芯片短缺的影響大有愈演愈烈之勢，為何這么說呢？如今芯片缺貨正困擾著半導(dǎo)體各行各業(yè)，整車企業(yè)無“芯”造車，手機(jī)、小家電等消費(fèi)電子也被波及，于是各大芯片廠商紛紛加速擴(kuò)產(chǎn)，加大對設(shè)備的采購量。去年賺的盆滿缽滿的半導(dǎo)體設(shè)備廠商們，在今年更是迎來了前所未有的黃金時(shí)代。
然而不幸的是，芯片短缺已蔓延到芯片設(shè)備，因?yàn)檫@些半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備也需要芯片，且這些設(shè)備公司所用的部分芯片與汽車電子芯片重合，這就導(dǎo)致諸多設(shè)備企業(yè)“巧婦難為無米之炊”。據(jù)了解，有些設(shè)備的交貨期已到10個(gè)月以上。再者，供需的緊張，也間接推動了二手設(shè)備的漲價(jià)。被高通老板稱為“完美風(fēng)暴”（Perfect Storm）的芯片危機(jī)，現(xiàn)在正朝著每個(gè)領(lǐng)域都被完全鎖住的方向發(fā)展。一場缺芯引起的全產(chǎn)業(yè)鏈脫軌的惡性循環(huán)正在上演。
銷售額同比增長51%，半導(dǎo)體設(shè)備需求高漲
我們都知道，現(xiàn)在諸如臺積電、三星等代工廠都制定了擴(kuò)產(chǎn)的計(jì)劃，再加上原本自家的技術(shù)路線演進(jìn)。這些行業(yè)巨頭正在為解決芯片危機(jī)而訂購設(shè)備，那么市場對半導(dǎo)體設(shè)備的需求究竟有多大，這點(diǎn)我們可以從SEMI發(fā)布的設(shè)備銷售額中窺知一二。
SEMI近日在其全球半導(dǎo)體設(shè)備市場統(tǒng)計(jì)（WWSEMS）報(bào)告中宣布，2021年第一季度全球半導(dǎo)體設(shè)備的銷售額同比增長51%，比上一季度增長21%，達(dá)到236億美元。從這些半導(dǎo)體設(shè)備的銷售額足以看出如今的設(shè)備需求是有多大。
以上是按地區(qū)劃分的季度環(huán)比和同比變化（以十億美元計(jì)）（資料來源：SEMI和 SEAJ，2021 年 6 月）
從上圖可以看出，顯然，全球半導(dǎo)體設(shè)備的增幅完全來自中國大陸、中國臺灣和韓國三地，在半導(dǎo)體產(chǎn)能籌備方面，東亞正在被瘋狂內(nèi)卷。未來三地的半導(dǎo)體產(chǎn)能軍備競賽不可避免。
具體來看，韓國是今年第一季度全球最大的芯片設(shè)備消費(fèi)地區(qū)，其一季度在芯片制造設(shè)備上的支出為 73.1 億美元，同比增長 118%。韓國占第一季度全球半導(dǎo)體設(shè)備銷售額的 31%。在全球半導(dǎo)體短缺已經(jīng)擾亂了韓國汽車制造商的運(yùn)營之際，韓國一直在努力提升其供應(yīng)鏈。并且韓國政府最近提出了向半導(dǎo)體公司補(bǔ)貼計(jì)劃，到2030年支出510萬億韓元（約4590億美元）。
中國是第二大設(shè)備投資地區(qū)，第一季度為 59.6 億美元，較前一季度增長 19%。根據(jù) SEMI 的數(shù)據(jù)，中國臺灣是全球第一大代工制造商臺積電 （TSMC） 的所在地，以 57.1 億美元位居第三，同比增長 17%。
頭部晶圓廠今年為了應(yīng)對各種芯片缺貨（尤其是汽車芯片）不斷擴(kuò)充產(chǎn)能，廠商紛紛擴(kuò)大投資，臺積電今年資本支出金額將達(dá)250億至280億美元，創(chuàng)歷史新高紀(jì)錄；聯(lián)電今年資本支出將達(dá)15億美元，年增5成；世界先進(jìn)資本支出也從去年的新臺幣35.4億元，提升至今年的新臺幣50億元，年增逾4成。
日本近來也頻頻加大建廠意愿，吸引臺積電前往日本建廠。早在今年2月9日臺積電就公布了在日本的茨城縣建立在該國的首個(gè)正式研發(fā)基地的消息，將與材料和制造設(shè)備方面擁有優(yōu)勢的日本企業(yè)展開合作，日本知名企業(yè)包括信越化學(xué)、勝高（SUMCO）、東京威力科創(chuàng)、瑞薩等，其中有不少是臺積電的供應(yīng)商。另外，近日，又據(jù)媒體報(bào)道，索尼和臺積電有可能會合資在日本熊本縣興建半導(dǎo)體工廠。預(yù)估將以前段工程為中心、總投資額預(yù)估達(dá)1兆日圓以上。該座工廠也將成為日本國內(nèi)首座40納米（nm）以下等級工廠。
除此之外，美國更是追求自主可控的強(qiáng)大例子。美國先后出臺種種利好半導(dǎo)體設(shè)施的政策，吸引三星、臺積電和格芯紛紛在美國擴(kuò)產(chǎn)建廠，這其中自然少不了大量半導(dǎo)體設(shè)備的購置需求。
歐盟也有激進(jìn)的半導(dǎo)體生產(chǎn)策略，歐盟傳出希望到2030年前要讓全球至少20%的先進(jìn)半導(dǎo)體在歐洲生產(chǎn)，并希望制造出比臺積電和三星現(xiàn)有5nm更尖端的芯片。諸如博世這樣的汽車零部件供應(yīng)商已經(jīng)開始布局自家的芯片工廠了，近日博世斥資 12 億美元在德國東部開設(shè)芯片工廠揭開了面紗。
設(shè)備市場趨勢一片大好，據(jù)MarketandMarket報(bào)告指出，2020年，全球半導(dǎo)體制造設(shè)備市場估計(jì)為624億美元，預(yù)計(jì)到2025年將達(dá)到959億美元，年復(fù)合年增長率為9.0％。然而不幸的是，由于個(gè)別芯片的缺貨，芯片制造設(shè)備制造商也感受到了芯片的短缺。
半導(dǎo)體設(shè)備交期長達(dá)1年，產(chǎn)業(yè)進(jìn)入惡性循環(huán)
據(jù)半導(dǎo)體行業(yè)觀察記者獲悉，包括應(yīng)用材料、LAM Research和KLA在內(nèi)的幾大半導(dǎo)體設(shè)備大廠正在為所需要的芯片與汽車廠商進(jìn)行芯片角力，因?yàn)樗麄冊谀承┬酒贤ㄓ?。但由于產(chǎn)能分配的問題，他們似乎并沒有買到相應(yīng)芯片，有廠商還面臨缺乏個(gè)別傳感器的問題。
關(guān)于全球芯片短缺，日經(jīng)指數(shù)發(fā)布了下面這張信息圖，顯示了當(dāng)前的芯片交貨時(shí)間：
從圖中可以看到，芯片的交貨期最多已經(jīng)延長到了12周，與此同時(shí)，也意味著全球芯片生產(chǎn)設(shè)備訂單最多延遲12個(gè)月。這將延遲公司等待設(shè)備增加產(chǎn)量的時(shí)間。整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)即將進(jìn)入一個(gè)惡性循環(huán)。
“芯片對我們的設(shè)備至關(guān)重要，但我們沒有足夠的芯片，這些封裝設(shè)備需要微控制器?！睅炝λ鞣ǎ↘ulicke& Soffa）執(zhí)行副總裁Chan Pin Chong早在今年3月份的時(shí)候告訴彭博社。據(jù)了解，庫力索法的封裝設(shè)備平均交付時(shí)間，已經(jīng)翻倍至6個(gè)月之長。
庫力索法為世界上最大的芯片封裝和測試服務(wù)提供商日月光等客戶提供封裝設(shè)備。他補(bǔ)充稱，全球半導(dǎo)體市場的失衡可能會持續(xù)到2021年底或明年初。
此外，包括群創(chuàng)（Innolux Corp.）和華碩電腦（Asustek Computer Inc.）等公司最近都警告稱，芯片封裝供應(yīng)緊張。芯片封裝是半導(dǎo)體制造的最后一步，芯片制造過程中關(guān)鍵工具的交貨時(shí)間延長，不僅會對芯片制造商的產(chǎn)能擴(kuò)張計(jì)劃產(chǎn)生巨大影響，而且對整個(gè)供應(yīng)鏈，從封裝和測試服務(wù)提供商到基板供應(yīng)商的產(chǎn)能擴(kuò)張計(jì)劃都會產(chǎn)生巨大影響。
據(jù)日經(jīng)4月份的報(bào)道，設(shè)備短缺主要體現(xiàn)在4個(gè)方面。作為將導(dǎo)線焊接到卡上的工藝基礎(chǔ)的器件的發(fā)貨時(shí)間已延長了 10-12月，這是芯片設(shè)計(jì)印刷在板上之后的下一步。庫里索法是該領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，但無法滿足需求；將板材分割成所需芯片尺寸的切割機(jī)的交貨時(shí)間也從1-3個(gè)月延長到5-8個(gè)月。這一領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者是日本的Disco公司；日本愛德萬測試和美國泰瑞達(dá)生產(chǎn)的測試機(jī)器也將被推遲；三菱電機(jī)是用于印刷電路板和芯片基板的激光鉆孔機(jī)的領(lǐng)先制造商，據(jù)說其訂單交貨日期超過 12 個(gè)月。
一位業(yè)內(nèi)人士表示：“現(xiàn)在需求很強(qiáng)勁，有的廠商們一次訂購50臺甚至100臺三菱激光加工機(jī)，我們被告知其產(chǎn)能已被預(yù)訂滿，如果我們現(xiàn)在想訂購新機(jī)器，將不得不等到明年才能使用它們。
原廠的這波交期延長也影響到了二手設(shè)備市場的價(jià)格和供給，據(jù)二手半導(dǎo)體設(shè)備商盈球半導(dǎo)體科技（上海）有限公司的總經(jīng)理陳真告訴我們：”由于原廠12寸新設(shè)備的交期延長，使得二手12寸設(shè)備交期也延長到了10-12個(gè)月。如果說新設(shè)備需求增加了100%的話，那么二手設(shè)備需求則是增加了120%或130%。整個(gè)二手設(shè)備市場平均價(jià)格保守估計(jì)增加了25%?！?/p>
他還補(bǔ)充到：”由于市場需求巨大，目前部分6-8寸二手設(shè)備價(jià)格漲幅達(dá)到了50%，比如6寸和8寸的光刻機(jī)、刻蝕設(shè)備。“
據(jù)日經(jīng)亞洲的報(bào)道，臺灣經(jīng)濟(jì)研究院科技與供應(yīng)鏈分析師邱士芳此前也表示：”這是一個(gè)連鎖反應(yīng)。電子和汽車制造商希望零部件制造商擴(kuò)大產(chǎn)能以解決短缺問題。“ 但當(dāng)這些零部件制造商與他們的設(shè)備和材料供應(yīng)商交談時(shí)，他們意識到這些設(shè)備的交付可能最晚在今年年底甚至明年?！彼茢?，即使延遲只影響一兩個(gè)組件，它仍然會產(chǎn)生級聯(lián)效應(yīng)，再次使整個(gè)系統(tǒng)脫軌。
雪上加霜的貿(mào)易競爭
在缺芯爆發(fā)之前，貿(mào)易競爭就已經(jīng)讓設(shè)備的供應(yīng)百般受阻，較為代表的就是EUV光刻機(jī)“一臺難求”。缺芯的當(dāng)下，貿(mào)易競爭還在持續(xù)。在今年4月份，臺積電警告稱貿(mào)易緊張局勢可能會擾亂關(guān)鍵芯片設(shè)備的供應(yīng)。此外，美國政府在批準(zhǔn) Lam Research和應(yīng)用材料等美國公司向中芯國際銷售芯片制造設(shè)備的許可方面進(jìn)展緩慢。
以下是臺積電在美國證券交易委員會提交的一份表格中關(guān)于這一點(diǎn)的部分聲明：
“我們可能無法及時(shí)以合理的成本獲得保持競爭力所必需的設(shè)備。”
“我們的運(yùn)營和正在進(jìn)行的擴(kuò)張計(jì)劃依賴于我們從有限數(shù)量的供應(yīng)商那里獲得適當(dāng)數(shù)量的設(shè)備和相關(guān)服務(wù)的能力，而市場的特點(diǎn)是供應(yīng)有限，交貨周期長。在此期間，特定供應(yīng)商或行業(yè)范圍內(nèi)的交貨周期可能長達(dá)6個(gè)月或更長。為了更好地管理我們的供應(yīng)鏈，我們與供應(yīng)商實(shí)施了各種商業(yè)模式和風(fēng)險(xiǎn)管理應(yīng)急措施，以縮短采購交期。此外，特別是在先進(jìn)的光刻技術(shù)方面，日益復(fù)雜的情況可能推遲及時(shí)提供利用時(shí)間敏感的商業(yè)機(jī)會所需的設(shè)備和部件，并增加這種設(shè)備和部件的市場價(jià)格。
此外，持續(xù)的貿(mào)易緊張局勢或保護(hù)主義措施可能導(dǎo)致關(guān)鍵設(shè)備價(jià)格上漲，甚至無法獲得，包括由于必要的出口許可證被延誤或拒絕、額外的出口管制措施以及其他關(guān)稅或非關(guān)稅壁壘。如果我們不能及時(shí)獲得設(shè)備來滿足客戶對技術(shù)和生產(chǎn)能力的需求，或以合理的成本，我們的財(cái)務(wù)狀況和運(yùn)營結(jié)果可能會受到負(fù)面影響。
根據(jù)加州大學(xué)伯克利分校的說法，在一個(gè)每月有 50,000 個(gè)晶圓啟動的理論晶圓廠中，工廠可能需要以下設(shè)備：50 臺掃描儀/步進(jìn)機(jī)和晶圓軌道、10 臺大電流和 8 臺中電流離子注入機(jī)、40臺蝕刻機(jī)、30個(gè)CVD工具，當(dāng)然還需要很多其他設(shè)備。
據(jù)了解，由于設(shè)備短缺而無法升級晶圓廠，臺積電已將其3nm發(fā)布日期推遲了六個(gè)月，但由于我們目前所處的全球環(huán)境下，可能會延遲更多。三星似乎也在努力解決與臺積電相同的問題，三星最初計(jì)劃在 2021 年開始批量生產(chǎn) 3nm 芯片，但由于該公司因 COVID-19 無法完成生產(chǎn)線所需設(shè)備的預(yù)定安裝，因此 3nm 芯片的推出已被推遲到 2022 年。
結(jié)語
當(dāng)前的繁榮周期讓許多人措手不及，供應(yīng)鏈何時(shí)可能恢復(fù)正常不得而知。是否應(yīng)該重新構(gòu)想半導(dǎo)體供應(yīng)鏈以防止下一次芯片短缺也成為業(yè)界思考的問題。Omdia 的云和數(shù)據(jù)中心研究主管 Vlad Galabov表示：”我個(gè)人對 2023 年的產(chǎn)能釋放持懷疑態(tài)度，這可能成為新常態(tài)?！?/p>
