当前的半导体和 IC 封装短缺浪潮预计将持续到 2022 年，但也有迹象表明供应或许最后会赶上需求。北京的年底，允许自己偶尔脆弱
半导体和封装领域的产能、材料和设备也是如此。在所有细分行业都历程了一段时间的短缺之后，当下的观点是，尽管汽车处理器等一些商品短缺或许会在 2022 年持续，但大若干处理器供应或许会在 2022 年中期重启相对正常。但这取决于几个经济因素，所以所有这一切都或许在一夜之间改变。
半导体行业历程了一个混乱时期。2020 年初，业务看起来很光明，但在 COVID-19 爆发后行业下跌。全部 2020 年，各国采取了各类举措来缓解疫情，例如居家令和退出企业。经济动荡不久接踵而至。
到 2020 年年中，由于居家经济合作了对计算机、网友游戏本排行电视和其他消费电子商品的需求，IC 行业呈现反弹。消费类处理器和高级 IC 封装呈现短缺。然后，在 2021 年上半年，对汽车、智能移动电话和其他商品的需求激增，导致这些领域的处理器短缺。今日，许多类型的处理器供应紧张，交货期长，而其他一些处理器更轻松得到。这取决于处理器和供应商。
全球处理器制造能力也很紧张，尤其是有更成熟工艺的 8 英寸晶圆厂。一段时间以来，8 英寸晶圆厂产能已然售罄，预计这种状况不会不久改变。而如今，许多代工厂客户正筹备迎接新一轮的完整涨价。另外，在封装方面，一些封装类型将持续供不应求，消息演唱会许多领域的产能紧张。高级设备的交货时间很长。
半导体短缺的状况并非全是悲观的。IBS CEO Handel Jones 在一份新报表中强调：“除若干商品外，供需形势预计将首要在 2022 年上半年或 2022 年下半年得到解决。”“许多因素促成了对半导体的强劲需求。但是，由于行业饱和，一些合作过去需求增长的因素正减弱。由于刺激举措的缩减和高通胀的作用，消费者的采购力将减弱。”
供应商方面也有一些不好的迹象。依据 IBS 的说法，产能过剩或许会在 2022 年下半年或 2023 年的某个时候发生，具体取决于各异的商品。
想要阐释清楚每个半导体商品或封装的状况是不或许的，每一个商品都有自己的供需背景。但是有几个核心商品可以对这种状况提供一些见解。其中含有使用处理器、MCU、PMIC 和 WiFi 处理器以及各类封装技术。
晶圆厂
多年来，集成电路行业历程了起起落落。算力芯片推荐当前的复苏是近期记录中最大的复苏之一。依据 IBS 的资料，总体而言，预计 2021 年半导体行业将达到 5425.5 亿美元，比 2020 年增长 21.62%。IBS 预测，该行业预计将在 2022 年增长 7.13%。
据 TEL 称，晶圆制造设备 (WFE) 行业预计 2021 年将增长 40%。TEL 总裁兼 CEO Toshiki Kawai 在一次演讲中强调：“由于对前沿逻辑处理器和存储器的需求急剧上升，预计 WFE 行业将呈现显著扩张。”
尽管如此，半导体行业设计和制造了众多各异的处理器，例如模拟处理器、GPU、MCU、存储、微处理器和功率半导体。GPU、处理器和其他高级逻辑处理器在 12 英寸晶圆厂中生产，使用从 16nm/14nm 到 5nm 节点的各类工艺技术。
从 16nm/14nm 到 5nm，处理器制造商依赖于 finFET。“与之前的平面晶体管相比，fin 在三个侧面与栅极接触，可以更好地控制 fin 内形成的通道，”Lam Research 大学项目主管 Nerissa Draeger 说。
12 英寸晶圆厂也生产 65nm 到 28nm 的成熟工艺节点的处理器。另外，其他处理器是在较旧的 8 英寸晶圆厂中使用 350nm 到 90nm 的工艺制造的。许多处理器也在晶圆厂以更小的晶圆尺寸生产，例如 6 英寸、4 英寸等。
当下，8 英寸和 12 英寸晶圆厂的成熟工艺节点即使没有售罄也很紧张。“在过去的几年里，不管是在传统的 CMOS、双极 CMOS DMOS 还是基于 RF-SOI 的工艺渠道上，对在 8 英寸和成熟 CMOS 技术节点≥28nm 上制造的各类处理器的需求激增。这些器件含有 MCU、PMIC、数字显示驱动器 IC (DDIC)、RF IC 和制造背照式 CMOS 图像传感器所需的图像通讯处理 (ISP) 晶圆。这种需求也受到多个细分行业技术走向的支撑，”Lam Research 战略营销董事总经理 David Haynes 强调。
“汽车半导体的供应难题有据可查，但与此另外，消费商品、扶持 5G 的新设备和显示使用的需求也在增多，”Haynes 说。“由于制造这些处理器的许多 IDM 和代工厂生产的不是一种商品而是各式商品，所以状况进一步繁琐化。从历史上看，他们已然能够重新平衡晶圆厂产能以满足对某种商品类型不断增长的需求，但是当对如此多商品的需求另外激增时，很难或不或许以这种方式改动产量。尽管某些设备类型（例如显示驱动器）的全球产能有所增多，但最近的报表表明，全部行业尚未达到供需平衡。”
总而言之，代工产能紧张。联电联席总裁 Jason Wang 强调,“展望第四季度，我们预计晶圆出货量和 ASP 走向将维持坚挺。8 英寸和 12 英寸设施的产能运用率将持续维持满负荷状态。”
不论是成熟工艺节点还是前沿节点，在可预见的前方，晶圆厂产能预计都将吃紧。这取决于生产流程和供应商。“尽管我们不排除库存改动的或许性，但我们预计台积电的产能在 2021 年和全部 2022 年仍将相当紧张，”台积电 CEO 魏哲家在最近的一次电话会议上称。
Gartner 确认师 Samuel Wang 在归纳状况时强调：“代工厂大多被预订了 2022 年上半年的产能，有些与无晶圆厂客户签订了 3-4 年的持久协议。Gartner 的假设是，处理器库存将在 2022 年第二季度达到常态。小型供应商的各类组件短缺或许会持续更长时间。”
使用处理器难题
与此另外，据 IBS 称，无线是半导体领域最大的细分部门，占总业务的 40%。在无线领域，5G 智能移动电话和有关基础设施是许多处理器的首要驱动力。IBS 强调，总体而言，2021 年 5G 智能移动电话的出货量预计将达到 5.78 亿部，高于 2020 年的 2.25 亿部。尽管 5G 在许多区域都在增长，但中国的智能移动电话行业正放缓。
5G 智能移动电话由使用处理器、CMOS 图像传感器、存储、PMIC 和 RF 等各式处理器组成。使用处理器是将 CPU、图形和 AI 特性集成在同一处理器上的前沿设备。
▲ 使用处理器的繁琐性不断提升 ｜图源：Semiconductor Engineering
苹果新款 iPhone 13 使用了 A15 使用处理器，其基于台积电 5nm 工艺的 150 亿晶体管设计。许多其他移动电话使用了高通的骁龙 888，这是一种 5nm SoC。
这些处理器由代工品牌方生产。如今，台积电和三星是仅有的能够制造 7nm 和 5nm 处理器的代工品牌方，并且都在开发 3nm。最近重新进入代工业务的英特尔正加大 10nm 和 7nm 的生产力度，开发 4nm。
一段时间以来，对基于 5G 的前沿使用处理器和处理器组的需求一直很强劲。但代工厂给这些处理器的产能似乎略有不足。IBS 的 Jones 强调：“晶圆产能短缺或许会持续到 2021 年第四季度或 2022 年第一季度。”
产能短缺会持续多久取决于几个因素。“苹果 A15 和高通骁龙 888 等新近设计的技术是 5nm，并打算在 2022 年迁移到 3nm，”Jones 说。“假如 3nm 的智能移动电话处理器组在 2022 年下半年启动，那么 5nm 和 7nm 的产能或许会在 2022 年第三季度或 2022 年第四季度呈现过剩。”
状况或许会改变。确认师称，定于 2022 年启动的苹果 iPhone 14 本应该使用台积电的 3nm 工艺身为使用处理器。但是，如今 iPhone 14 有望使用 4nm。确认师强调，苹果将于 2023 年启动的 iPhone 15 将使用 3nm 使用处理器。换句话说，台积电 3nm 的收益增长被推迟到 2023 年了。
总而言之，各方的 3nm 生产上量是一个不断转变的目标。“有迹象表明，台积电和三星都在推迟增多 3nm 晶圆的产量，”Jones 说。
针对苹果和其他智能移动电话供应商来说，这并不是唯一的难题。在最近一个财季，由于处理器和制造产能短缺，苹果的售卖额呈现了 60 亿美元的缺口。难题不是出在无法获取前沿节点，而是成熟工艺处理器短缺。
据 KeyBanc 称，苹果的售卖受到多个领域短缺的作用，含有 OLED 触摸屏控制器。用于控制显示器的触摸屏控制器使用的是成熟工艺制造。
其他成熟节点的处理器也供不应求，含有 Wi-Fi 6 处理器。Wi-Fi 和若干射频处理器的生产工艺为 28nm、22nm 和 16nm。据 IBS 称，Wi-Fi 和其他射频处理器的短缺或许会持续到 2022 年第二季度，乃至或许是 2022 年第三季度。
智能移动电话和其他商品的 PMIC 也一直供不应求。PMIC 用于控制电力的流动和方向，使用 180 nm 到 40nm 的工艺制造。据 IBS 称，预计 PMIC 的短缺将持续到 2022 年第二季度或 2022 年第三季度。