芯片告急 缺货还持续一年

近日，台积电公布了截至3月31日，公司2021年第一季度财报，收入129．2亿美元，同比大增25％，毛利率52．4％，同比微增0．6个百分点。

按照市场分类来看，智能手机、高性能计算、物联网、自动驾驶以及其他分别为台积电贡献了45％、35％、9％、4％、7％。

按照台积电预计，2021年公司业务增速约为20％，预计第二季度销售额为129亿美元至132亿美元。

先进制程成主力，失去华为致5nm出货下降

财报中显示，按照晶圆出货量计算，在第一季度，台积电5nm出货量占晶圆总收入的14％，7nm出货量占晶圆总收入的35％。总的来看，先进制程（包含7nm及更先进制程）营收达到全季晶圆销售金额的49％。

不难发现，5nm、7nm两大最新工艺已成为台积电总收入的主力军。但相比之下，5nm的占比从上季度的20％大幅跌至14％，7nm则从29％恢复增加到35％。

而出现这个变化的原因也很简单，由于华为受到美国禁令的影响，无法继续向台积电寻求生产5nm芯片，这一事件也导致台积电失去了华为这个大客户。相比之下，7nm工艺芯片原本就比较成熟，成本也比5nm更低，因此能吸引到更多订单。

相比于7nm及以上的先进制程，10nm、16nm、20nm、28nm、40／45nm、65nm、90nm 这些成熟工艺，因为市场需求持续存在，因此发展也较为稳定。

台积电总裁魏哲家：芯片短缺期或将持续到2023年

在台积电电话会议上，据台积电财务长黄仁昭透露，5G、HPC（高性能计算）等应用趋势推升，为了应对未来的高需求成长，继今年前三个月支出88亿美元后，台积电将投资约300亿美元用于产能扩张和升级，这一数额远超于原计划的250亿美元至280亿美元。黄仁昭还表示，未来投资计划的80％将用于3nm、5nm及7nm等先进制程，10％用于先进封装技术量产需求，10％用于特殊制程。

值得一提的是，台积电总裁魏哲家也在会议室针对外界关心的市场需求和芯片缺货情况进行了回应。他表示，整体半导体需求依旧强劲，产能短缺将至2022年；其中，成熟制程因为新产能要到2023年才会开出，短缺期间更将持续到2023年。

而具体涉及到 汽车 行业客户的芯片短缺问题，魏哲家表示将在下个季度开始缓解，“台积电正在努力提高生产率以提高产量，目前已在多个地方扩大产能，为解决芯片供应短缺问题尽自己的一份力，预计下个季度客户的 汽车 芯片短缺将大大减少。”

市场需求大涨系主因

就在前段时间，联电、世界先进、力积电等拥有成熟制程产能的厂商，已连番调涨价格，台积电也对供应商释放出2022年将不会提供价格优惠或折让的信息，进一步表明当前半导体产业“量价齐升”的态势。

显然，芯片产能紧缺情况持续到2023年还只是保守估计，芯片一直都是易涨难跌，未来到底会变成什么样还很难说。

而针对近期半导体产业的涨价热潮，在近日举办的慕尼黑上海电子展上，微容 科技 、倍捷等企业均表示，市场需求大增是造成半导体产业价格普遍上涨的主要原因，哪怕是上游材料成本提升，也是受益于产品订单量的增加；其次，就目前半导体产能来看，晶圆、芯片、MLCC电容、连接器等产品均出现交期延伸等情况，随著成熟制程需求涌进，订单远大于产能供给已成常态，产能紧张状况今年底前仍难以缓解，价格也自然节节攀升。

虽说大家都有扩产的想法，但扩产还需要经过建厂、设备进驻、验证到进入量产等一系列流程，平均时长超过2年，新产能也得到2023、2024年才能有所贡献。

2021年春天刚刚开始，芯片缺货的消息就开始频繁出现，消费者非常疑惑：为什么好端端的芯片，突然说缺货就缺货了呢？

整个半导体行业的发展 历史 ，宏观视角来看就是一部资本主义扩张发展的 历史 。

半导体行业兴起于二战之后的美苏争霸，太空竞赛背景下美国开始大面积发展军民产业融合，国家公开招标，企业来提供设备，因此出现了仙童半导体、IBM、惠普、施乐等上世纪70年代的电子巨头，并且围绕全球顶级的理工院校斯坦福大学建设了人才和企业一体化的“硅谷”。

同样是在二战结束之后，美国为了全球利益，在太平洋地区开始扶持日本和韩国，以及台湾在内的地区经济，将自己本身污染严重的电子制造产业逐渐转移到这些国家，于是才有了日韩台湾等地区电子产业的崛起。

苏联解体，冷战结束，美国站稳世界霸主地位，开始使用军事力量和经济手段在全球搜刮财富，这样导致美国本土制造业逐渐空虚，德州仪器等老牌美国半导体企业倒闭，整个领域的制造加工反而被日韩等国超越。

这就是如今半导体产业的垄断局面，在7nm以及5nm两个最先进制程的芯片加工，只有韩国的三星电子和台湾的台积电可以做到大批量出货，原料生产也掌握在日本手中。 全球如此巨大的芯片需求量，却只有两家企业能够代工生产，供不应求的状态自然就出现了。

2019年步入5G时代，大量的智能硬件等消费品需要性能更加强劲的高端芯片。

目前各大手机厂商发布的中高端5G手机，都需要7nm或5nm的芯片，每年出货量接近10亿台，都需要三星和台积电来消化。

智能手机之外，各种数码硬件产品，例如平板电脑、智能手表、无线耳机、PS 游戏 机，甚至是虚拟货币大火后的GPU显卡，智能 汽车 上的MCU控制芯片，无人机上的飞控芯片，都需要最先进的制程来支撑其庞大的运算需求。

同时还有疫情和国际贸易冲突导致的恐慌，厂商怕受到影响，只能够加紧时间下订单备货，以便出现意外情况，比如说2020年华为一口气就从台积电订购了整个2021年的需求量，台积电加班加点生产在2020年9月份制裁生效之前交付给华为。

从2019年开始，到现在不断出现的需求井喷，加上疫情导致的全球停产罢工，芯片原料供应紧缺，也导致了这一次芯片全球缺货的大问题。

这样的全球芯片缺货现象会持续多久呢？目前给到的时间大概是2-3年。

从研发的角度来说， 中国目前已经正式将芯片制造提升到国家战略，但是即便目前开足马力研发，落后2-3代技术的局面也不是段时间能够解决的事情。未来很长一段时间，高端芯片还是只能够由台积电和三星提供。

从制造的角度来说， 台积电已经开始规划6400亿的投资建厂，来解决目前芯片紧缺的问题。但是芯片加工厂的建造难度远大于普通的生产厂房，预计也是需要2-3年时间才能够建成投产，来缓解芯片紧缺的问题。

从生产的角度来说， 企业也是要赚钱的，当然首先会选择利润最大，需求量最大，风险最小的芯片来生产，比如说手机芯片和 汽车 芯片相比，当然手机芯片的需求量大，而且出现问题后果最小。

因此芯片紧缺，是资本自己制造出来的麻烦，最终却砸中了自己的脚。

在过去几年里，“缺芯”是半导体行业的老大难，“扩产”则成了晶圆代工厂的常态。面对供应不足的行业现状，扩大产能、抢占市场成为了全球晶圆代工企业共同的选择。

先前半导体的技术竞赛，指的都是前段制程如何缩小尺寸，但现在几乎已达技术极限。据悉，半导体行业 游戏 规则正在改变，原本后段制程认为附加价值低，现在却和前段制程一样跻身热门领域；主要战场已移到后段制程，而不再是一味比线路的微细化了。

半导体若要功能更强、成本更低，就要另辟战场。这时候脱颖而出的就是后段工程的晶片3D封装技术，因可减少多余能源耗损，提高效率。例如讲究轻巧的智慧型手机、AR或VR用头盔等，都适合用到这种技术。此外，去年开始大家都在讲碳中和，也使这项技术高度受重视。日本半导体业者指出，原本节省能源就是非做不可的事，但3D封装技术现在变成最重要课题。

日本有多家企业拥有3D封装技术。材料方面包括昭和电工材料（前日立化成）、JSR、揖斐电（Ibiden）、新光电气工业等；制造设备有牛尾电机、佳能、迪斯科（Disco）、东京精密等，迪斯科和东京精密就独占半导体切割设备市场。这些企业及一些研究所和大学，都在台积电合作开发的名单内。

事实上，2020年秋季全球半导体大缺货时，电脑、 游戏 机等设备的后段工程材料就供不应求。当时揖斐电还为此决定投资1,800亿日圆增产高性能IC封装基板，预定2023年开始量产。业界人士透露，由于日本基板不足，曾导致部分外国半导体厂无法量产。

封装是指将完成前端工艺的晶圆切割成半导体的形状或对其进行布线。在业界，它也被称为“后段制程”。

尤其是英特尔和台积电等全球半导体巨头正在大举投资先进封装设备。根据市场研究公司 Yole Development 的数据，英特尔和台积电分别占据 2022 全球先进封装投资的公司 32% 和 27%。三星电子排名第四，仅次于台湾后端工艺公司 ASE。

英特尔已经在 2018 年推出了名为“Foveros”的 3D 封装品牌，并宣布将把这项技术应用到各种新产品中。它还设计了一种将每个区域组装成产品的方法，将其制作成tiles。2020 年发布的一款名为“Lakefield”的芯片就是采用这种方式制成的，并安装在三星电子的笔记本电脑中。

台积电最近也决定使用这项技术生产其最大客户 AMD 的最新产品。英特尔和台积电非常积极地在日本建立了一个 3D 封装研究中心，并从 6 月 24 日开始运营。

三星也在这个市场发力，在 2020 年推出了 3D 堆叠技术“X-Cube”。三星电子晶圆代工事业部总裁 Choi Si-young 在 Hot Chips 2021 上表示正在开发“3.5D 封装”去年六月。半导体行业的注意力为零，三星的这个工作组是否能够找到一种方法，使得三星与该领域的竞争对手保持领先。

随着前端节点越来越小，设计成本变得越来越重要。高级封装 (AP) 解决方案通过降低成本、提高系统性能、降低延迟、增加带宽和电源效率来帮助解决这些问题。

数据中心网络、高性能计算机和自动驾驶 汽车 正在推动高端性能封装的采用，以及从技术角度来看的演变。今天的趋势是在云、边缘计算和设备级别拥有更大的计算资源。因此，不断增长的需求正在推动高端高性能封装设备的采用。

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