半導體廠商未來五年每年投1950億元才有機會超越三星和臺積電

資本支出最高的公司才能生產最先進的晶片

現在，還能投資邏輯器件最先進製程的公司僅剩三星、臺積電和英特爾三家。在這三家公司中，只有臺積電和三星兩家真正地處於領先地位，它們都可以量產7nm和5nm晶片。英特爾要量產7nm晶片預計要到2022年，預計屆時三星和臺積電將量產3nm製程晶片。

從歷史上看，資本支出水平最高的晶片公司也能夠生產最先進的產品。過去27年中，英特爾已連續25年位居全球半導體行業前兩大資本支出者之列（圖1），但2020年英特爾的資本支出僅是三星的一半左右，預計未來可能會再次遠低於三星資本支出的一半。

2010年，三星首次在半導體資本支出上花費超過100億美元，2016年增至113億美元， 2017年又增加了一倍以上，達到242億美元。此後，三星的半導體資本支出維持在高位，2018年的支出達到216億美元，2019年達到193億美元，2020年達到281億美元。

圖一：1994年-2021年全球半導體行業資本支出第一和第二大公司

在半導體行業的歷史上，三星在2017-2020年期間932億美元的資本支出是前所未有的，這一數值是同期所有中國本土半導體供應商447億美元總和的兩倍以上。

三星尚公佈其2021年的資本支出指導，IC Insights估計該公司的支出將基本與2020年持平。

再看唯一提供領先技術的純晶圓代工廠臺積電，市場對其7nm和5nm工藝的需求非常強勁，兩個先進製程的收入佔其2020年下半年銷售額的47%。目前，臺積電的大部分資本支出都為了增加7nm和5nm製程的產能。

引人關注的是，臺積電轉向5nm的速度非常快，在2020年上半年的時候，其基本沒有5nm製程收入，但5nm產品佔2020年總銷售額的8%（35億美元）。

2021年1月14日，臺積電釋出了重要訊息，計劃將今年的資本支出增加至250-280億美元，比IC Insights預計的275億美元更高。臺積電預計今年每季度資本支大約為69億美元，是2020年第四季度支出的兩倍多。

現在看來，三星和臺積電都意識到了眼前的千載難逢的機遇。三星的資本支出在2017年開始激增，臺積電在2021年開始增加資本支出。ICInsights預計，三星和臺積電今年的資本支出合計將至少達到555億美元，創造前兩大資本支出佔整個半導體行業資本支出比例的紀錄（圖2）。

圖2：全球半導體行業資本支出佔比

由於目前尚無其它公司的資本支出能與其匹敵，因此三星和臺積電今年可能會在先進製程技術方面與競爭對手拉開更大的距離。

難以超越的三星臺積電

歐盟、美國和中國大陸政府能否通過投資趕上三星和臺積電？考慮到差距還很大，IC Insights認為，各國政府需要至少五年內每年最少花費300億美元，才可能獲得成功機會。

當然，除了資本支出帶來的技術領先，如今兩大公司的市佔率也有絕對優勢。根據臺北研究機構TrendForce的資料，從地區看，2020年台灣在全球晶圓代工市場中市佔率高達63%，遠超佔比18%的第二名韓國。

圖3：2020年全球晶圓代工市佔率，資料來源：TrendForce

其中，僅臺積電一家就佔有54%的份額，三星市佔率為17%，中國最大的晶圓代工廠中芯國際市佔率為5%，華虹巨集力佔比僅1%。

高市佔率帶來了高營收，TrendForce的資料顯示，臺積電2021年第一季度的營收有望達到129.1億新臺幣，高於2020年第一季度的103.1億，是市佔率第二的三星營收的三倍多，比另外九大晶圓代工廠的營收總和還多。

圖4：全球十大晶圓代工廠營收

如果沒有其它晶片公司或政府採取迅速而果斷的行動，三星和臺積電就將成功佔領世界領先的晶片工藝技術，這是未來所有先進電子系統的基石。

在這樣的局面下，任何一個追趕者都面臨著巨大的挑戰。對中國而言，即有決心長期投入大筆資金，也肯定會受到貿易問題的阻礙，因為貿易問題禁止一些最關鍵的過程裝置出售到中國。

中國工程院院士、浙江大學微納電子學院院長吳漢明在今天的SEMICON CHINA的演講中也指出，我國積體電路產業註定艱難，面臨著政治壁壘和產業性壁壘。我國的晶片製造更是面臨圖形轉移、新材料&工藝和良率提升的三大挑戰。

吳漢明認為，”我國的晶片製造要用先進工藝外加特色工藝、先進封裝和系統結構。特色工藝支援系統先進性，先進封裝技術大有可為。”