之苦,却也承蒙半导体短缺之福。  

同行前辈说,入行三十年来,从未遇到如此严重的短缺现象。尽管芯片工厂昼夜不停地运转,此时的世界半导体,却依然时刻面临着弹尽粮绝的险境。  

不久的将来,这场关于半导体短缺的“狂欢”一定会散去,但此时此刻,行业的“腥风血雨”仍在继续。  

身处半导体行业,笔者更亲历着行业之巨变,如看一部部大片,跌宕起伏。  

汽车半导体全球供应不足,各大车厂宣布减产;芯片持续涨价,恐慌式抢购屡见不鲜。日本人把半导体称为“工业之米”。连续的“缺芯”、“涨芯”,让很多制造业切身体会到“巧妇难为无米之炊”的窘境。  

关于芯片短缺,这篇文章想讲什么?  

1)半导体为何会出现全球短缺的现象?  

2)芯片制造产业,谋求怎样的突破与变革?  

今天,围绕这些话题,笔者就从半导体芯片制造这个细分领域,与大家探讨“变革中的半导体行业”。  

在我看来,解答上述两个问题,离不开两个核心词汇:“过犹不及”和“反全球化”。  

问题1:  

为何出现全球短缺的现象?  

半导体供应不足,与供求平衡被打破息息相关。疫情期间,宅家电器(例如任天堂游戏机、智能家电,智能手机等)需求增加,半导体芯片需求也随之增加;日渐普及的电动汽车,单体汽车对半导体的需求更大;全球各大车厂,随着疫情得到阶段性控制,也将扩大生产列入日程。  

然而,中美贸易战的打响,打破了半导体全球供应链的稳定合作模式。近些年,美国政府对中国半导体行业进行封锁,欧美乃至日本的半导体大厂,纷纷将代工生产商从中国大陆,迁移到中国台湾以及其他地区。  

芯片生产的产业结构和生产模式  

为了弄清这场短缺危机的根源所在,我们先来简单了解芯片生产的产业结构与生产模式。  

简单来讲,半导体芯片产业,由上游的设计开发和下游的生产封装,检测等组成。  

当今世界半导体制造商大致分为两种模式:  

一种是公司内部涵盖设计开发部门,也有生产工厂的垂直型企业,又称(IDM模式)。代表企业有因特尔(美)、瑞萨(日)、三星(韩)等。  

另一种则各尽其职,设计开发企业(Fabless)、生产企业(Foundry)相互独立,但又相互合作,形成水平分工模式,又称Fabless&Foundry模式。设计开发企业,美国处于绝对领先地位,代表型公司有博通(美)、英伟达(美)等,而生产企业(Foundry)的主力则集中在亚洲,特别是中国大陆及台湾地区。代表企业有:中芯国际(中国大陆)以及台积电(台湾地区)。  

垂直型半导体企业VS水平分工型企业  

垂直经营型企业与水平分工型企业谁优谁劣,一直是产业争论的话题。但近20多年的半导体世界,水平分工型企业得到了长足的发展。  

由于半导体应用产品的更新换代,开发设计与生产制造相互分离,更有利于领域专业化与经营灵活性。开放式创新(OpenInnovation)理念,在半导体行业也深入人心。  

2010年,全球半导体企业Top10排行榜上,水平分工型企业中仅有博通,高通两家公司上榜,且榜单垫底,到了2020年,该榜单上,水平分工型企业已占有半壁江山,且整体排名都年年上升。  

2010年与2020年世界半导体厂销售额排行榜对比,红色表示厂家为Fabless(开发设计厂商)  

因此,半导体行业的水平化发展,促使下游代工生产企业(Foundry)的强势崛起。台积电与中芯国际,作为其中代表,就肩负起全球半导体芯片前道工程的生产重任。  

专注于生产制造的Foundry工厂例图  

而半导体产业向水平分工的过度发展,正是半导体全球紧缺的危机根源!  

越来越多的芯片企业,选择更灵活的水平分工模式,将自己的主营重心,放在开发设计,而生产封装方面,则全权交给了亚洲。中美贸易战打响,欧美以及日本的主要半导体设计开发大厂,将大批代工生产订单,从中国大陆转移到台湾地区,造成台积电等生产企业产能严重不足,这才造成了世界主要设计开发大厂才会“无货可交”的局面。  

在制造层面,美国不允许台积电等代工企业为华为麒麟芯片加工,并将中芯国际(中国最大芯片前道代工厂商:SMIC)列入黑名单;在产品层面,断供高端集成电路(处理器、存储器),在“得处理器,存储器则得天下”的半导体世界,中国在此领域尚未有绝对自主的实力,因此在这场贸易战中,才痛感被“掐住了脖子”。  

一方面,芯片前道工艺生产,过度集中在台积电的产线上,让中国大陆的生产资源无法得到有效利用;另一方面,中国部分核心芯片元件,又不得不依赖台积电的生产,导致台积电(TSMC)等代工生产巨头一时执牛耳于世界。  

芯片制造又分前道工艺与后道工艺(封装)。在前道工艺上,中国仍有被掐脖子的环节。  

小部分代工生产商,如今仿佛沙漠中的一根水龙头,慢慢滴水,半导体设计开发大厂,犹如排队等候的饥渴人群,起初排队等候;后来索性抬价购买;再到不耐烦了,恐慌式抢购来袭。  

问题2:  

芯片产业谋求怎样的突破与变革  

芯片市场经此短缺危机之后,开始反思现在的生产模式。近20年来,开放式创新、水平化协作,让半导体人对半导体的全球化分工过度偏执。  

连以垂直型半导体企业为主的日本,也时常感慨落后于时代。因为整个日本半导体芯片发展史,就是一部垂直型企业的衰落史。  

这次疫情与中美贸易战,正在打破半导体芯片行业从垂直经营向水平分工发展的逻辑。虽然水平分工的产业模式,有利于企业战略转型以及细分领域的深层创新,但真正遇到产能不足,全球化产业链断裂的情况,自家设计,自家生产的模式,就凸显其“主权优势”。这也是中国半导体芯片企业未来能够独立于世界之林的一条必经之路。  

图片  

中国国产集成电路市场规模在不断扩大  

水平分工,开放创新的的繁荣,必须建立在世界各国对全球化协作发展有强烈共识的基础上,任何反全球化、本国优先以及单边主义的抬头,都在蚕食着半导体全球化供应链产生的丰硕成果。我想,未来半导体行业的产业结构,也将因此发生不可逆的改变。  

上图为2017年Diamond经济的一份报告。当时预测到2020年,世界将迎来分享经济模式,水平分工模式将得到升级化发展,但这次半导体短缺,也许会反向推进半导体企业部分产线垂直化经营改革。  

半导体大厂做好两手准备  

曾经,不少半导体大厂将生产封装部门当成负债,摆脱工厂沉重的负担,他们如脱缰野马一般在开发设计领域游走。正如他们所聊,上游的开发设计,带来巨大利润的同时,还免去了工厂维护以及更新换代的沉重负担。  

垂直统合与水平分工孰优孰劣?  

然而,史无前例的半导体短缺潮,让更多半导体经营者清楚地认识到“过犹不及”的道理。一旦全球合作的秩序被打破,茫茫人海,我们还能依靠谁?唯有自主生产,才是王道。但,正如孔子所言,过犹不及是中庸之道,不可偏废。完全自主生产,显然是负重前行,很难在技术上有大胆突破,也潜存着转型困难的风险。  

若将核心技术掌握在手,实现核心芯片的开发-生产一体化,生产封装本厂化、本土化,才是半导体厂商安身立命之本。受制于人,不如自强于林,半导体大厂未来一定会做好两手准备。  

第一手准备:  

代工生产封装厂向本国迁徙  

无论中国、美国,还是日本,半导体生产本土化,是解决半导体供应短缺的基础,半导体供应链的断裂,正说明了世界已经向反全球化的道路逐渐发展,且短时间内成不可逆的趋势。  

另外,如苹果、华为等智能手机巨头,更是看到芯片短缺对整个产业的伤害,因此自主研发芯片,即使目前他们依然需要依赖代工生产,但电子运用厂商,在不久的将来,或许将实现独立设计生产处理器等核心芯片的大构想。  

第二手准备:  

在垂直统合与水平分工中找到平衡点  

过犹不及,半导体厂商依然会考虑投资与收益比,从纯商业角度来看,全球化协作的成本还是有很大优势,各大半导体大厂,还是会继续贯彻水平分工的生产模式,将部分外围芯片的生产,继续外包给代工封装厂。  

大道至简:中庸与平衡  

小结  

这次半导体全球紧缺,史无前例,且影响深远。它似乎深深刺痛了每个半导体人的神经。特别在日本,Justintime的供应链模式备受追捧,日本人行事谨慎,按需备库存,从而降低了库存压力和成本。但这次半导体紧缺,彻底摧毁了日本企业的制度优越性。短缺、漫长交期,在没有足够半导体库存的情况下,大多数企业都沉浸于“弹尽粮绝”的危机中。  

而半导体大厂,即便开足马力,昼夜不停地生产,也填补不了供给不足的巨大黑洞。这个时候,是半导体江湖的战国时代,各大设计开发大厂,绞尽脑汁,试图从代工巨头分到量产允诺的一杯羹;而在背后,却悄悄地寻找“代工备胎”,或者索性探索自主生产之路。而身处半导体行业的我们,也正经历着这场没有硝烟的“战争”。  

半导体芯片的短缺,源于全球化供应体系的分崩离析,乱世中,谁主沉浮?看国际形势,看产业政策,也看世道人心,大道至简,过犹不及。完全全球化与反全球化,都不是正解。过犹不及,带着对世界的信任,做两手准备,半导体江湖才会走向平稳发展之路。  




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