2020年，全球芯片代工行业收入增长超出预期。大多数厂商面临供应吃紧，芯片代工行业2021年预计将保持高速增长。
宏观环境对行业发展有利，如COVID-19疫情导致物流受阻，中美贸易摩擦使得芯片订单火爆。此外，为了满足5G智能手机、游戏机和云服务器AI/GPU不断增加的芯片需求，7纳米和5纳米先进工艺的技术迭代也在加快。但是，行业新增产能有限，二线代工企业更愿意提高价格，而不是建设新厂。
我们根据自下而上的调查分析，对2021年全球芯片代工行业做出如下四大预测：
2021年收入将再现两位数同比增长
2020年，全球芯片代工行业收入约为820亿美元，同比增长23％。尽管这一基数很高，但我们预计2021年收入仍将同比增长12％，达到920亿美元。
2021年，台湾芯片代工巨头台积电预计将跑赢大盘，收入同比增长13%-16%。1月中旬，台积电将举行第四季度业绩发布会。
为了与三星的公开信息保持一致，我们的预测还包括Samsung Foundry提供给内部LSI部门的芯片。此外，Samsung Foundry还赢得了高通和英伟达等客户的多个订单，预计2021年收入将同比增长20％。
2021年全球芯片代工行业增长的动力来自芯片出货量增加以及价格上涨，这在以前十分罕见。尤其是2020年下半年以来8英寸芯片厂产能吃紧，部分供应商将芯片平均价格调涨10％。
借助更多的EUV层大幅提高7/5纳米产量
经过2019年和2020年的初期试产之后，台积电和三星大幅提高了EUV工艺的7纳米和5纳米芯片产量，增长率超过行业平均水平。EUV（极紫外光刻技术）工艺沿着摩尔定律不断提高芯片的晶体管密度，可满足5G智能手机和HPC（高性能计算）应用的开发需求。
- 5纳米：2020年第一季度台积电开始量产5纳米，6-9月后三星也实现了量产。这两家代工厂都采用了EUV工艺，而英特尔去年再次推迟了7纳米的量产时间。我们预计，2021年5纳米出货量将大幅提升，占全球12英寸芯片总出货量的5％，而2020年这一比例还不到1％。苹果将是最大的5纳米客户（见图1），iPhone（A14/A15）和新发布的Apple Silicon都将采用5纳米芯片，所有订单由台积电生产。由于iPhone 13可能采用高通的X60调制解调器，因此高通有望成为第二大5纳米客户。台积电2021年的5纳米芯片收入预计在100亿美元。由于内部Exynos芯片的需求增加，加上高通订单的推动，Samsung Foundry的5纳米收入也将迎来大幅增长。我们认为，5G旗舰机型热销将带来上行空间，台积电和三星2021年的平均产能利用率将达到90％。
图1：2021年的5纳米芯片出货量明细
7纳米：超过80％的5纳米芯片用于智能手机，而7纳米芯片的应用范围更广泛，可用于AI/GPU、CPU、网络和汽车处理器。台积电的7纳米芯片包括7纳米（DUV工艺）、7+纳米（EUV工艺）和6纳米（EUV工艺），三星的7纳米/6纳米芯片则都采用了EUV工艺。我们预计，2021年7纳米的出货量将占全球12英寸芯片总出货量的11％。35％的7纳米芯片将用于智能手机（见图2），AMD将占7纳米出货量的27％，英伟达占21％。由于游戏机、云服务器/AI处理器和5G智能手机对芯片的需求旺盛，2021年的7纳米产能将十分紧张，平均产能利用率或达到95-100％。因此，芯片厂商和OEM很难在短期内满足加密ASIC和ARM处理器（服务器和汽车方面）等新兴领域的需求。
今年高库存将成为常态
尽管芯片代工行业的周期性没有IC存储那么强，但我们仍将库存水平作为预测行业增长的一个重要指标。但是，只要COVID-19疫情和全球贸易紧张局势持续，我们就需要调整2021年甚至2022年初的预测。全球OEM和IC设计公司都在准备提高芯片库存水平。据供应链消息，从2020年下半年开始部分标准IC的采购周期已经延长至26周（6个月）及以上。换句话说，台积电和二线代工厂成熟工艺的订单将持续火爆。
全球领先IC设计公司的财报显示，2020年第三季度末的芯片库存周转天数约为79天，而2016年以来的行业平均水平是70天。AMD、英伟达、高通甚至Dialog Semi（模拟IC）等小厂商都表示，2021年的5G智能手机、WFH设备和云服务器支出将增加，这将推高库存水平。由于担心供应链中断，芯片厂商从2020年第四季度开始就保持较高的库存水平。这表明2021年上半年的市场表现将好于往年，客户为了避免下半年出现产能风险，会提前下订单。我们预计今年年中库存水平将达到高峰。
IDM外包加快，资本高度集中
ASML的EUV出货量预测和台积电2021年的资本支出指导是全球半导体行业的关键指标，两家厂商预计一月中旬才会发布预测。市场预测台积电2021年的资本支出将超过200亿美元，创下历史新高。我们认为这一预测很合理，智能手机和HPC将是今年台积电收入增长的动力。
为了长远发展，英特尔也准备外包CPU业务。台积电和三星今年将着手扩大5纳米/3纳米产能。资本支出/收入是芯片制造商对未来收入增长信心的指标，预计2021年这一比率将维持高位，台积电为40％，Samsung Foundry为70％。除了终端应用的需求旺盛外，全球IC设计商都在追求盈利能力，IDM外包趋势将加快。2021年下半年，台积电除英特尔的订单外，可能还会收到更多日本客户的订单，如索尼的CIS（48MP）和Renesas的MPU（28纳米）订单。
结论
受到周期性和结构性多个利好因素的推动，2020-21年全球芯片代工行业蓬勃发展，这是1998-2000年互联网泡沫以来首次出现这一景象。来自汽车等行业的芯片需求激增，2021年有望实现两位数增长。此外，如果将IDM外包考虑在内，我们预计全球芯片代工行业规模将在2022-23年达到甚至超过1000亿美元。
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