半导体实践引领半导体世界的战略随着需求继续超过供应 ， 半导体公司可以采取不同的途径来捕捉新的机会。作者 ： Ondrej Burkacky 、 Marc de Jong 和 Julia Dragon2022 年 4 月© PhonlamaiPhoto / 盖蒂图片社 2引领半导体世界的战略基于数字仅此一项 ， 这似乎是成为半导体公司的理想时机。随着芯片需求的飙升 ， 2020 年年收入增长了 9 ％ ， 2021 年增长了 23 ％ ， 远高于 2019 年报告的 5 ％ 。甚至在大流行之前 ， 资本市场都在奖励该行业飙升的盈利能力 ， 从 2015 年底到 2019 年底 ， 半导体公司的年度平均股东总回报 （ TSR ） 为 25 ％ 。去年 ， 股东们看到了更高的回报 ， 平均每年 50% ， 因为远程工作成为常态 ， 消费者和企业增加了他们的技术购买 ， 有助于加速数字革命。然而 ， 在幕后 ， 当今的半导体公司正面临着许多挑战。即使晶圆厂满负荷运转capacity, they have not been able to meet demand, resulting in product lead time of six months or longer.现在经常成为头条新闻，特别是当它迫使汽车原始设备制造商推迟汽车生产时。更重要的是，半导体公司正在努力应对设计复杂性的增加，人才短缺以及与流行病相关的问题，这些问题正在破坏复杂的全球供应链，这些供应链将不同市场的参与者联系在一起。现在，这种短缺令人担忧，以至于促使更多的大型技术公司和主要的汽车 OEM 厂商转移芯片。内部设计 - 这一趋势可能对市场产生重大影响。在其他行业 ， 制造商通常通过增加产量来应对短缺。但是 ， 半导体的晶圆厂建设和产量增加成本极高 ， 而且时间消耗 - 通常需要一年的时间进行重大扩展或建立新设施需要三年以上 - 这使得很难迅速增加半导体产量。虽然增加容量有时可能会有所帮助 ， 但它不会产生立竿见影的效果 ， 通常需要大量投资多年才能出现额外的收入 - 如果有的话 - 。为了帮助半导体公司制定全面的成功计划 ， 我们量化了产能扩张的好处 ， 以确定何时可以合理建设。我们还确定了其他可以帮助半导体公司提高生产率和收入的策略 ， 例如增加对前沿芯片的关注 ， 追求超越节点规模 ， 进行大胆的长期投资 ， 发展更大的弹性 ， 改善人才渠道 ， 并在半导体生态系统内进行合作。了解半导体行业尽管有关半导体短缺的头条新闻经常广泛讨论情况 ， 但该行业包括许多不同的细分市场 ： 存储器 ， 逻辑 ， 模拟 ， 分立 ， 光学组件和传感器。半导体公司及其制造地点倾向于专注于选定的细分市场。相比之下 ， 他们的最终客户通常需要来自所有半导体细分市场的产品 ， 因此依赖在多个供应商上。没有一个专门的芯片可以带来制造最终产品停止 ， 即使所有其他组件都可用。The production process is also more complex and multilayed than headline writers often choose to acknowledge. When all production phases考虑到，整个过程从材料采购延伸到后端制造 (图表 1) 。（ 有些人可能会选择狭义的观点，即价值链从设计阶段开始。） 对于每个产品细分市场，大多数公司专注于三个或更少的步骤，并且可能将一些活动 （ 例如印刷电路板组装 ） 外包给合作伙伴。在后端制造之后，半导体成为电子价值链的一部分。在过去的 20 年中 ， 该行业在许多价值链领域中变得越来越整合 ， 并且出现了一些冠军 引领半导体世界的战略3附件 1半导体价值链从材料采购延伸到后端制造。价值链领域Materials晶圆铸造和后端手工制造材料资本设备晶圆铸造和后端制造设备IP¹ 和 EDA²IP 模块主要用于设计 / 制造芯片设计软件 ， EDADesign集成器件制造商 (IDM) 的芯片设计或没有 (无晶圆厂) 生产资产晶圆铸造厂前端制造 ： IDM 或合同制造 （ 铸造厂 ）后端封装和测试 ： IDM 或外包半导体组件和测试 （ OSAT ）最终产品与印刷电路板 (PCB) 相关的组件装配PCB通过电子制造服务 (EMS) 或原始设计手册 - 制造商 (ODM) 零件最终产品最终产品开发、组装、销售 ， 由东方设备制造商 (OEM) 或每个应用程序的供应商 Examples硅片原料光刻工具数字信号处理器 IP 块微处理器 （ 设计 ）加工过的晶圆封装的微处理器单元PCB,电容器组装的 PCB移动电话、电子控制单元ü 知识产权。 ² 电子设计自动化。(汽车)在每个区域 （ 图表 2 ） 。因此，专业知识通常集中在某些市场 （ 例如，美国拥有最多的无晶圆厂玩家 - 即仅芯片设计 - 和设备制造 ） 。没有本地市场具备端到端半导体设计和制造所需的所有能力，而专业知识的集中已在价值链上建立了相互依存的网络 （ 图表 3 ） 。专业知识的集中传达了一些优势 ， 因为它通常允许公司共享资源 ， 例如电源 ， 即使他们是竞争对手 ， 这有助于降低成本。拥有正确技能的员工也可能会被专业知识集群所吸引 ， 从而培养出强大的人才但是相互依赖也意味着局部冲击可能会产生全球影响 ， 例如 2011 年泰国的洪水停止了该国多个内存后端工厂的生产 ， 并将内存芯片的价格推高了 30 ％ 。半导体短缺背后的因素在大流行之前 ， 半导体工厂已经接近满负荷运转。because they try to avoid investing in new capital equipment beyond that required to meet demand from customers. Uncertain trade dynamics还促使一些参与者增加半导体库存水平以确保供应。大流行刺激了计算机的购买电子价值链广泛的半导体价值链窄半导体价值链123456789 4引领半导体世界的战略61418634612382830401512522163191719附件 2半导体行业在某些细分市场中已经变得越来越巩固。评估整个半导体的供应商集中度价值链步骤 ，赫芬达尔 - 赫希曼指数5,0004,0003,000铸造厂2,0001,00002001200720132020晶圆Equipment集成设备制造商 / 无晶圆厂Herfindahl - Hirschman 指数 （ HHI ） 衡量市场集中度。 HHI < 1, 500 = 低浓度 ； HHI 为 1, 500 - 2, 500 = 中等浓度 ； HHI ≥ 2, 500 = 高浓度。 HHI 数越高 ， 市场竞争越弱。资料来源 ： Gartner ； Omdia ； 麦肯锡分析附件 3没有本地市场或公司具备端到端半导体设计和制造所需的所有能力。2020 年半导体销售沿价值链 ，% 份额12112211223中国台湾欧洲其他地区USEquipment电子设计材料 ， 不包括晶圆材料知识产权 ²Fabless (芯片设计集成设备组装、测试和33纯玩铸造厂自动化 ²晶圆 fab ²only)制造商服务由于四舍五入 ， 数字可能不会达到 100% 。 ² 基于 2018 年的销售额。资料来源 ： Gartner ； Omdia ； 麦肯锡分析1176865251266100%362042 增加信 602995148 ， 获取更多用于学学习交流的白皮书 / 报 / PDF 书籍引领半导体世界的战略5以及其他用于远程工作的设备 ， 然后将需求带到了更高的高度。对于汽车原始设备制造商和其他公司，一种反应是偏离其典型的 “及时 ” 订购。相反，他们已经开始订购比必要更多的芯片，以便他们可以建立库存并拥有手头的储备。然而，从短期来看，这一举措放大了供需缺口。从长远来看，一些公司可能会考虑要求具有约束力的 “接受或支付 ” 合同，在这些合同中，他们可以接受一定数量的筹码或支付一定数量的筹码。这种安排有助于公司将芯片需求与制造能力更准确地对齐。客户也可以考虑与半导体公司共同投资旨在增加晶圆厂产能的项目。此类项目可以使半导体公司减少其前期投资 ， 缓解潜在的资本支出限制。但是共同投资不会考虑到晶圆厂建设和产量增加的漫长时间表 ， 立即改善半导体短缺。实现并保持半导体行业的领先地位尽管目前存在不确定性 ， 但半导体行业有望实现额外增长 ， 因为越来越多的产品和服务变得越来越数字化。半导体行业当前企业价值的一半以上是基于收益增长预期 ， 这反映在当前的估值中 ： 假设最近的利润率轨迹 ， 投资者预计每年的长期增长率为 7 ％ 至 8 ％ 。但是，什么策略可以帮助行业实现这些目标 ？ 尽管答案可能因公司的优势和劣势而有所不同，但所有半导体公司都可以通过重新考虑其在六个关键领域的方法而受益 ： 技术领先，长期研发，弹性，人才，生态系统能力和更大的能力。当然，这里的最后一个领域不会提供直接的好处，但它可能是。长期战略的重要组成部分。我们已经量化了与不同规模的晶圆厂相关的成本 ， 以帮助半导体公司确定产能扩张是否适合他们。半导体公司可以通过重新考虑其在六个关键领域的方法而受益 ： 技术领导力 ， 长期研发 ， 弹性 ， 人才 ， 生态系统能力和更大的能力。 增加信 602995148 ， 获取更多用于学学习交流的白皮书 / 报 / PDF 书籍引领半导体世界的战略6季度 4季度 1附件 4各种规模的半导体公司都可以拥有强大的营业利润率。半导体行业 （ 无晶圆厂 ， 集成器件制造商 ） ， 性能 ， 按收入四分位数划分50平均经营边距40四分位数 1 19.1四分位数 2 7.530四分位数 3 9.2四分位数 4 1.4202020营业利润率 ，%100–10–20–30–40–50$10$100$1,000$10,000$100,0002020 年半导体收入 ，百万美元 （ 对数刻度 ）ü 异常值已调整 （ 删除的样本具有相当大的一次性负面影响和相当大的非半导体销售额 ） 。来源 ： Gartner ； Omdia ； 麦肯锡分析根据最近对集成器件制造商 （ IDM ） 和无晶圆厂参与者的分析 ， 我们认为 ， 无论规模大小 ， 所有半导体公司都有可能实现强劲增长 （ 图表 4 ） 。尽管最大的公司产生了最大的经济利润 ， 但也有小的利基公司拥有高运营利润率。技术领先在所有产品领域 ， 半导体公司都在努力创新 ， 因为更快、更强大的芯片和先进的设备有助于在所有产品领域产生更大的销售价值链细分。拥有最独特技术和产品的公司很可能成为全球冠军。在一项跨行业分析中 ， 半导体行业在研发支出方面仅次于制药和生物技术 - 以销售额的百分比计算 (图表 5) 。当我们检查行业冠军时 ， 我们发现他们经常成功通过将以下策略纳入其研发计划。专注于前沿芯片和制造它们所需的机械。用于半导体 增加信 602995148 ， 获取更多用于学学习交流的白皮书 / 报 / PDF 书籍引领半导体世界的战略7Exhibit 5半导体行业的平均研发支出非常高。2020 年平均研发支出强度 ，% 销售额15.414.211.89.05.14.84.03.83.0制药和生物技术软件和计算机服务电子和电气设备航空航天和国防一般工业半导体IT 硬件汽车医疗保健系统来源 ： 欧盟工业研发投资记分牌 ； IC Insights制造商 ， 创造更小的节点尺寸传统上是成功的途径。几十年来 ， 芯片上的晶体管数量翻了一番every two years — the rate predicted by Moore ’ s law — as 半导体公司 constantly decreased the size of technology nodes. In recent ye