晶圆代工厂，瞄准新赛道

晶圆代工厂之所以积极布局汽车芯片赛道，究其原因：

汽车市场增量大，产能持续紧张：整体规模看，汽车芯片占整个集成电路市场的10%上下。但随着汽车产业朝着智能化、电气化等趋势升级转型，汽车芯片需求量正呈爆发式增长。

而另一边，相比消费电子市场的疲软态势，汽车行业所需的芯片却仍然紧张，如车规级MCU、接口芯片、电源芯片、功率半导体等，供需矛盾仍十分紧张，仍面临缺货和溢价问题。

产业链模式调整：汽车芯片是竞争激烈且由欧美IDM厂商长期占据统治地位的“狼性地带”，晶圆代工厂过去在汽车芯片领域的投资以及业务拓展意愿向来不足。但随着汽车产业升级，芯片用量越来越大，且主控芯片、AI芯片以及数字座舱、自动驾驶等芯片工艺制程正朝着高算力和先进制程方向演进，传统汽车芯片供应商提供的芯片越来越难以满足主机厂对于产品的迭代速度、成本和性能要求，促使晶圆代工厂的业务重心也开始向该领域倾斜。

同时，传统汽车芯片厂商近年来开始轻制造化，尤其是AI芯片、汽车MCU等绝大多数都开始选择外包的代工模式，逐渐对台积电等代工厂的产线依赖严重。

图源：ittbank

“缺芯潮”后，汽车产业链重塑：过去一年多时间里，不少汽车企业都因“缺芯”问题限制了整车产能。因此，深谙供应链重要性的主机厂开始选择跳过Tier1等中间厂商，直接与芯片企业和代工厂对接，降低芯片供应风险。

多重因素驱动下，晶圆代工厂开始看好车用芯片市场，纷纷加大布局力度。

随着汽车功能越来越丰富，需要处理的功能越来越多，以及集中控制等需求，市场对功能强大的芯片需求越来越强烈，特别是自动驾驶、智能座舱等领域，出于性能和功耗考虑，更倾向于采用先进制程工艺。

对此，台积电、三星两家掌握尖端先进制造工艺的晶圆代工厂充分受益。

今年5月，恩智浦宣布采用台积电5nm制程工艺打造新一代S32系列车用处理器。同时宣布，已与台积电合作开发5nm ASIL D安全等级的SoC芯片；另外，高通、英伟达等厂商推出的数字座舱和自动驾驶芯片均依赖其先进工艺制程，部分产品已实现量产装车。

而在MCU领域，台积电生产的汽车MCU已占据约70%的市场份额，英飞凌、ST、NXP、TI、瑞萨电子等MCU主要供应商采用台积电代工。中芯国际、华虹则是国内MCU主要代工企业。

在“2022全球智慧车高峰论坛”上，台积电车用&微控制器业务开发部负责人林振铭表示，台积电全力支持车用电子发展，2021年加码50%产能，后来依然不够用，因此2022年也在持续加码，台积电将全力支持汽车产业。

产能规划方面，2021年4月，台积电投资187亿人民币扩建南京晶圆代工厂，扩建后的晶圆厂主要用于车规级晶圆生产，晶圆制造工艺由16nm转变为28nm，月产量也由2万片晶圆提升至4万片。扩建厂区预计在2022年下半年实现量产，到2023年达到月产4万片晶圆的标准。10月，台积电再次传来新厂建设的消息，拟于2022年在日本熊本县建设22nm和28nm的晶圆制造产线，预计于2024年开始量产，该产线可能用于车规晶圆和家电晶圆的生产。

去年，台积电还推出了N5A制程，声称这是世界上最先进的汽车半导体技术，正在接受汽车行业严格的质量、可靠性和功能安全标准的认证，包括 AEC-Q100、ISO 26262 和 IATF16949，预计将于 2022 年第三季度发布。

数据显示，2021年台积电来自汽车板块业务收入同比增长64%，位居所有行业的首位。

在手机与消费电子相对疲弱之际，林振铭还建议车厂与车用芯片厂商建立缓冲库存，提早做好产能规划，避免芯片短缺问题。

谈及未来汽车市场发展，林振铭看好ADAS、车用通信系统升级、域控制器三大发展趋势，其认为这三大趋势下，未来汽车半导体用量将持续增加。

三星也是先进制程汽车芯片的受益者之一。其中，安霸以智能座舱为主战场的5nm CV5芯片，以及继特斯拉HW 3.0处理器后的7nm HW 4.0订单均由三星代工打造。

2021年4月，为缓解芯片短缺的问题，三星助力韩国Telechips半导体设计公司，顺利试产32nm车规级MCU，这是韩国首款自主研发的车规级MCU产品。

据报道，三星还可能将在欧洲投资建设新的晶圆代工厂，因为当地集聚着大量整车和零部件企业，以此来加强其汽车芯片代工业务。三星高管近期对外表态，公司将汽车芯片如ADAS、信息娱乐、存储等视为重要机会，且公司正在积极寻找合适的并购标的。

对于车用芯片布局，联电强调，在公司营运规划上，车用芯片确实是作为布局特殊制程的聚焦领域和主轴之一。

据了解，联电已拿下八大车用芯片领域关键认证，涵盖功率半导体、WiFi／蓝牙等无线通讯应用、毫米波雷达感测器、Auto AP、MCU、CIS感测器、OLED／LCD驱动IC、MEMS传感器等，几乎所有车用芯片必备的认证都已到手。

联电官网显示，旗下车用制程涵盖0.5μm到22nm，包含逻辑、高压制程、BCD制程、嵌入式非易失存储和MEMS技术，适用于智能座舱、ADAS、车身控制、信息娱乐等应用。

供应链指出，联电已取得英飞凌、恩智浦、德州仪器、微芯科技等车用芯片大厂大单，这些客户在全球车用芯片市占总和超过三成，联电喊出“有多少产能都收”。联电向来不评论客户与订单，其强调，车用市场需求仍非常强劲，不仅本季产能利用率超过100%、持续供不应求，预期到今年底供需也将依旧维持这种盛况。

格芯是博世、大众、英飞凌等汽车供应商的主要芯片生产合作伙伴。2021年，格芯的汽车芯片出货量已经比2020年增加超一倍，但这仍然无法满足市场的需求。格芯计划在全球工厂投资超60亿美元来为汽车芯片增产，但见效的时间还需要时日。

据力积电董事长黄崇仁透露，曾和台积电总裁魏哲家讨论过车用半导体商机话题，两人认为车用芯片少部分是14nm以下先进制程，多数还是28nm以上成熟制程，所以大家都有机会，而且带来的商机会比手机更多。黄崇仁看来，未来汽车在AI、自动化的应用会越来越多，汽车市场将是带动下波芯片设计及代工的主流趋势。

2021年6月，华虹半导体与嘉兴斯达半导体举办“华虹半导体车规级IGBT暨12英寸IGBT规模量产仪式”，并签订战略合作协议，此举代表华虹半导体全面挺进车规级芯片市场。

据华虹半导体介绍，针对车规级IGBT大电流、低损耗、耐高温、更高安全性的特别要求，为车规级IGBT芯片的研发已搭建了良好的工艺平台，通过和斯达半导的合作，成功研发了车用IGBT的技术方案。在大电流、高可靠性、小尺寸等各方面全力优化之下，产品在电机控制器、车载充电机OBC、空调电动压缩机的电控及暖风加热OPC等应用领域具有极强的竞争力。

晶合从2021年第一季度开始与部分优质客户合作开展车载芯片的研发，截止到2022年第一季度，已实现110nm车载中控台显示驱动芯片的量产，90nm车载监控图像传感器芯片的量产，以及90nm车载操控区AMOLED液晶旋钮显示驱动芯片的流片。

展望未来，晶合将从自身与产业链推动车规级晶片代工业务发展。首先将持续推动芯片研发和车规认证工作，同时和更多客户在车载芯片领域更广泛合作，包含触控显示整合车载芯片、车载指纹识别芯片、车载微处理器及车载功率芯片。

目前晶合已完成90nm显示驱动芯片和110nm显示驱动芯片的AEC-Q100 的认证；此外，55nm显示驱动芯片、110nm微处理器芯片、110nm电源管理芯片以及90nm图像传感器芯片的AEC-Q100 也会于2022年相继完成。

摩根士丹利在“车用电子全速前进”为题的最新报告中强调，将持续看好车用电子市场，预计2025年市场规模将达2870亿美元，年均复合成长率达12%，远高于智能手机和PC仅3%的水准。

总的来说，车用芯片市场需求强劲，或将成为支撑全球半导体产业继续成长的重大驱动力，也是晶圆代工厂接下来重点布局的赛道之一。

在全球总体经济能见度低迷，电子产品消费力道未见起色的市况下，晶圆厂制程多元化及独特性发展成为晶圆代工厂营运关键。

面对当前市场现状，多家公司负责人在财报说明会上都发表了其对未来产能演变趋势的看法：尽管消费电子需求疲软，但东边不亮西边亮，比如HPC、汽车芯片、工业控制、AIoT等领域目前仍然处于火热的情况，半导体行业的“冰与火之歌”正在上演。

以全球晶圆代工龙头台积电为例，其营业收入的来源多种多样，并不单纯的依赖于消费电子。台积电表示：“从近期景气度看，22Q2增长主要受益于HPC、IoT以及汽车的强劲需求。展望未来，5nm和7nm将持续贡献需求。”

有投资者在会上提问：“您认为至2023年上半年的库存调整周期会像2018-2019年那样吗？”台积电认为：“这次也是典型的周期调整，库存调整可能会持续几个季度至2023年上半年，但这次不会像2018年那样的大衰退周期的调整。”

此外，台积电还表示：“公司的资本支出和产能规划基于市场的长期结构性需求，而非近期因素。我们正在与客户合作，规划长期产能，并投资于先进节点，我们对长期增长仍然充满信心。凭借领先的技术、产能和客户的信任，台积电有能力从5G和HPC相关应用的结构性大趋势中获得多年的强劲增长。”其中，HPC细分市场一直在稳步上升，台积电认为最终将永久超越智能手机细分市场，成为台积电的最大收入来源。

联电表示，由于车用、工业、服务器等需求仍稳定，一消一涨之下，消费电子的疲软将被其他强劲需求抵消。

韩国经济新闻报道称，致力于开发最尖端半导体代工工艺的三星电子调整战略方向，扩大投资“传统和特色”工艺。

据称，三星电子半导体代工事业部计划到2024年将传统和特色工艺的数量增加10个以上。到2027年，三星电子的传统和特色工艺产能将达到2018年的2.3倍。

简单来说，半导体代工工艺大致分为最尖端工艺、传统工艺和特色工艺。传统工艺是10nm、14nm、28nm、65nm、180nm等半导体代工企业从过去开始进行技术开发的过程中诞生的 "标准"工艺，也就是“旧工艺”，而特色工艺是针对特定客户公司将传统工艺进行定制化改进。

而在先进工艺部分，三星认为，随着HPC、AI、5G/6G 连接和汽车应用市场的显着增长，对先进半导体的需求急剧增加，这使得半导体工艺技术的创新对于代工客户的业务成功至关重要。为此，三星强调了2027年将其最先进的工艺技术1.4 nm用于量产的承诺，并计划到2027年将其先进节点的产能扩大3倍以上。

整体来看，三星电子半导体代工事业部的计划是到2027年将规模扩大两倍，其中移动仍然是最大的细分市场，但HPC/汽车市场将增长3.5倍，几乎达到同样规模。预计到2027年，包括HPC和汽车在内的非移动应用预计将超过其代工产品组合的50%。

中芯国际表示：“客户的需求出现了结构性的变化，公司从去年底开始已经及时将产能分配做了一些调整，将产能转换做一些需求旺盛的领域以及一些增量市场。”

从中芯国际的营收构成来看，智能手机业务在今年第一季度的营收占比仅为28.7%，去年第四季度则为31.2%，即便智能手机营收占比出现小幅下滑，但中芯国际的产能利用率并未像外界猜测般出现下降，反而从去年第四季度的99.4%上升至100.4%。这也意味着，中芯国际早已开始对产能分配进行了切换。

中芯国际CEO赵海军博士透露，在不同周期的叠加下，不同应用领域出现了结构性分化的趋势，智能手机仍然在消化库存，消费电子需求疲软，而以物联网、数据中心、人工智能、新能源汽车等为代表的新兴增量市场对产能和技术创新提出了更高的要求。

中芯国际从去年开始基建布局，加强与客户，尤其是与终端整机公司的沟通，充分了解市场实际需求的情况，提前战略性调整产能，削减大屏LGD driver、指纹识别、低端CIS等市场逐步饱和的产能，避免无序竞争，增加模拟和数模混合类特色工艺产品，如电源管理、高端MCU、OLED driver、WiFi 6等差异化平台的产能，动态契合快速变化的市场，满足终端不同应用的场景需求，积极开拓增量。

华虹在财报中透露，在需求出现结构性分化的市场环境下，华虹将坚定不移地推进多元化发展战略，将更多先进“特色IC+功率器件”工艺布局到“8英寸+12英寸”生产平台，为全球客户提供更全面、更优质的特色工艺晶圆代工技术与服务。

华虹总裁兼执行董事唐均君也表示，为进一步巩固公司在特色工艺领域的龙头地位，把握汽车电子、新能源等新兴市场的机遇，华虹将坚定特色工艺高品质发展，继续专注于深耕非易失性存储器、功率器件、模拟和电源管理、逻辑和射频及其他特色工艺平台，为全球客户提供卓越的产品解决方案。

此外，部分晶圆代工厂也在发力第三代半导体赛道。对此，半导体行业观察在此前文章《代工厂布阵第三代半导体》中进行过概述。

第三代具备高功率、高频率、低损耗的特点，在功率器件上有一定的优势。随着电动车的发展，宽禁带半导体的发展非常快，普及度也非常广。从当前布局来看，台积电、联电、世界先进等各大代工厂都已经加入这场竞争激烈的第三代半导体战役中。

当前联电、世界先进都已经向8英寸迈进，相信在不远的将来，代工厂们在第三代半导体领域的付出会相继显现，这个产业也将变得更加旺盛。

经过过去一年“缺芯涨价”的大行情后，整个半导体行业供需趋势已经从全面紧缺向结构性紧缺转移。

消费电子、手机等存量市场进入了去库存阶段，面对客户大动作修正晶圆投片订单，晶圆代工厂纷纷放缓扩产进度，同时积极调整产品组合至汽车、工控、5G、物联网等拉货力道较为稳定的应用。

可见，在全球总体经济能见度低迷、电子产品消费力道未见起色的市况下，晶圆代工厂制程多元化布局，动态调整产品和产能结构及独特性发展成为晶圆代工厂发展的关键，也是其在大浪淘沙中穿越产业周期迷雾，寻求新增长曲线的诀窍所在。