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芯片业的“苦日子”快到头了

作者: 半导体产业纵横   责任编辑:刘沙 2023-04-24 11:01:26
来源:半导体产业纵横关键字:芯片

对于全球半导体业而言,2019是青黄不接的一年,彼时,智能手机销量见顶回落,受下游需求疲软影响,云计算厂商的Capex(资本性支出)增速显著下滑,电动汽车等新兴应用市场体量尚小,对需求拉动有限。

进入2020年,在多重因素影响下,半导体上行周期开启,特别是受疫情影响,居家办公需求迅速兴起,带动 PC、平板电脑等消费终端需求快速上升,线上活动的增加推动着数据中心建设规模扩充。同时,以新能源车为代表的新兴应用迎来技术、成本突破,市场需求快速增长。在旺盛需求的带动下,晶圆厂产能利用率上升,同时,各晶圆代工厂/IDM都增加了资本开支预算。

进入2021年,尽管大多数半导体产品价格依然维持在高位,但价格增速显著放缓,部分产品价格开始出现松动。同时,终端客户和分销商手中的部分芯片库存水位较高,随着对未来半导体产品价格的预期逐步发生变化,部分领域的拉货速度放缓,从2021年底开始,芯片行业进入下行周期。

进入2022年以后,产业链下游的EMS企业拉货动力减弱,而上游晶圆厂的产能利用率在2022年前三个季度依然处于高位,芯片设计和分销环节库存压力较大,据广发证券统计,2022年第二季度,全球主要IDM的库存周转天数(DOI)为117.3 天,环比增加0.1天,芯片设计公司的DOI为88.7天,环比增加4.6天,合计DOI为105.7天,环比增加1.5天。全球主要分销商的库存也持续上升,同一时段DOI达到59天,环比增加7.1天。

进入2022年第四季度,全球芯片需求持续低迷,设计厂商承受着越来越大的库存压力,而进入2023年以来,全球半导体业进入全面萧条期,产能利用率在2022下半年依然维持高位的晶圆代工厂,在2023年第一季度明显下滑,各种“打折促销”手段频频见诸报端,典型代表是台积电,这家晶圆代工领域的“吸金兽”在该季度的业绩表现一般,且第二季度将出现大幅下滑,受到业界高度关注。

综上,从过去4年的情况来看,全球半导体业在产业周期中上下波动,目前来到了非常困难的时段,而且,在未来半年内,这种困难局面依然会延续,甚至会继续“恶化”,那么,在未来一年左右的时间内,整个半导体业是否会一直处于“黑暗期”呢?答案是否定的,行业已经出现了复苏迹象,下面从芯片需求端和供给端来介绍一下。

01 需求端触底

在刚刚过去的2023年第一季度,终端需求出现触底复苏信号,从智能手机市场来看,据CINNO Research统计,2023年1月,中国大陆市场智能手机销量约2766万部,同比下滑10.4%,同比降幅收窄,环比上升44.6%。射频前端芯片巨头Qorvo预计中国安卓手机市场在2022年第四季度达到谷底,向上拐点将出现在2023年第二季度,手机需求将在2023下半年明显改善。高通预计2023上半年客户将继续减少库存,市场需求将在2023下半年明显改善。

PC方面,行业大厂预计2023年呈现弱复苏态势。AMD表示,2022年第四季度持续去库存,渠道库存已缩减,2023年第一季度继续去库存,AMD的PC业务营收在2023年第一季度触底,预计2023下半年PC行业将复苏。

在显示面板市场,Omdia预计2023年第二季度液晶电视面板订单有望实现同比增长19%的反弹,50英寸及更大尺寸的面板订单将达到1614亿个,同比增长8%,整体市场有望恢复到2020年的峰值水平。今年3月初以来,主流市场的HD画质TDDI芯片报价已上涨一成,该类芯片供不应求的局面将延续至4月,到了5月,产能恢复正常后价格会下落,这反映出部分细分市场的芯片供需关系开始从供过于求向供需平衡转变,这是个积极信号。

02 供给端:晶圆厂产能利用率有望恢复

如前文所述,进入2023年以来,全球晶圆厂,特别是晶圆代工厂的产能利用率持续下滑,收入减弱,以联电为例,该公司预计2023年第一季度产能利用率进一步降至70%左右。

晶圆厂产能利用率下降,迫使部分晶圆产线采取以价换量的策略,从而减小了芯片设计企业的成本压力,以改善盈利能力。Sigmaintell预计,2023年,8英寸晶圆和12英寸55nm以上制程晶圆代工价格有望同比下降15%-17%,12英寸40nm及以下制程晶圆代工价格同比有望下降约5%-12%,晶圆代工行业整体价格同比下降约10%-15%。

总体来看,在晶圆产线降价和未来需求复苏的驱动下,从2023年第二季度开始,晶圆厂的产能利用率有望逐步修复,据Sigmaintell预测,全球主要晶圆产线的产能利用率在2023下半年有望温和恢复。不过,考虑到2023年晶圆制造整体供需关系,即使2023年第二季度客户下单量有所恢复,使得晶圆厂产能利用率上升,制造芯片的价格在2023年依然处于下行周期,因此,芯片设计公司的成本压力虽然有所改善,在2023全年依然要过苦日子。

可见,相对于前文介绍的芯片需求端,供给端在2023年的日子更难,这主要是因为产业链供需关系传导需要时间(3-6个月),只要市场需求持续改善,晶圆厂和芯片设计公司的苦日子将在2023年底或2024年初结束,到那时,整个产业将重新进入上行周期。

03 增长动力

以上,主要是从产业宏观层面讲。芯片业要恢复增长,必须有实实在在的动力源,从目前及可预见未来的情况来看,芯片业增长引擎主要靠以下几类芯片带动。

① 高性能计算芯片

AIGC的发展正在带动相关芯片需求实现指数级增长,AIGC大模型的训练和推理需要大量高性能计算(HPC)算力支持,除了算力芯片(GPU、CPU等),AI服务器内部的存储芯片(DRAM、NAND、HBM等)、NVLink + NVSwitch、光芯片、高速接口芯片、多相电源供电方案等配套产业链都将充分受益于AI服务器的需求扩容。

考虑到各大互联网巨头正在训练的AI模型参数量仍在持续增加,未来模型训练参数量可能达到万亿级别。Trendforce预估,2022年搭载GPGPU的AI服务器出货量占整体服务器比重近1%,即约14万台,预计2023年出货量同比增长可达8%,2022~2026年CAGR达10.8%。

AI服务器的核心是GPGPU/ASIC,单价较普通服务器大幅提升。AI服务器与通用服务器不同,除了两个CPU,一般还要配备4-8个GPGPU,以及一系列配套芯片。以英伟达DGX A100为例,包含8个A100 GPU,2个64核AMD Rome CPU,2TB RAM,30 TB Gen4 NVME SSD,6个NVSwitch,以及10个Connext-7 200Gb/s网卡。一台通用服务器的价格一般为几千美金,而一台主流AI服务器的价格达到10-15万美金。在AI行业快速发展的背景下,这样的需求量以及单价,在带动整个芯片产业复苏和发展方面,将起到关键作用。

② 存储芯片

目前,DRAM和NAND现货及合约价格已接近周期底部位置,存储芯片库存情况已达历史新高,而美光等厂商预期公司DOI已触顶,且下游客户库存水位预计在2023下半年逐渐恢复正常。

除了传统DRAM和NAND,新兴的存储芯片正在进入主流市场,是未来行业发展的新动力,典型代表是DDR5 DRAM和HBM。

来自AMD的信息显示,采用DDR5的CPU Genoa导入了140多个平台,同比增长超过40%,该公司计划在2023上半年推出采用DDR5的第二代CPU Bergamo。英特尔于2023年1月发布的新一代服务器CPU Sapphire Rapids支持DDR5,该公司表示,客户对Sapphire Rapids需求强劲,并预计年中前出货100万个,此外,英特尔预计在2023下半年发布支持DDR5的第二子代CPU,即DDR5-5600 CPU Emerald Rapids。

美光预计,PC和服务器端DDR5的渗透率在2024年中将达到50%的水平,该公司正在向数据中心客户大量交付DDR5。随着英特尔和AMD最新一代服务器处理器Sapphire Rapids和Genoa对DDR5需求的提升,2023下半年,DDR5有望正式放量。

目前,HBM是高端GPU实现高带宽的主流方案,AIGC热潮拉动HBM需求增加。GPU主流存储方案是GDDR和HBM,与GDDR相比,HBM由多个Die垂直堆叠而成,每个Die上都有多个内存通道,可以在很小的物理空间内实现高容量和高带宽,有更多的带宽和更少的物理接口,而物理接口越少,功耗越低。同时还具有低延迟的特点。HBM在2023年需求明显增加,价格也随之上涨。Omdia预测,2025年HBM市场规模可达25亿美元。

③ 模拟芯片

相对于数字芯片,模拟芯片市场发展较为稳定,受市场波动影响相对较小,而且,受益于新能源汽车、工业等应用领域的旺盛需求,2022年全球模拟芯片销售同比增长20.8%,明显高于其它芯片品类。另外,在下行周期,相较于其它类型芯片,模拟芯片会有一定的滞后性,预计2023年模拟芯片市场的供需关系拐点会滞后整个芯片业一个季度出现。

作为模拟芯片的重要分支,射频芯片也将在2023下半年恢复增长态势。从库存水平来看,Skyworks和Qorvo的库存水位和DOI在2022年逐季创新高,但库存增速逐渐放缓,2022年第四季度,安卓手机产业链渠道和终端总库存减少了20%以上,行业去库存力度较大,传导到产业链上游,PA晶圆代工厂大幅降低产能利用率。2023第一季度,射频芯片业继续去库存,但库存水位增速已连续两个季度放缓。据Skyworks预测,2023下半年,该公司DOI将回落至正常水平,Qorvo也预计渠道库存在今年下半年恢复正常。

04 结语

在经历过2020、2021年的产业“高热期”后,在惯性引导下,全球半导体业走过2022上半年的“虚幻繁荣”后,下半年行情急转直下,全球芯片业大面积供过于求。

进入2023年以来,情况越来越糟,终端需求不振,原本是卖方市场的晶圆代工厂也不得不低下原本高昂的头,为了提升产能利用率,推出各种促销手段。尴尬的是,众多芯片设计公司在2022年积压了大量存货,即使晶圆代工厂降价或变相降价,也难以提升产能利用率,这下,代工厂要看客户的“脸色”了。

不过,随着芯片设计公司库存减少,以及全球各种终端对芯片需求量的提升,芯片供需和买卖双方关系走向“融洽”,整个半导体业有望恢复正增长,不过,在那一天到来之前的6-12个月内,芯片设计、制造等产业链各环节还是要过一段时间的苦日子。

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