集微網訊息，最近，ASML執行長Peter Wennink在財報會議上分享了一則軼事——一些大型工業公司正在購買洗衣機，以拆出其中的晶片用以製造裝置。如此嚴肅場合，Wennink自然不會只是為了開一個玩笑。
在當天的會議上，ASML公佈了第一季度財報，雖然淨銷售額、淨利潤均高於分析師預期，但同環比均大幅度下降，且毛利率下滑超過5個百分點。不盡如人意的表現，固然與當前國際形勢不穩、上游原材料漲價相關，但從Wennink當天的發言來看，最關鍵的掣肘恐怕還在於產能不足。
今年伊始，除了ASML，包括應用材料、愛德萬測試等半導體裝置巨頭都曾多次公開表示產能無法滿足需求。筆者從業內瞭解到，作為晶片擴產的基礎，當前裝置生產的最大掣肘，卻也正是來自於缺芯。而這種看似無解的死迴圈，將給深陷過剩擔憂的半導體產業鏈，帶來更多不確定因素。
圖源：華爾街日報
與車廠“搶芯”落下風 裝置交期再拉長拖累下游擴產
據業內人士向筆者透露的3月美國裝置廠商會議紀要，由於裝置製造所需要的晶片在與汽車晶片的產能爭奪中處於劣勢，包括AMAT、Lam Research、KLA等裝置製造商都面臨著晶片短缺問題，KLA主要是感測器短缺。
“這是個死迴圈，而產能緊缺就是因為死迴圈而導致的。”事實上，筆者在去年6月釋出的《“芯荒”夾擊半導體裝置 國產廠商能解這個結嗎？》一文中，就曾指出過這種死迴圈的存在，只是由於裝置擴產較晶圓代工相對滯後，當時這一核心矛盾尚未爆發，直到今年伊始，才受到了業內的關注。
眾所周知，半導體制造裝置種類繁多，除了晶圓製造環節以外，更上游的矽片製造每個流程所用裝置也不盡相同。在此基礎上，不同的裝置又需要不同數量和型別的半導體器件，包括FPGA、PMIC、感測器、MCU、PLD，模擬數字轉換器，功率放大器和儲存晶片等。晶片需求之雜不亞於汽車。
上述人士表示，當前半導體裝置缺少的主要是一些通用晶片，包括感測器以及仍在缺芯風口浪尖的MCU。不巧的是，與汽車晶片類似，用於半導體裝置的晶片同樣對穩定性、耐用性要求甚高，一般壽命要求10-20年，大部分產能同樣由幾大MCU原廠掌握，而後者有限產能目前更多分配給了汽車。
據瞭解，半導體制造裝置所需的晶片佔全球半導體市場的份額遠低於1%，從原廠的角度來看，其規模和獲利能力遠不如汽車晶片，自然排單靠後。且根據筆者此前從業內獲悉，原廠原本每年分配給半導體制造裝置商的產能就是固定的，如果市場緊缺，也沒有多餘的貨可以出，而且沒有應急計劃。
然而，正是這不到1%的份額，幾乎成為了剩下99%晶片製造的最大掣肘。根據SEMI提出的“乘數效應”，例如，製造一臺MCU測試裝置需要約100顆FPGA晶片，但該裝置一年可以測試近1000萬顆MCU，乘數效應約為10萬倍。進一步推算，一臺測試裝置測試的MCU大約可用於製造100，000輛汽車。
乘數效應；圖源：SEMI Research
可以預見，在晶圓廠狀似如火如荼的新產能擴建推進背後的隱憂。根據SEMI預測，2020年-2024年將有86家新晶圓廠或主要晶圓廠擴建，這意味著在此期間，8英寸晶圓廠總產能將增長20%，12英寸晶圓廠總產能將增長44%，如此規模的擴產，對裝置廠商產能提出了更高、且幾乎難以達到的要求。
在缺芯死迴圈下，即使在需求終端雜音漸起的當下，半導體裝置的交期仍在延長，在某些情況下，交期已從過去的幾個月延長至兩年或三年，預訂的訂單也會延遲交付。這種瓶頸已影響到了裝置廠商的銷售，除了ASML的業績下滑外，Lam Research 4月也表示，短缺使其無法從強勁的需求中充分受益。
12英寸二手裝置漲價 代工廠加入“夾芯板”陣營？
需要指出的是，雖然目前市場對8英寸產線的需求依然火熱，但12英寸仍然是大勢所趨。據筆者瞭解，目前主要裝置原廠的8英寸裝置幾乎都停產了，而且停產很久了，絕大部分裝置廠產能還是供應12英寸裝置。而目前的缺芯困境，也讓裝置漲價潮從8英寸進一步蔓延至12英寸。
業內人士對筆者表示，在新裝置獲取受限的情況下，已有不少客戶轉向二手裝置市場。年初至今，12英寸二手裝置價格大約上漲了至少30%，個別裝置例如CDSEM，已從2019年最低的約15萬美元漲至120萬美元，“LAM的刻蝕裝置從2年前的約55萬美元漲到現在的150萬美元。”
裝置價格的高漲，勢必將給新產能投放在即的下游晶圓廠帶來壓力。就在最近，包括臺積電、三星、聯電在內的頭部廠商均被披露開始了新一輪漲價，在部分終端需求疲軟態勢超過預期的當下，此番漲價與上游裝置和材料的漲價關係甚大，且上游矽晶圓漲價，也與裝置漲價有一定關聯。
可以預見，代工廠的漲價將進一步擠壓更下游設計廠的利潤，而這種擠壓到了一定程度，為了守住成本線，設計廠對於代工漲價的接受程度一再降低，又將反噬代工廠，屆時，代工廠也將成為又一個“夾芯板”，尤其是二、三線代工廠以及在裝置獲取上本就困難重重的中國大陸代工廠。
危機當頭，不少組織和企業均已意識到問題的嚴重性。上述人士表示，美國半導體行業協會（SIA）已在各處協調，以解決裝置廠缺芯問題。MCU原廠之一Microchip表示，已將將晶片裝置供應商視為優先客戶。“如果某裝置製造商確定某個晶片產品是一個瓶頸，這就會成為我們的首要任務。”
裝置廠也在採取各種方式確保供應鏈或在流程上縮短裝置交付時間。應用材料表示，該公司已加強了與供應商的合作，增加工廠和現場的勞動力，具體措施包括“向供應商站點發送應用資源、鑑定替代零件、投資供應鏈，以創造性的方式與客戶合作以加速發貨，包括在他們的站點合併系統模組”等。
然而，這似乎很難阻止與汽車行業因“一顆晶片引發大規模減產”類似的悲劇在半導體裝置上重演。一方面，各大機構需要開出怎樣的價碼來說服晶片原廠在產能滿載下優先向裝置廠供應晶片仍然懸而未決，另一方面，除了晶片之外，其他零部件的緊缺，正在將裝置廠產能供應不足拖向另一個深淵。
據韓媒報道，美國、日本、德國等先進零部件供應商的交貨時間已大幅增加，面臨瓶頸效應的產品包括精密溫度計、電力線通訊（PLC）裝置等。一些部件，如PLC裝置，交期已延長了12個月以上。從美國進口的試驗裝置製造韓國企業試圖在本土購買零部件，但由於零部件製造企業庫存不足，未能如願。
寫在最後
半導體裝置的缺芯困境，再一次凸顯了半導體產業的整體性。這種整體性不僅需要上中下游能夠對供需情況進行及時傳導，並且還要求供應鏈以全域性的視角考慮產能分配的優先順序。後者可能是一個全新的視角，給當前因複雜因素試圖強行割裂的半導體產業，帶來分歧。
（校對/隱德萊希）
