根據日前市場調查及研究單位 《Counterpoint》 所公佈最新研究報告顯示，全球晶圓代工產業在 2020 年成長超乎預期，營收規模達 820 億美元，較前一年大幅成長 23%。而且，預計 2021 年還將較 2020 年再成長 12%，金額達到 920 億美元。
報告指出，2020 年到 2021 年全球晶圓代工市場會有大幅澄長的主因，一方面是因為整體產業環境依舊十分暢旺，原因是包括武漢肺炎疫情、美中貿易爭端等事件都促使下游廠商必須增加庫存，這情況使得晶圓訂單數量增加，也造成先進制程技術的發展快速。另一方面，整個產業對於增加產能較為理性，二線代工廠對於建設新晶圓廠增加產能的意願較低，相比之下他們更願意提高晶圓價格來緩和市場的需求。
蘋果一家吃下全球 53% 的 5 奈米製程晶圓數量
2020 年台積電和三星的最先進的 5 奈米製程技術都已量產。其中，蘋果的 A14 和 M1、高通驍龍 888、華為麒麟 9000 系列都採用的是 5 奈米製程技術。不過，由於美國禁令影響，自 2020 年 9 月 15 日開始，在台積電已經無法繼續為華為生產晶片的情況之下，使得預期在 2021 年中，5 奈米製程的晶圓客戶名單將不再有華為，這也使得蘋果和高通將成為 5 奈米製程晶圓的最大客戶。
根據《Counterpoint》報告的預估，2021 年 5 奈米製程晶圓的總出貨量將占全球 12 吋晶圓的 5%，相較 2020 年那時占比還不到 1% 的情況，有著大幅度的提升。而其中，蘋果將是 2021 年 5 奈米製程晶圓的最大客戶，僅一家公司就拿下了全球 53% 的比例，而且所有訂單都將由台積電來供應。另外，除了搭載在 iPhone 12 系列的 A14 處理器，和新推出搭載在 Mac 產品上的 M1 處理器之外，預計在 2021 年蘋果還將會推出新一代的採用 5 奈米製程技術的 A14X 或 A15 處理器。此外，還有 M1X，甚至 M2 處理器等，這些都將刺激蘋果對於 5 奈米製程晶圓產能需求的進一步提升。
根據市場預估，因為蘋果 2021 年的 iPhone 13 系列將可能採用高通驍龍 X60 5G 基頻晶片及射頻系統，再加上高通現有的 5 奈米製程處理器-驍龍 888，以及即將於 2021 年年底推出的新一代驍龍旗艦處理器，這些需求都將使得高通成為全球第二大 5 奈米製程晶圓的客戶，預計將拿下 2021 年全球 5 奈米製程晶圓的 24% 比例。
至於，三星則將是全球第三大 5 奈米製程晶圓的客戶，預計將佔有 5% 的比例。三星在 2020 年底推出了針對中國手機品牌廠商所設計的 5 奈米製程處理器- Exynos 1080，之後已被 vivo X60 系列智慧型手機採用。2021 年年初又推出了 5 奈米製程的 Exynos 2100 處理器，也由三星本身的 Galaxy S21 系列智慧型手機來首發。預計，2021 年三星在年底還將會推出 Exynos 1080 和 Exynos 2100 等處理器的新一代產品。此外，有市場傳聞指出，因為蘋果自研 ARM 架構 M1 處理器在 PC 市場的成功，三星有可能效仿蘋果推出 ARM 架構的 Exynos PC 處理器，可能也將會採用 5 奈米製程來打造。
而受惠於在 PC 市場的是佔率快速提升，處理器大廠 AMD 為了能與英特爾更進一步的進行競爭，在處理器製程技術的推進上也在加快。根據資料顯示，2021 年 AMD 將會推出以台積電 5 奈米製程為主的 Zen4 架構處理器，核心數可能一舉突破 64 個。在此情況下，《Counterpoint》預計，2021 年 AMD 將拿下 5% 比例的 5 奈米晶圓數量。
另外，《Counterpoint》還預計，NVIDIA 和聯發科在 2021 年則將分別拿下 3% 和2% 比例的 5 奈米製程晶圓數量。其中，有消息指出，NVIDIA 在 2021 年將會推出全新 Ada Lovelace 架構的 5 奈米製程 GPU，這可能將交由台積電來代工。此外，聯發科也預計在 2021 年年底前推出 5 奈米製程的天璣 2000 系列 5G 處理器。只是，NVIDIA 及聯發科推出新產品的時間將落在 2021 年年底，這使得拿到 5 奈米製程的晶圓數量也比較有限。
7 奈米製程客戶應用持續多元化
除了 5 奈米製程的研究之外，報告也針對 7 奈米製程做出報告。相關內容指出，由於 5G 手機對於性能和功耗的要求更高，使得5奈米製程晶圓的主要客戶均為智慧型手機晶片廠商。相較之下，7 奈米製程 （包括 N7、N7+，N6 ） 製程技術所生產的處理器或晶片其應用更加的多樣化，包括了 AI、CPU、GPU、基頻和車用電子處理器等。因此，7 奈米製程晶圓的客戶也更多，也使得 7 奈米制程在成本效益上也優於 5 奈米製程。
報告終強調，2021 年 7 奈米製程的晶圓總出貨量將占全球 12 吋晶圓的 11%。在此情況下，智慧型手機將只消耗 35% 的 7 奈米製程晶圓，另外大部分的 7 奈 製程晶圓將被 AMD 和 NVIDIA 等廠商的 CPU 或 GPU 所消耗。整體來說，AMD 將消耗 27% 的 7 奈米製程晶圓數量而排名市場第一，其次是 NVIDIA 的 21% 消耗比例。至於排名第三的則是高通，占比為 12%，排名第四的則是聯發科，占比為 10%。第五輪到英特爾，占比為 7%。而緊隨其後的則是蘋果的占比 6%、博通占比 6%、三星占比 5%、以及賽靈思的占比 2%。
這裏需要指出的是，根據最新的消息顯示，雖然目前英特爾的 7 奈米製程研發已經取得了重要發展。但是最快可能要 2020 年底才能量產，而且到 2023 年才能達成相關晶片對客戶的交付。《Counterpoint》 在報告中指出，在性能更強大的 5G 智慧型手機的推動下，台積電和三星的 5 奈米製程產能利用率，在 2021 年將一舉提升到 90% 以上。7 奈米製程產能的平均利用率則將落在 95%~100%。而因為 7 奈米製程產能的持續吃緊，使得客製化半導體 （ASIC） 和 Arm 架構處理器等新興需求的晶片供應商和設備製造商，現階段都將很難獲得額外產能分配。
2021 年晶圓代工價格將出現兩位數增長
報告中還強調，受惠於 2020 年下半年以來消費電子及汽車電子市場的旺盛需求，其集中於 8 吋晶圓代工的電源管理 IC、面板驅動 IC、功率元件、COMS 影像感測器等晶片需求暴增，再加上當前缺乏 8 吋晶圓製造設備的供應，這都使得 8 吋晶圓廠擴產受限，導致全球 8 吋晶圓代工產能出現持續緊缺的問題。而且，在部分轉品由 8 吋晶圓轉到 12 吋晶圓生產之後，預計接下來 12 吋晶圓產能也可能出現短缺的情況，這使得市場上晶片供不應求的問題，在 2021 年期間都將難以解決。
也因為無法滿足旺盛的需求，再加上原材料價格的上漲，因此晶圓代工廠紛紛開始上調晶圓代工報價，同時交期也在拉長。報告指出，從 2020 年底開始，市場上部分標準晶片的交貨時間已延長至半年以上。另外，為因應市場的供不應求，自 2020 年第 3 季起，包括台積電、聯電等就已經已將 8 吋晶圓代工價格調漲了 10%-20%。隨後，格羅方德和世界先進等晶圓代工廠也將 8 吋晶圓代工報價提高了約 10%-15%。至 2020 年 12 月，台積電又被傳出將於 2021 年開始，取消 12 吋晶圓的接單折讓，影響範圍包含 7 奈米、10 奈米、28 奈米、40 奈米及 55 奈米等製程，這相當於是變相的漲價。不只如此，日前市場還傳聞因為產能持續滿載，聯電及世界先進等正在準備第二次漲價，漲價幅度 10%~15%，聯電還通知 12 吋晶圓代工客戶，表示交貨週期將延長約一個月。
而有鑒於以上的市廠狀況，針對目前市場旺盛的需求，《Counterpoint》 的報告預估整個晶圓代工產業在 2021 年，包括晶圓的出貨量和晶圓出貨價格都將出現兩位數的成長。然晶圓代工產業的週期性不如記憶體產業，但是如果武漢肺炎疫情和全球貿易的緊張局勢無法解決，則當前的高庫存水準將會成為常態，預測也會是影響市場需求的主要因素之一。
IDM 廠委外代工持續增加拉抬晶圓代工業成長
最後，《Counterpoint》 的報告還引用荷蘭半導體設備大廠 ASML 針對 EUV 曝光機出貨量預測，以及台積電對 2021 年的全年資本支出，來做為預判全球半導體產業景氣的風向球時指出，台積電在 2020 年第 4 季法說會上表示，受惠於智慧型手機及高效能計算的市廠成長，預計 2021 年的資本支出將達到250~280 億美元。
此外，由於英特爾 7 奈米製程量產的持續延後，再加上競爭對手 AMD 在 PC 市場搶攻市占所帶來的壓力，英特爾 2021 年可能會將部分 CPU/GPU 業務外包生產。為此，台積電與三星都在積極準備爭奪這一訂單。因此，台積電和三星可能在 2021 年開始擴大 5 奈米及 3 奈米製程技術的產能。另外，目前 IDM 廠商委外生產的趨勢正在加速，全球 IC 供應商都在追求藉由這種模式來進一步獲利。這情況下將使得除了英特爾外，在 2021 年底包括 SONY 的 CMOS 圖像感測器和瑞薩電子的 MPU 晶片都可能進行委外生產。
而基於以上的各項因素，使得預期 2021 年晶圓代工產產業營收將持續維持成長，而這樣的成長態勢是2000年網際網路泡沫化之後從未有過的狀況。此外，考慮到 IDM 廠商持續增加外包億元，也使得報告預測將自 2022 年開始，到 2023 年期間的整體晶圓代工市場規模將超過 1,000 億美元。在這之中，台積電和三星因為具備在技術、資金、以及產業地位，將繼續維持強大的競爭優勢。
(首圖來源:台積電官網)
