缺芯需擴產，擴產要設備，設備也缺芯
2022-7-13 9:18:52??????點擊：
雖然近期市場雜音頻現(xiàn)，或總體代工擴產進展不及預期，或大幅砍單、芯片跌價，但是處于產業(yè)鏈上游的設備廠商并不囿于此。
從中長期趨勢看，產能擴建依舊是主旋律。結合全球設備廠商各項數(shù)據(jù)及業(yè)界觀點，目前設備已成為半導體產業(yè)中業(yè)績確定性最強的細分領域，設備廠商對未來發(fā)展預期較為看好，擴產意愿普遍較強。
但是，設備廠商也很焦灼。據(jù)TrendForce集邦咨詢6月下旬表示，半導體設備交期面臨延長至18~30個月不等的困境。業(yè)界消息顯示，如果不能有更多設備的供應，額外新增產能的開出將遙遙無期。由此，“拿下那臺設備”成為了當下各大晶圓代工廠在這場芯片產能競賽中能否取勝的關鍵。
本文在此主要討論的是以下問題，設備為何供應不上和其可探討的解決措施，以及中國大陸設備廠商發(fā)展的具體情況。
設備為何持續(xù)供應不上？
半導體設備短缺最早可在2020年看出端倪。業(yè)界消息反饋，疫情爆發(fā)前，設備交期在3到6個月之間；到了2021年Q1季度，交貨周期拉長到了10個月。2021年Q3季度開始，交貨周期進一步延長至12~14個月。發(fā)展至今，半導體設備交期面臨延長至18~30個月不等的困境。
設備交期逐步拉長的背后，是設備長期缺芯、缺部件以及超預期的設備需求的多重困境。而追其深層原因，則可以看到復雜的產業(yè)鏈芯片供應及分配問題。
缺芯怪圈：缺芯需擴產，擴產要設備，設備也缺芯
毫無疑問，當前設備生產的最大掣肘是缺芯。據(jù)悉，常見的半導體制造設備如刻蝕機、等離子注入機、CMP等需要搭載少量芯片維持作業(yè)。從體量看，設備領域所需芯片在全球半導體市場中占比微乎其微，而只有最先進的設備（如光刻機）需要的芯片數(shù)量及種類才會越多。
但是據(jù)產業(yè)鏈消息反饋，目前設備領域所需的工業(yè)MCU、FPGA、嵌入式處理器和其他關鍵芯片供應緊張，部分芯片已斷供許久。今年5月業(yè)界消息顯示，工業(yè)控制芯片短缺可能會持續(xù)到2023年底，而相關供應商如意法半導體、英飛凌、恩智浦、瑞薩等在物以稀為貴驅使下，也在今年二季度提高了芯片價格。
矛盾現(xiàn)狀：零部件短缺，廠商擴產意愿卻不高
設備除了缺芯外，還十分缺乏零部件。今年上半年，ASML、應用材料、KLA等頭部設備廠商已發(fā)出警告，部分關鍵機臺需要等待18個月。因為從鏡頭、閥門和泵到微控制器、工程塑料和電子模塊等零件全都缺。
但是，許多零部件廠商的擴產意愿卻不高。談及主要原因，一方面是目前下游需求量大，零部件廠商在手訂單指向飽和。企業(yè)考慮到如若擴產，其所需要承擔的設備投資負擔過重，而未來還可能需要承擔產能過剩風險；另一方面，在缺芯影響下，即便零部件廠商造出了零部件，也無法搭載芯片以成品交付設備廠。綜合考慮下，或選擇維持現(xiàn)狀。
現(xiàn)實碰撞：不足的供應與超預期的需求
近兩年晶圓廠高漲的擴產熱情造成了對設備超預期的需求。據(jù)SEMI數(shù)據(jù)，2020年至2024年期間，全球將有86家新晶圓廠或大型晶圓廠擴建項目投產，2022年全球晶圓廠設備總支出將超過800億美元，全球晶圓廠設備支出有望連續(xù)三年創(chuàng)下歷史新高。
但是，在設備廠商接連翻番的股價，以及亮眼的財報背后隱藏的是甜蜜的煩惱。公開數(shù)據(jù)顯示，全球大部分設備廠商在手訂單已接近飽滿，產能趨向飽和，望“單”興嘆者眾。
結合各大設備廠商2021年的財報數(shù)據(jù)顯示，全球營收前五企業(yè)為應用材料、ASML、東京電子、泛林集團以及科磊。以上五家設備廠商總營收占據(jù)了全球設備市場大半份額，頭部效應明顯。
△圖片來源：全球半導體觀察根據(jù)公開信息整理
今年一季度以來，上述廠家官方消息顯示，目前其設備訂單均已飽滿，新增訂單堆積嚴重，其中ASML積壓訂單創(chuàng)歷史新高。上述廠商均表述，受缺芯、零部件短缺影響較大，企業(yè)遞延收入大幅增加。據(jù)悉，泛林半導體遞延收入已超過20億美元。
另外，設備不能按時交付也給設備廠商帶來了一系列的成本上升問題。泛林半導體首席執(zhí)行官Timothy M. Archer稱，其面臨著物流和運費上漲、鎳/鋁等大宗商品推動的原材料，以及集成電路成本的增加等問題。應用材料首席財務官Brice Hill也提到其庫存和發(fā)貨成本不斷上升，導致了公司毛利率的下降。
目前，距離晶圓代工廠產能大規(guī)模落地還有一段時間，設備需求仍然持續(xù)上升。疊加芯片零部件繼續(xù)短缺情況，即便代工廠商還想要更多的設備，設備廠商們也有心無力了。
試論設備芯片供應的可行舉措
對于設備廠商而言，問題的核心關鍵在于，其所短缺的芯片不僅僅設備領域各同行在爭搶，汽車廠商等其他廠商也十分亟需，且他們需要的數(shù)量十分巨大。而設備廠商并沒有取得芯片的優(yōu)先權，即便是在當下全球擴產的大勢下。
所幸，上述問題已經(jīng)在供應鏈中顯現(xiàn)，近期，業(yè)界逐漸出現(xiàn)了“優(yōu)先滿足設備芯片供應”的聲音，部分廠商也采取了或自研、或并購零部件供應商等措施解決缺芯問題。
首先是設備端廠商的自救。應用材料總裁兼CEO Gary Dickerson在2022財年第二季度財報電話會議上表示，應用材料正在通過和供應商加強聯(lián)系、跟蹤客戶需求等方式解決短缺問題,這樣不僅和供應商加強合作，還設立了能夠克服零部件短缺的方案，將在未來幾年加速產品交付效率。
東京電子在此問題上的解決方式則有著明顯的借鑒意義。近日，東京電子高管在財報會議上表示，東京電子和供應商聯(lián)系較為緊密，且大多數(shù)供應商都在其工廠附近設有辦事處。東京電子目前每六個月舉行一次生產更新會，向供應商分享長期的市場趨勢，并在去年9月成立了企業(yè)生產部門，專注于解決零部件短缺問題。
此外，包括ASML、應用材料等國際半導體設備大廠嘗試通過自身技術攻克，或是并購上游廠商將關鍵零部件掌握在自己手里。
芯片制造端也有所回應。微控制器芯片的制造商Microchip Technology Inc.首席執(zhí)行官Ganesh Moorthy表示，公司現(xiàn)在將芯片設備供應商視為優(yōu)先客戶，并且如果任何設備制造商發(fā)現(xiàn)某個特定的Microchip產品是自己的瓶頸，該產品就會被列入公司的優(yōu)先名單。
短期來看，設備供應緊張問題無法快速解決，但是供應端的調整協(xié)商會為行業(yè)發(fā)展積攢一定的經(jīng)驗，對企業(yè)長期發(fā)展有所裨益。
設備之爭焦點：光刻機花落誰家
如果說多數(shù)設備的獲得對于當下的產能擴建起著先發(fā)作用，那么光刻機的爭奪則意味著對未來一段時間內技術的掌控程度，因此當下設備之爭高度聚焦于光刻機爭奪上。
據(jù)TrendForce集邦咨詢表示，設備缺貨以DUV光刻機情況最為嚴重，其次為CVD/PVD沉積及蝕刻等。隨著架構從FinFET結構過渡到GAAFET結構技術節(jié)點，先進節(jié)點之爭劇烈，EUV光刻機的爭奪也成為焦點。
由于ASML在光刻設備上一家獨大，其光刻機供貨情況牽動著半導體產業(yè)鏈。在當下設備嚴重缺芯缺零件下，ASML情況也十分膠著。
官方消息顯示，2021年，ASML共銷售光刻機309臺，其中EUV光刻機42臺。2022年，ASML預計能夠生產和交付EUV光刻機55臺、DUV光刻機240臺。今年，ASML收到的EUV光刻機訂單已超過100臺，DUV的訂單也已經(jīng)積壓了500多臺。據(jù)ASML預計，公司在2024年才能將積壓訂單消化完畢。
ASML官方表示，ASML的元件中有85%是由公司和供應鏈共同研發(fā)，其應用的材料和產品均是獨一無二。目前，ASML擁有700家產品相關供應商，其中200家是關鍵供應商。因此，ASML能否順利快速提升產能，還將很大程度上取決于供應鏈合作伙伴能否持續(xù)跟進。
今年6月末三星已官宣量產3納米芯片，而臺積電也將在下半年開始量產3納米。但近日，臺積電方暗示4nm、3nm等產能將趨于緊張，原因顯示可能是先進制造設備到貨延期，這直接指向DUV和EUV光刻機。業(yè)界猜測，受到光刻機設備短缺影響，近兩年先進工藝產能或面臨緊缺。
國產設備迎來發(fā)展黃金期
據(jù)國際半導體產業(yè)協(xié)會（SEMI）近期發(fā)布的最新報告顯示，2021年全球半導體制造設備銷售額增至1026億美元的歷史新高，年增44%，中國再次成為全球最大的半導體設備市場。
中國大陸設備廠商近兩年業(yè)績可謂出彩。雖然在營收體量上，大陸設備廠商與全球頭部企業(yè)存有較大差距。但值得注意的是，中國大陸半導體設備公司2021年及2022年一季度營收同比增長普遍高于國外設備企業(yè)。
△圖片來源：全球半導體觀察根據(jù)公開信息整理
與國外設備廠商深受缺芯、零部件供應緊缺影響情況不同，大陸廠商受該因素影響較小。其中北方華創(chuàng)和中微公司等企業(yè)超額采購保障供給，以及重視本地產業(yè)鏈條搭建、加強國產替代等方法收效較大。
以北方華創(chuàng)為例，根據(jù)其財報數(shù)據(jù)顯示，2021年其采購總額為176億元，為該年50億原材料成本的3倍之多，而今年Q1末，北方華創(chuàng)的存貨繼續(xù)創(chuàng)新高，表明該公司在手訂單充沛，下游需求依舊旺盛。
此外，顧慮于全球設備供應鏈的不確定性，大陸半導體企業(yè)將更多目光投向本地零部件及設備供應鏈，大陸廠商借此獲得更多的驗證機會。
據(jù)中微公司消息，其在全球共有700余家供應商，活躍的有450余家。其刻蝕機的零部件國產化程度達60%，MOCVD設備國產化情況達80%。官方消息顯示，其較高的國產化程度，是中微公司在材料費漲價、運輸時間推遲的情況下，至今仍保持100%的產品運出和準時的關鍵。
另外，大陸設備市場的旺盛還體現(xiàn)在了今年上半年設備招標中標數(shù)據(jù)上，通過對中國國際招標網(wǎng)招標情況進行梳理，可明顯發(fā)現(xiàn)大陸半導體廠的設備國產化率有所提高。
據(jù)悉，2022年上半年大陸主要晶圓廠共開標765臺工藝設備。按照不同工藝設備開標數(shù)量從高到低排列，前五名分別爐管設備（119臺）、薄膜沉積設備（142臺）、刻蝕設備（90臺）、清洗設備（86臺）、前道檢測設備（64臺）。從企業(yè)看，上海積塔半導體、華虹半導體、燕東微電子開標數(shù)量名列前三。
而結合中標數(shù)據(jù)看，2022年上半年大陸主要設備廠共中標379臺工藝設備。前五名分別為濕法清洗設備（81臺）、刻蝕設備（70臺）、薄膜沉積設備（47臺）、爐管（45臺）、涂膠顯影設備（35臺）。中標較多的前五名大陸廠商為北方華創(chuàng)、中微公司、拓荊科技、芯源微、盛美上海。
從中長期趨勢看，產能擴建依舊是主旋律。結合全球設備廠商各項數(shù)據(jù)及業(yè)界觀點，目前設備已成為半導體產業(yè)中業(yè)績確定性最強的細分領域，設備廠商對未來發(fā)展預期較為看好，擴產意愿普遍較強。
但是，設備廠商也很焦灼。據(jù)TrendForce集邦咨詢6月下旬表示，半導體設備交期面臨延長至18~30個月不等的困境。業(yè)界消息顯示，如果不能有更多設備的供應，額外新增產能的開出將遙遙無期。由此，“拿下那臺設備”成為了當下各大晶圓代工廠在這場芯片產能競賽中能否取勝的關鍵。
本文在此主要討論的是以下問題，設備為何供應不上和其可探討的解決措施，以及中國大陸設備廠商發(fā)展的具體情況。
設備為何持續(xù)供應不上？
半導體設備短缺最早可在2020年看出端倪。業(yè)界消息反饋，疫情爆發(fā)前，設備交期在3到6個月之間；到了2021年Q1季度，交貨周期拉長到了10個月。2021年Q3季度開始，交貨周期進一步延長至12~14個月。發(fā)展至今，半導體設備交期面臨延長至18~30個月不等的困境。
設備交期逐步拉長的背后，是設備長期缺芯、缺部件以及超預期的設備需求的多重困境。而追其深層原因，則可以看到復雜的產業(yè)鏈芯片供應及分配問題。
缺芯怪圈：缺芯需擴產，擴產要設備，設備也缺芯
毫無疑問，當前設備生產的最大掣肘是缺芯。據(jù)悉，常見的半導體制造設備如刻蝕機、等離子注入機、CMP等需要搭載少量芯片維持作業(yè)。從體量看，設備領域所需芯片在全球半導體市場中占比微乎其微，而只有最先進的設備（如光刻機）需要的芯片數(shù)量及種類才會越多。
但是據(jù)產業(yè)鏈消息反饋，目前設備領域所需的工業(yè)MCU、FPGA、嵌入式處理器和其他關鍵芯片供應緊張，部分芯片已斷供許久。今年5月業(yè)界消息顯示，工業(yè)控制芯片短缺可能會持續(xù)到2023年底，而相關供應商如意法半導體、英飛凌、恩智浦、瑞薩等在物以稀為貴驅使下，也在今年二季度提高了芯片價格。
矛盾現(xiàn)狀：零部件短缺，廠商擴產意愿卻不高
設備除了缺芯外，還十分缺乏零部件。今年上半年，ASML、應用材料、KLA等頭部設備廠商已發(fā)出警告，部分關鍵機臺需要等待18個月。因為從鏡頭、閥門和泵到微控制器、工程塑料和電子模塊等零件全都缺。
但是，許多零部件廠商的擴產意愿卻不高。談及主要原因，一方面是目前下游需求量大，零部件廠商在手訂單指向飽和。企業(yè)考慮到如若擴產，其所需要承擔的設備投資負擔過重，而未來還可能需要承擔產能過剩風險；另一方面，在缺芯影響下，即便零部件廠商造出了零部件，也無法搭載芯片以成品交付設備廠。綜合考慮下，或選擇維持現(xiàn)狀。
現(xiàn)實碰撞：不足的供應與超預期的需求
近兩年晶圓廠高漲的擴產熱情造成了對設備超預期的需求。據(jù)SEMI數(shù)據(jù)，2020年至2024年期間，全球將有86家新晶圓廠或大型晶圓廠擴建項目投產，2022年全球晶圓廠設備總支出將超過800億美元，全球晶圓廠設備支出有望連續(xù)三年創(chuàng)下歷史新高。
但是，在設備廠商接連翻番的股價，以及亮眼的財報背后隱藏的是甜蜜的煩惱。公開數(shù)據(jù)顯示，全球大部分設備廠商在手訂單已接近飽滿，產能趨向飽和，望“單”興嘆者眾。
結合各大設備廠商2021年的財報數(shù)據(jù)顯示，全球營收前五企業(yè)為應用材料、ASML、東京電子、泛林集團以及科磊。以上五家設備廠商總營收占據(jù)了全球設備市場大半份額，頭部效應明顯。
△圖片來源：全球半導體觀察根據(jù)公開信息整理
今年一季度以來，上述廠家官方消息顯示，目前其設備訂單均已飽滿，新增訂單堆積嚴重，其中ASML積壓訂單創(chuàng)歷史新高。上述廠商均表述，受缺芯、零部件短缺影響較大，企業(yè)遞延收入大幅增加。據(jù)悉，泛林半導體遞延收入已超過20億美元。
另外，設備不能按時交付也給設備廠商帶來了一系列的成本上升問題。泛林半導體首席執(zhí)行官Timothy M. Archer稱，其面臨著物流和運費上漲、鎳/鋁等大宗商品推動的原材料，以及集成電路成本的增加等問題。應用材料首席財務官Brice Hill也提到其庫存和發(fā)貨成本不斷上升，導致了公司毛利率的下降。
目前，距離晶圓代工廠產能大規(guī)模落地還有一段時間，設備需求仍然持續(xù)上升。疊加芯片零部件繼續(xù)短缺情況，即便代工廠商還想要更多的設備，設備廠商們也有心無力了。
試論設備芯片供應的可行舉措
對于設備廠商而言，問題的核心關鍵在于，其所短缺的芯片不僅僅設備領域各同行在爭搶，汽車廠商等其他廠商也十分亟需，且他們需要的數(shù)量十分巨大。而設備廠商并沒有取得芯片的優(yōu)先權，即便是在當下全球擴產的大勢下。
所幸，上述問題已經(jīng)在供應鏈中顯現(xiàn)，近期，業(yè)界逐漸出現(xiàn)了“優(yōu)先滿足設備芯片供應”的聲音，部分廠商也采取了或自研、或并購零部件供應商等措施解決缺芯問題。
首先是設備端廠商的自救。應用材料總裁兼CEO Gary Dickerson在2022財年第二季度財報電話會議上表示，應用材料正在通過和供應商加強聯(lián)系、跟蹤客戶需求等方式解決短缺問題,這樣不僅和供應商加強合作，還設立了能夠克服零部件短缺的方案，將在未來幾年加速產品交付效率。
東京電子在此問題上的解決方式則有著明顯的借鑒意義。近日，東京電子高管在財報會議上表示，東京電子和供應商聯(lián)系較為緊密，且大多數(shù)供應商都在其工廠附近設有辦事處。東京電子目前每六個月舉行一次生產更新會，向供應商分享長期的市場趨勢，并在去年9月成立了企業(yè)生產部門，專注于解決零部件短缺問題。
此外，包括ASML、應用材料等國際半導體設備大廠嘗試通過自身技術攻克，或是并購上游廠商將關鍵零部件掌握在自己手里。
芯片制造端也有所回應。微控制器芯片的制造商Microchip Technology Inc.首席執(zhí)行官Ganesh Moorthy表示，公司現(xiàn)在將芯片設備供應商視為優(yōu)先客戶，并且如果任何設備制造商發(fā)現(xiàn)某個特定的Microchip產品是自己的瓶頸，該產品就會被列入公司的優(yōu)先名單。
短期來看，設備供應緊張問題無法快速解決，但是供應端的調整協(xié)商會為行業(yè)發(fā)展積攢一定的經(jīng)驗，對企業(yè)長期發(fā)展有所裨益。
設備之爭焦點：光刻機花落誰家
如果說多數(shù)設備的獲得對于當下的產能擴建起著先發(fā)作用，那么光刻機的爭奪則意味著對未來一段時間內技術的掌控程度，因此當下設備之爭高度聚焦于光刻機爭奪上。
據(jù)TrendForce集邦咨詢表示，設備缺貨以DUV光刻機情況最為嚴重，其次為CVD/PVD沉積及蝕刻等。隨著架構從FinFET結構過渡到GAAFET結構技術節(jié)點，先進節(jié)點之爭劇烈，EUV光刻機的爭奪也成為焦點。
由于ASML在光刻設備上一家獨大，其光刻機供貨情況牽動著半導體產業(yè)鏈。在當下設備嚴重缺芯缺零件下，ASML情況也十分膠著。
官方消息顯示，2021年，ASML共銷售光刻機309臺，其中EUV光刻機42臺。2022年，ASML預計能夠生產和交付EUV光刻機55臺、DUV光刻機240臺。今年，ASML收到的EUV光刻機訂單已超過100臺，DUV的訂單也已經(jīng)積壓了500多臺。據(jù)ASML預計，公司在2024年才能將積壓訂單消化完畢。
ASML官方表示，ASML的元件中有85%是由公司和供應鏈共同研發(fā)，其應用的材料和產品均是獨一無二。目前，ASML擁有700家產品相關供應商，其中200家是關鍵供應商。因此，ASML能否順利快速提升產能，還將很大程度上取決于供應鏈合作伙伴能否持續(xù)跟進。
今年6月末三星已官宣量產3納米芯片，而臺積電也將在下半年開始量產3納米。但近日，臺積電方暗示4nm、3nm等產能將趨于緊張，原因顯示可能是先進制造設備到貨延期，這直接指向DUV和EUV光刻機。業(yè)界猜測，受到光刻機設備短缺影響，近兩年先進工藝產能或面臨緊缺。
國產設備迎來發(fā)展黃金期
據(jù)國際半導體產業(yè)協(xié)會（SEMI）近期發(fā)布的最新報告顯示，2021年全球半導體制造設備銷售額增至1026億美元的歷史新高，年增44%，中國再次成為全球最大的半導體設備市場。
中國大陸設備廠商近兩年業(yè)績可謂出彩。雖然在營收體量上，大陸設備廠商與全球頭部企業(yè)存有較大差距。但值得注意的是，中國大陸半導體設備公司2021年及2022年一季度營收同比增長普遍高于國外設備企業(yè)。
△圖片來源：全球半導體觀察根據(jù)公開信息整理
與國外設備廠商深受缺芯、零部件供應緊缺影響情況不同，大陸廠商受該因素影響較小。其中北方華創(chuàng)和中微公司等企業(yè)超額采購保障供給，以及重視本地產業(yè)鏈條搭建、加強國產替代等方法收效較大。
以北方華創(chuàng)為例，根據(jù)其財報數(shù)據(jù)顯示，2021年其采購總額為176億元，為該年50億原材料成本的3倍之多，而今年Q1末，北方華創(chuàng)的存貨繼續(xù)創(chuàng)新高，表明該公司在手訂單充沛，下游需求依舊旺盛。
此外，顧慮于全球設備供應鏈的不確定性，大陸半導體企業(yè)將更多目光投向本地零部件及設備供應鏈，大陸廠商借此獲得更多的驗證機會。
據(jù)中微公司消息，其在全球共有700余家供應商，活躍的有450余家。其刻蝕機的零部件國產化程度達60%，MOCVD設備國產化情況達80%。官方消息顯示，其較高的國產化程度，是中微公司在材料費漲價、運輸時間推遲的情況下，至今仍保持100%的產品運出和準時的關鍵。
另外，大陸設備市場的旺盛還體現(xiàn)在了今年上半年設備招標中標數(shù)據(jù)上，通過對中國國際招標網(wǎng)招標情況進行梳理，可明顯發(fā)現(xiàn)大陸半導體廠的設備國產化率有所提高。
據(jù)悉，2022年上半年大陸主要晶圓廠共開標765臺工藝設備。按照不同工藝設備開標數(shù)量從高到低排列，前五名分別爐管設備（119臺）、薄膜沉積設備（142臺）、刻蝕設備（90臺）、清洗設備（86臺）、前道檢測設備（64臺）。從企業(yè)看，上海積塔半導體、華虹半導體、燕東微電子開標數(shù)量名列前三。
而結合中標數(shù)據(jù)看，2022年上半年大陸主要設備廠共中標379臺工藝設備。前五名分別為濕法清洗設備（81臺）、刻蝕設備（70臺）、薄膜沉積設備（47臺）、爐管（45臺）、涂膠顯影設備（35臺）。中標較多的前五名大陸廠商為北方華創(chuàng)、中微公司、拓荊科技、芯源微、盛美上海。
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