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2019 年半导体状况分析 关键词：集成电路；半导体器件；产业状况。 1 全球半导体产业的资本投入 据 IC Insights 2018 年 11 月的报道，2018 年世界半导体产业资本支出总额首次突破千亿美元大关，达到 1 071 亿美元，较 2017 年半导体产业资本支出 933 亿美元增长 14.8%。其资本支出主要领域，一是全球存储器市场持续火热，有关厂商对 DRAM 和 3D NAND Flash 产品进行扩张投资；二是以功率器件为主的半导体产品对于 8 英寸晶圆生产能力的投资热浪；三是中国大陆对集成电路产业投资的高涨。IC Insights 指出，2018 年存储器资本开支将占到整个半导体资本支出的 53%，主要是 DRAM 和 3D NAND 闪存，包括对现有晶圆生产线升级和全新生产线建设。随着主要存储器厂商都计划在未来几年内大幅提升 3D NAND 闪存产能，IC Insights 认为未来 3D NAND 闪存市场的风险正在聚集。图 1 列出了 2010～2019 年各年全球半导体产业资本投入的规模和增长率。由此可见，受 2010 年全球半导体市场规模大幅增长 30% 以上的刺激，2010 年和 2011 年全球半导体资本支出分别增长了 107% 和 25%。受 2012 年和 2015 年全球半导体市场低迷的影响，2012～2016 年资本投入出现了一定幅度的衰退。2017 年全球半导体市场繁荣，激励了资本投入大幅度增长 37.6%。 2019 年随着世界集成电路产品出现供过于求及消化库存、避开硅周期低谷期的风险，世界半导体投资热相对会出现新一轮回落阶段[1]。IC Insights 估计，2019 年全球半导体产业资本支出为 946 亿美元，较 2018 年下降 11.7%。 IC Insights 给出了 2018 年资本投入最大的 5 家厂商的排名，如表 1。分析其中的数据可以看到，这 5 家厂商合计资本投入为 711 亿美元，占 2018 年全球半导体产业总资本投入的 66%，与 2017 年相当，并且这 5 家都是 2017 年资本投入前 5 位的厂商，排列顺序除 3、4 位互换外其余与 2017 年相同。IC Insights 认为，总体而言，2018 年占总支出 66% 的前五位公司，在 2019 年削减 14% 的资本支出，而其余半导体公司的资本支出则下滑 6.7%，致使全球半导体厂商 2019 年资本支出总额下降约 11.7%。 三星半导体的资本投入在 2017 年达到了惊人的 242 亿美元（同比大幅增长 114%）后，2018 年仍然达到 226 亿美元，这两年累计 468 亿美元的高额投入，几乎达到了英特尔和台积电这两年共同投入 484 亿美元的水平，使得三星近两年进入了高速发展期。2017 年和 2018 年三星的营收分别增长了 52.6% 和 26.7%，也使得三星在 2017 年和 2018 年连续两年荣登全球半导体厂商排名第一的宝座。图 2 显示了 2010～2018 年三星资本投入的情况，在 2010～2016 年间平均每年投入为 120 亿美元，而 2017～2018 年平均每年投入 234 亿美元，几乎翻了一倍。 随着 DRAM 和 NAND 闪存市场在 2018 年前三季度出现强劲增长，SK 海力士 2018 年的资本支出也增加了 58%，成为 2018 年资本投入增长率最大的厂商。SK 海力士增加的资本支出主要集中在韩国清州的 3D NAND 闪存工厂和中国无锡的 DRAM 工厂的扩建上。 美光提供的数据显示，制造小于 20 nm 节点的 DRAM 需要增加 35% 的掩模层数，每个关键掩模层会增加 110% 的非光刻工艺步骤，并且晶圆的洁净室空间也将增加 80%，这些变化需要更多的设备和更大的空间面积，这是美光 2018 年资本投入增加 53.8% 的主要原因。 鉴于 2018 年 4 季度存储器市场出现疲软并将至少延续到 2019 年上半年，2019 年三大存储器供应商的总资本支出将降至 375 亿美元，下降 17%。 2018 年英特尔的资本投入达到了创纪录的 155 亿美元，比 2017 年增长了 32%。英特尔是全球最大的 CPU 制造商，2018 资本投入也主要是围绕 CPU 及相关产品的研发与量产，包括投入到位于俄勒冈州、亚利桑那州、爱尔兰、以色列的 14 nm 芯片生产基地，以解决因 10 nm 制程迟缓带来的 14/22 nm 产能吃紧问题。同时也将资本支出投入到 10nm、7nm 先进制程的研发与量产上，包括投资 70 亿美元完善亚利桑那的 Fab 42 工厂，它后续有望成为英特尔 10 nm、7 nm 的主力工厂。英特尔 10 nm 芯片制程将延期到 2019 年推出；英特尔还继续投资全球的一些创新型公司，这也是英特尔多年进行全球布局的发展战略，过去 18 年英特尔在全球对 1 530 家公司进行了投资，累计投资超过 123 亿美元，至今已有 660 多家投资组合公司公开上市或被其他公司收购。 2018 年台积电的资本投入为 102.5 亿美元，虽比上年下降了 5.5%，但仍在台积电规划的近几年每年投资 100～110 亿美元的范围内。台积电的资本支出，主要用于全力冲刺 7 nm 制程，以拉大与三星、英特尔等竞争对手的差距，包括用以兴建厂房、购置设备、扩充及升级先进制程产能、升级特殊制程产能、转换逻辑制程产能为特殊制程产能，以及 2019 年第 1 季研发资本预算及经常性资本预算。台积电的资本投入自 2016 年以来已连续三年每年投入超过 100 亿美元，这三年的平均每年投入为 104.6 亿美元，而 2016 年之前的四年平均为 88 亿美元，反映出近几年来台积电在加快开发先进工艺制程的资金支持力度。图 3 显示了台积电自 2012 年以来每年资本支出的情况。 尽管业界对 2019 年全球半导体市场普遍看跌，但台积电 2019 年的资本支出计划却未大幅度下调，仍维持在 100～110 亿美元的高水平，并且未来 5 年每年资本支出预计为 100～120 亿美元。对此，台积电指出 80% 的支出将用于 7 nm、5 nm 及 3 nm 先进制程的开发和产能开出上。其中主要以 5 nm 为主。台积电对 7 nm 制程信心满满，2018 年 4 季度台积电 7 nm 制程的营收占比为 23%，2019 年将超过 25%。7 nm 制程可广泛应用在智能手机、高速运算、数据中心等芯片制造，是支撑台积电 2019 年成长的动能。台积电未来还将持续投资研发生产包括 5 nm 及 3 nm 等先进制程，以满足日益增长的人工智能（AI）及 5G 强劲需求。在新厂的投资建设上，2018 年的重点在于扩建 7 nm 产能，2019 年会持续扩充新产能；目前为 5 nm 量身打造的南科 Fab 18 已开始装机，2019 年第二季进入风险试产，2020 年进入量产；3 nm 晶圆厂则已进入环评阶段。从整体来看，未来台积电会持续投资先进制程，也会增加相对应的后段封测产能的建设。 根据 Gartner 的数据，2018 年全球半导体行业资本支出占营收之比为 22.5%，较 2017 年的 22.2% 基本持平。从 2008～2016 年，除了 2009 年金融危机时，行业的资本支出与营业收入之比有所下调外，基本在 20% 附近波动。这个比例说明企业会根据销售额来制定资本支出计划，未来行业的销售总额仍将继续增长，说明行业的资本支出仍然将不断增长。而小的企业因为投入少，会渐渐被淘汰，大的企业会越来越有优势，行业集中度会不断提高。表 2 展示了 2010～2017 年全球半导体产业的“10亿美元投资俱乐部”的成员名单。2013 年最少，只有 8 家，2016 年增至 11 家，2017 年又达到 15 家。 2 全球半导体产业的研发支出 2019 年 2 月，芯思想研究院发布数据，2018 年全球半导体厂商研发支出在 640～650 亿美元之间。2018 年研发支出前十大半导体厂商合计 396 亿美元，较 2017 年成长 7.62%，占这十大半导体厂商的合计营收 3 186 亿美元的比重为 12.44%，低于这个占比的有三星（4.99%）、SK 海力士（5.46%）、美光（7.04%）、台积电（8.33%），分别是3家存储芯片制造商和 1 家晶圆代工厂。2018 年全球前十大半导体厂商研发经费的支出见表 3。 （1）英特尔（Intel）。英特尔是 IDM 公司，2018 年的研发支出达到 135 亿美元，在研发支出前十大半导体厂商中排名第一，远远超过其他公司，占前十大半导体公司研发支出总和的 34%。英特尔从 2012 年研发费用突破百亿美元大关后已经连续 7 年增长，2018 年增长了 4%。英特尔公司研发支出占销售收入的比例一直稳定在 20% 左右，2005 年为 15%，2010 年为 16%，2015 年为 22%，2018 年的比例为 19%。（2）高通（Qualcomm）。高通是业内顶级的 Fabless 设计公司，2018 年研发费用为 56 亿美元，在研发支出前十大半导体厂商中名列第二。近 5 年来，公司的研发费用占销售收入的比例连续增长，2018 年为 25% 创历史新高。（3）三星半导体（Samsung）。2018 年，三星的研发支出为 39 亿美元，增长了 13%，但 5% 的研发支出占销售额比重在前十名中是最低的。（4）博通（Broadcom）。博通是全球第一大 Fabless 设计公司，其 2018 年的销售额增长 18%，但其研发支出增长了 14%，研发占比仅为 18%，在近五年仅高于 2015 年。（5）台积电（TSMC）。2018 年台积电的研发支出增幅只有 7.43%，是自 2010 年以来增幅最小的一年。2010 年的研发支出增幅超过 50%，在 2016 年之前一直保持 15% 以上的增幅，2016 年下滑至 9%，2017 年是 14%，2018 年更是低至 7.4%。（6）英伟达（NVIDIA）。2018 年英伟达研发费用增长达到 30%，在前十大厂商中第一，研发支出占销售额比例达 24%，在前十大厂商中第二。（7）美光（Micron）。2018 年美光的营收增长了 50%，得益于存储器的增长；其研发支出增长了 17%，在前十大厂商中排第二；但研发占营收之比仅为 7%，为近五年最低。（8）SK 海力士（SK Hynix）。SK 海力士的销售额在 2018 年上升了 33%，而 2017 年的增幅是 77%；研发支出在 2018 年增长了 6.7%，而 2017 年的增幅是 28%；研发占比在 2018 年增长了 5.5%，而 2017 年的增幅是 6.8%，都比 2017 年降低了。（9）联发科（MediaTek）。2018 年联发科研发支出按新台币计算，增长 0.66%；但由于汇率的影响，按美元计算，研发支出下滑 3.62%。（10）恩智浦（NXP）。自从 2015 年恩智浦收购飞思卡尔后，恩智浦在 2016 年进入研发支出前十名榜单，2018 年达到 17 亿美元，研发占比达 19%，在榜单中排名第十。 2018 年，全球半导体公司研发支出超过 10 亿美元的共有 18 家，研发支出合计为 503 亿美元，较 2017 年提升了 8%，而这 18 家公司的合计营收为 3 902 亿美元，研发占营收之比为 12.89%。 3 全球晶圆产能规模和晶圆产能扩张 IC Insights 在 2019 年 2 月发布的《全球晶圆产能报告（2019～2023）》中指出，截至 2018 年 12 月的统计数据显示，2018 年全球晶圆产能（等效 8 英寸晶圆，以下相同）为每月 1 890 万片，较 2017 年增长了 5.5%。其中，中国台湾的晶圆产能规模最大，达到 410 万片/月，同比增长 2.5%；韩国其次，拥有 400 万片/月，同比增长 11.1%；日本为 320 万片/月，同比增长 3.2%；美国为 250 万片/月，同比增长 4.2%；中国大陆为 240 万片/月，同比增长 20%；欧洲最少，仅为 110 万片/月，同比持平。2018 年世界各地区拥有的晶圆产能规模见表 4（单位：百万片/月）。 2018 年世界各地区晶圆总产能中按晶圆加工特征尺寸的分布情况如表 5。对于特征尺寸＜20 nm 的晶圆产能，韩国、日本和美国占本国（地区）晶圆总产能的比例都比较高，其中韩国的比例最大，占了韩国晶圆总产能的 56%，这正与韩国三星和 SK 海力士是全球最大两家存储器制造厂商相关。而日本和美国＜20 nm 的晶圆产能主要用于制造逻辑芯片和微处理器。而对于特征尺寸≥0.2 μm 的晶圆产能，欧洲占本地区晶圆总产能的 49%，这是因为欧洲的半导体厂商更注重于发展模拟芯片、新型功率器件和传感器等产品。在中国大陆晶圆总产能中，特征尺寸在 65 nm～0.2μm 比例较高为 28%，说明我国本土晶圆制造厂商的晶圆加工技术主体还处于 65 nm～0.2 μm 的范围。 对于全球晶圆产能整体而言，用于加工＜20 nm 的比例最高，占 35%。近年来全球晶圆产能比例持续向更小特征尺寸方向推进，这正反映了晶圆制造技术的持续提升，而其他特征尺寸的晶圆产能比例也反映了集成电路市场多元化的需要。 近年来，全球晶圆产能越来越显示出集中的趋势，图 3 显示了 2018 年全球晶圆产能集中于少数晶圆制造厂商的情况。2018 年，处于领导地位的最大的 5 家晶圆制造厂商，占了全球晶圆产能的 53%。前 25 家晶圆制造厂商占全球晶圆产能的 89%。全球晶圆产能越来越集中的趋势还体现在全球晶圆总产能在逐年增加但拥有晶圆厂的企业数量却在不断减少，通过兼并收购和结构调整，全球晶圆厂在向大而强的专业化晶圆加工企业集中，晶圆代工规模逐步增大。IC Insights 的数据显示，拥有 200 mm 晶圆厂的厂商数量在 2007 年达到最多为 76 家，在 2018 年减少到 62 家；拥有 300 mm 晶圆厂的厂商数量在 2008 年达到最多为 29 家，在 2018 年减少到 22 家。IC Insights 还指出，2017 年和 2018 年全球晶圆代工的产能占全球晶圆总产能的比例分别为 34.9% 和 36.1%，2019年、2023 年的比例分别为 36.7%、39.4%，体现出全球晶圆加工越来越向专业的晶圆代工厂集中的趋势。 IC Insights 在《2018～2022 年全球晶圆产能报告》中，给出了从 1998～2019 年每年全球晶圆产能的增长率，如图 4。从 1998～2019 年每年全球晶圆产能增减的具体数量。 分享到：
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