2020年下半年以来，受疫情催生的消费电子需求上升、晶圆厂供给受限、华为和中芯国际受管辖等突发事件影响，终端上游器件供应呈现紧张状态。进入2021年，日本地震、美国德克萨斯州雪灾、中国台湾缺水等事件让原本就不足的晶圆生产雪上加霜，上游供应紧张有愈演愈烈之势。本文主要研究终端上游主要器件的供应情况，分析供应紧张现象产生的原因，并就接下来的供应情况演变作出判断和应对建议。

  半导体产业经历多年的发展，业务模式大致上可以分为IDM（垂直整合、设计制造一体化）、Fabless（无晶圆厂）设计企业+晶圆代工两种模式。Intel、Qorvo（射频器件供应商）、英法半导体、SK海力士、美光等是IDM模式的代表。绝大部分芯片设计厂商是Fabless模式，包括高通、联发科、海思、苹果等，晶圆代工厂主要有台积电、三星、联电、格罗方德、中芯国际等。

  2020年第四季度全世界晶圆代工厂份额及排名如表1所示，晶圆代工市场呈现典型的一家独大和高度集中的格局。

  如表2所示，芯片制造产能从晶圆尺寸上划分大致上可以分为12英寸、8英寸和6英寸，其中12英寸产能已经是绝对主流，近年来新建的产能基本以12英寸为主。8英寸、6英寸以已建成的旧厂为主。6英寸晶圆厂年代久、设备旧、效率低，近年来长期处在逐渐关闭状态。

  12英寸相比较8英寸晶圆拥有更高生产效率和更低的单位耗材，但生产技术和材料技术方面的要求相应也更高。由于上游半导体设备厂商已不再生产8英寸设备，8英寸晶圆厂产能已被“冻结”，只减不增。8英寸相对12英寸主要有两方面优势：由于8英寸厂几乎全部完成折旧，固定成本较低；8英寸晶圆已具备了成熟的特种工艺，而特种工艺技术能够使尺寸较小的晶粒包含较多的模拟内容或支持较高电压。

  将8英寸业务转移至12英寸生产，技术上是不是能够实现，需要花费时间、人力、物力去验证，而一些芯片公司往往不愿意接受这种从成熟到未知转换带来的风险。但在8英寸产能高度紧缺及成本上涨的情况下，已有芯片厂商为获得竞争优势开始筹备向12英寸迁移。短期而言，8英寸产能紧缺局面难以解决。

  从工艺制程看，大致上可以分为逻辑芯片制程及特殊制程，如表3所示。手机SoC、PC、HPC（高性能计算）芯片等保持竞争力领先主要依赖先进制程。以3nm为代表的最先进制程产能的争夺直接关乎芯片及产品竞争力。英特尔决定将部分芯片制造业务外包，将加剧先进制程产能的争夺，拥有3nm先进制程产能的芯片公司将在竞争中处于有利位置。高端芯片迭代周期短，先进制程的良率爬坡问题以及仅有台积电、三星两家供应等因素叠加导致先进产能紧张。

  特殊制程工艺所面向的模拟、RF前端芯片大厂多采用IDM模式，对代工产能需求量开始上涨不明显。CIS中IDM厂占据大部分份额，但在扩产计划中索尼将部分订单下放到代工厂，叠加Fabless模式的CIS厂需求上升导致CIS的代工产能需求增加明显。

  特殊制程产能与逻辑芯片制程产能不能混用。8英寸大多数都用在成熟制程（28nm以上）及特殊制程，12英寸大多数都用在28nm以下先进制程。

  8英寸晶圆代工产能供求吃紧已持续数年，总产能规模一直停滞不前。根本原因一种原因是二手设备供给不足，设备的短缺限制了相关厂商的扩产进度；另一方面，通过新建和扩建等方式新增8英寸产能成本提高，8英寸晶圆厂运营效率和利润低于12英寸晶圆厂。

  第一，在长期需求上，汽车、工业、智能手机为8英寸晶圆主要使用在下游。5G、电动汽车、人机一体化智能系统、物联网发展使得FPGA、驱动芯片、指纹辨识、电源管理、MOSFET（金属氧化物半导体）、微控制器（MCU）等领域的非先进（中低端）芯片需求强劲。

  第三，全球居家办公和在线教育使笔记本电脑、平板类产品出货明显地增长，拉动中大尺寸面板显示驱动IC、电源管理IC等需求提升。

  第四，2020年下半年，疫情得到初步控制，汽车市场尤其是新能源汽车市场逐步复苏，IGBT、MOSFET用量大幅度的提高，均为8英寸晶圆制造带来新的增量，加之上半年因受疫情影响未完成的订单又积压至下半年，导致供给不足现象凸显，价格上涨势头逐步从上游向下游传导。

  第五，美国禁令促使包括华为、OPPO、vivo和小米在内的国内消费电子大厂大量备货抢位，进一步挤占了产能。

  在订单需求激增而产能有限的情况下，8英寸晶圆代工厂慢慢的开始筛选新订单和调整产品组合，优先生产高毛利率产品，而毛利率相对偏低的产品在“抢单”中较为弱势，而且芯片产能向大客户倾斜，小厂商面临更加大的产能争夺压力。

  受产能影响，各芯片大厂的交期远在标准交期范围外，2020年的订单积压之下，部分芯片如果2021年1月下单至少要在2022年中及之后才能交付完成。预计芯片缺货现象将一直持续，直到交货时间缩短到26周以下，并回归以往的12~16周，如表4所示。

  8英寸晶圆的代工价格持续上涨了20%、封测价格持续上涨约10%，驱动芯片、Wi-Fi芯片、MOSFET等各类终端芯片交付延迟，且价格均有10%~20%程度不同的上扬。新的一轮需求量开始上涨逐渐出现，叠加疫情导致的供给受限，出现非常明显的供需失衡，预计8英寸产能的相关芯片缺货/涨价将至少持续到2022年上半年。

  整体来看，受产能、囤货影响，5G芯片预计上半年维持供应紧张状态，价格将较为坚挺，甚至上涨。手机用面板除柔性OLED供应富余外，a-Si（非晶硅）、LTPS（低温多晶硅）、刚性OLED手机面板受驱动IC缺货、玻璃面板突发事件等影响处于供应紧张状态。手机用存储芯片供应有保障，但受到驱动IC涨价影响，价格可能较为坚挺。手机用摄像头Sensor供应紧张，部分规格面临涨价。电源管理芯片、指纹识别、MEMS传感器等受8英寸整体产能紧张影响面临供应紧张。涨价、抢单将是今年较为常见的景象，芯片大厂、终端大厂将拥有较为显著的供应链优势。

  受产能、囤货影响，5G芯片预计上半年维持供应紧张状态，价格将较为坚挺，甚至上涨。

  高通和联发科是现阶段5G芯片主力供应商，上游代工由三星和台积电承接。据产业链消息，三星5nm制程良率存在一定问题，导致高通2020年Q4出货及业绩不达预期。而台积电方面，7nm以及更先进产能的制程虽然良率更高，但也要面临与其它非手机类产品争抢的局面。叠加部分厂商加大对上游的Forecast争抢货源，因此，5G芯片的供应将维持紧张状态。

  对于a-Si面板，整体供需处于偏紧状态，1月价格保持稳定，部分产品价格受到NEG玻璃基板工厂停电事件及Driver IC涨价的影响而浮动。对于LTPS面板，受到驱动IC涨价的影响，面板BOM成本上升，大品牌客户价格呈持平状态，部分小客户的价格较之前增加了Driver IC的涨幅。对于刚性OLED面板，供需紧俏，供应侧TOP厂商已处于全力运转状态，预计第一季度价格呈持平状态。对于柔性OLED面板，国内OLED面板厂的柔性产能陆续释放，整体市场处于供大于求的状态，价格阶梯式缓慢下降。

  受智能手机存储容量上升、PC与Pad需求激增、数据中心建设迅速增加等需求叠加，预计2021年全年DRAM供应紧张，面临涨价。NAND供应相对充足，国内NAND供应商长江存储产品已商用，在提升国产存储竞争力的同时也增加了整体市场供应。

  手机多摄方案继续推动传感器市场需求量开始上涨，供应链中镜头、模组等部件供应充足，唯一的问题是500万、800万传感器因8英寸晶圆代工厂产能不足导致供应紧缺。在摄像头传感器方面，8英寸晶圆代工产能吃紧，导致500万、800万传感器严重短缺，三星从2020月12月起价格调涨40％，其他供应商也涨价20％。目前“超高像素主摄+200万~800万副摄”的多摄方案是市场主流，800万以下传感器供应紧张，将不仅影响单摄方案的低端机，还影响各价格段的多摄手机。

  在镜头方面，供应充足，厂商竞争非常激烈、终端厂商压价导致镜头价格下降，其中5M的手机镜头单价比上年同期下滑约10%~20%。在模组方面，新产能陆续提升，供应充足，模组价格持续下降。

  疫情、技术换代和消费升级等因素一同推动路由器需求井喷，但受到以28nm为主的成熟制程芯片产品紧缺影响，供给侧压力巨大。目前路由器芯片的新下订单货期一般要1年左右，最快需要8个月，芯片供货将明显向头部品牌倾斜，有不同幅度的涨价，头部品牌具有突出议价能力优势，涨价幅度大大低于一般中小品牌。

  200元左右的Wi-Fi 6路由器所采用的芯片主要由海思、联发科提供，在海思受制裁后，其它厂商未能迅速填补空缺（高通和博通的成本问题、联发科产能问题、瑞昱的产品问题等因素），在全屋组网业务的强劲需求下，低端Wi-Fi 6路由器最为紧缺。预计全年都将维持紧张状态。

  摄像头主控芯片主力供应商是海思，受疫情和美国实体清单影响，海思多款芯片出现断货，有价无货。同时，晶圆代工产能满载、下游封装和测试供不应求等因素，导致摄像头产能缩减，涨价加剧。

  海思受限后依靠库存供应，市场仍有星宸、联咏、君正、国科微、富瀚微等国产厂商可选。但方案厂商或自研的摄像头终端厂商处于从海思平台切换到新平台的转换期，从而导致缺货加剧，预计今年上半年主要厂商将逐步完成新平台的导入、开发和适配。

  摄像头芯片相比其他芯片利润处于劣势，在芯片产能紧张的情况下，优先级相对靠后。市场上替代芯片厂商的晶圆产能供应链管理能力要弱于海思，在今年整体晶圆产能紧张的情况下，难以完全填补海思的空缺，整体上预计下半年会有改善，明年上半年有望回到正常状态。从产品结构看，低端产品其它厂商替代海思进展较快，供应相对有保障，高端产品其它厂商完全替代海思较困难。

  从需求方面来看，2021年第一季度全世界前十大品牌备货需求维持在高位，前几大品牌厂商备货需求相比2020年第四季度环比没有减少，中国品牌需求呈继续增长的态势。对供给端而言，全球电视面板的供应面积在2021年第一季度仅同比增长2.5%，产能提升有限。驱动IC、玻璃基板、偏光片等上游材料缺货对面板的出货产生不小影响，特别对部分非头部面板厂商影响更大。

  在驱动IC方面，2021年第一季度TFT面板的Tcon（逻辑板）、PMIC等驱动IC供给吃紧。在玻璃基板方面，包括旭硝子、电气硝子、康宁等玻璃基板大厂接二连三发生设备故障意外，加上下游客户预期涨价心理增加储备库存，加剧玻璃基材供应缺口。在偏光片方面，2021年第一季度偏光片需求延续去年下半年以来的强劲走势，供应缺口扩大，面板厂接受偏光片涨价也积极抢料，偏光片平均涨幅高达8％～10％，电视产品涨幅最大，涨幅超过10％以上。

  1月，笔记本电脑面板普遍环比上涨2%以上；大尺寸电视面板环比上涨2%以上，预计第一季度涨幅将高达10%。近期内，中、大尺寸面板供不应求的状况难以缓解，工厂春节假期后再现缺工潮，整体生产状况将更加吃紧。1—2月报价持续调涨，预期3—4月报价仍会延续涨势。由于三星德州工厂停工导致驱动芯片紧缺，预计第二季度笔记本电脑用client SSD报价季增3%~8%。

  芯片及其他关键器件的紧缺直接影响终端厂商的产品计划和出货量，极大考验终端厂商的器件备货能力、供应链管理上的水准。从这一轮全球芯片缺货事件中可以总结出全球供应链中存在的一些问题。

  第一，芯片代工产能高度集中，存在一定风险。台积电占据全球芯片代工产能的五成以上，而且工厂主要分布在台湾地区，容易受到诸如地震、台风、政治等不可控因素的影响而扰动全球供应链。

  第二，成熟制程的布局不合理且投入不足。此轮芯片最为紧缺的是8英寸晶圆相关的成熟制程，这暴露出在业界过度追求先进制程的心理驱使下，对成熟制程的产业布局和资源投入不足。

  第三，地理政治学影响，科技优势武器化。以美国打压华为作为标志性事件，产业链中的优势国家慢慢的变多将半导体领域的技术优势作为国家战略竞争的武器，背离了商业合作的基本面。

  国内已经构建了完整的终端产业链条，但在核心和关键器件还存在短板，笔者将从终端相关行业及监管部门两个维度提出对应的意见和建议。

  对终端厂商而言，首先要提升供应链管理上的水准，依据自己业务目标适当分散供应链风险，库存保持合理水准，而不是一味地加大囤货导致器件供应紧张状态加剧。其次，加大研发投入，有条件的公司进入芯片设计等核心领域后，应建立自身的技术壁垒和竞争“护城河”。最后，通过投资、联盟、战略合作等方式进入上游关键器件领域，构建完善的供应链生态，在考虑产品竞争力、供货能力等常规商务角度基础上，给予本土供应链更多机会，尤其是在短板的领域。

  对于上游器件行业，国内公司参与的品类齐全，但在部分关键器件领域，比如摄像头Sensor、射频芯片、NAND/DRAM芯片、手机SoC、PCCPU/GPU芯片等领域，中高端产品的竞争力还比较缺乏，公司规模对比业内头部企业还有很大的差距，在这次全行业芯片产能争夺中处于明显劣势。Fabless模式能够在一定程度上帮助中小公司更快推出产品参与市场之间的竞争，对于国内的头部公司，应考虑自建工厂形成设计、制造、优化一体的竞争优势，特别是在射频器件、存储、Sensor等领域。

  国内的芯片制造业起步相对较晚，目前处于极力追赶的状态，也是近年来被“卡脖子”的核心领域。国内芯片代工企业应增加成熟制程的投入，提升产能和服务能力，夯实芯片制造的基石。在成熟制程的坚实基础上，加快突破先进制程的技术、设备和生产瓶颈。在第三代半导体领域可以紧跟业界先进步伐。当然，芯片制造能力的提升不仅是晶圆厂的责任，上游设备、原材料等也至关重要，国内半导体设备产业链基础薄弱，需要整个半导体产业链加强合作，尽快突破短板。

  终端及相关产业将从企业未来的发展角度解决“卡脖子”短板问题，更多的则是从商业方面出发。而缺货、“卡脖子”等供应链安全问题已关系到国家经济安全，需要监管部门从宏观层面制定有关政策，推动产业的全面升级。

  一是，加大上层建设，从政府层面全方位统筹推进电子、半导体等核心领域的供应链安全。

  二是，短期而言，有关部门、行业协会等对外可以加大沟通、谈判力度，构建新型的战略合作链条，引入合作意愿强的外资公司进入或加大内地投资布局；对内可以加大调研力度，摸清产业链中存在的桎梏和难题，协调相关公司多方解决。

  三是，加大政策扶持力度，国务院已颁布《新时期促进集成电路产业和软件产业高水平发展的若干政策》，包括财税政策、投融资政策、研究开发政策、进出口政策、人才政策、知识产权政策、市场应用政策和国际合作政策，后续政策的落地执行还需要各级政府在具体工作中贯彻执行，将资源向被“卡脖子”的重点领域倾斜，尤其要避免重复建设、低端建设，把控相关投资的质量，防止烂尾、“被忽悠”的难以处理的后果发生。

  四是加大对教育、科研等基础领域的投入。教育、科研是产业技术升级的基础，教育部已明确“集成电路科学与工程”为一级学科。不可否认，我国在集成电路领域与国际领先水平有较为显著的差距，而集成电路已成为关乎国计民生的关键领域，持续加大对教育、科研等基础领域的投入，尽快补齐短板，发展之路才能行稳致远。

  由供需不平衡引发的本轮终端上游器件缺货仍在持续，预计2022年将逐步回到正常状态。不论是在缺货浪潮中受益的厂商还是蒙受损失的厂商，都应认真总结经验教训，努力构建稳健的供应链体系。对于国家或地区而言，供应链安全被前所未有地重视，做大做优长板、补齐短板刻不容缓。