产能|2021，全球＂缺芯＂比特币|算力|加密货币|剑桥大

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编者按：本文转自泡腾Vcer，作者dy，编辑Janet，创业邦经授权转载。
“芯片短缺”是2021年最引人关注的主题之一，无论是财经媒体的年度总结，或是券商研究所的明年展望，话题均离不开这个在过去一年间内，让所有产业参与者和行业观察家挠破头皮的“人类智慧的结晶”。
不止于宏观叙事，芯片短缺也影响着我们每个人的日常生活。市场研究机构Susquehanna International Group的数据显示，全球芯片交货期从2020年初开始持续上行，最新已达到22.3周。在生活中，我们能感知到的或许是最新款iPhone13推迟发货，因为苹果削减了1000万台产量；又或许是特斯拉新车暂时先不装USB口，原因同样还是买不到对应的芯片。
在见诸报端的分析中，芯片短缺是近两年蔓延全球的供应链乱象的一部分，原因包括“产能短缺”、“需求爆发”、“供应链受阻”等客观因素，也包括各种离奇的火灾、暴风雪、罢工等意外事件。但要抓住重点，我们应回归最传统的“供给-需求”行业分析框架，看看是怎样的供求错配，最终导致全球“缺芯”的局面。
01看长期：产能结构错配埋下供求失衡伏笔芯片产业链漫长而复杂，上中下游分别为设备/材料、制造、封装测试。中游的制造环节分为两种模式，IDM模式集各环节于一身，代工+设计模式则讲求专业分工。随着芯片水平的提升，建造新工厂的成本也越来越高，未来一座最新技术的工厂甚至需要投入200亿美元，因此制造环节走向专业分工是行业趋势。目前，晶圆代工产能保持在芯片制造总产能的一半左右，地位十分重要，而本文也将主要以晶圆代工为切入点进行研究。
谈到晶圆代工，离不开“制程”和“硅片尺寸”。芯片制程从1990年的1微米发展至最新的5nm，目前28nm以下是先进制程，应用于对性能要求极高的手机处理器、CPU、GPU等。28nm到90nm是12英寸硅片上的成熟制程，应用于通信、射频、模拟等中端芯片。90nm以上是8英寸及更小硅片上的成熟制程，应用于电源管理、面板驱动、功率器件等中低端芯片。
先进制程是近年来代工产能扩张的主力，由台积电扛起大旗，疯狂砸钱。今年资本开支总计达300亿美元，占行业总开支的八成，三年计划总投入高达恐怖的1000亿美元。但是，传统先进制程的需求——消费电子，却增长乏力，PC+智能手机+平板电脑的三波浪潮已然衰退。之所以需求疲软却扩产迅猛，一方面是服务器、矿机、游戏主机等增量需求，另一方面则是台积电乘胜追击，进一步奠定行业地位的战略布局。
和先进制程相比，近年来，成熟制程的扩产节奏缓慢。2014年以来，成熟制程总产能的年化增速只有3.8%。其中比较有代表性的现象是，导入过猛的28nm赶上了全球半导体市场大衰退，产能利用率快速走低，此后各家厂商都不愿再度扩产。而8英寸的相关制程本身带有“即将淘汰”的属性，因为硅片尺寸的趋势是越大越好，尺寸越大，平均成本越低。2001年推出后，行业重心基本在12英寸之上，同期8英寸工厂关停，设备也不再生产，产能规模停滞并陷入衰退。
成熟制程新增供给有限，但下游应用市场却在近几年迎来快速发展。首先是消费电子的综合升级，虽然总出货量增长乏力，但随着智能手机往多摄、5G、屏幕升级、快充等方向升级，所使用的图像传感芯片、射频芯片、显示驱动芯片、电源管理芯片等均以成熟制程为主，周边配套例如5G基站、无线耳机、充电器等也是如此。以5G手机为例，一方面，其渗透率逐年提升，预计今明两年的出货量增速高于50%；另一方面，相比4G，5G手机需要2倍的电源管理芯片和功率放大器，2.5倍的滤波器，单机所含成熟制程芯片数量也有所上升。