半導體行業的周期性波動與供需模式的深度探討

據麥肯錫最新報告揭示，2024年，高達90%的受訪企業遭遇了供應鏈困境，這些困境涵蓋紅海地區商業航運遭受導彈襲擊的威脅、歐洲洪水導致汽車生產延誤，以及貿易緊張局勢對半導體產品、制造設備及關鍵材料全球流通的嚴重制約。

盡管73%的企業在雙重采購策略上取得了進展，60%的企業正致力于供應鏈的區域化布局，然而整體改善的步伐依舊緩慢。同時，供應鏈數字化投資雖趨于穩定，但實際效果卻不盡如人意。僅有10%的企業成功部署了先進的規劃與調度系統，而數據質量欠佳、數字化人才匱乏以及供應鏈深層次透明度不足，成為當前企業面臨的棘手難題。90%的受訪企業坦承缺乏足夠的數字化人才，僅30%的企業認為其董事會對供應鏈風險有深刻洞察。

摘自麥肯錫公司《Supply chains: Still vulnerable》

在此背景下，Bain & Company的報告進一步警示，AI驅動的需求激增將對供應鏈構成新的壓力。生成式AI的突破使得數據中心GPU需求激增，預計到2026年，數據中心對當前一代GPU的需求將實現翻倍。同時，個人設備中AI功能的嵌入也將激發新設備購買需求的增長，預計到2026年，PC銷量將增長31%，智能手機銷量將增長15%。這一趨勢無疑將進一步加劇供應鏈的緊張態勢，尤其是在高端芯片和存儲器供應方面。

供應鏈數字化投資因價值不明確及人才短缺而陷入停滯。然而，AI技術的迅猛發展也為供應鏈帶來了新的契機。例如，谷歌通過Chromebook Plus設備，以親民的價格提供云端AI體驗，該設備價格區間為300至600美元，成為高價AI產品的有力替代品。Chromebook Plus的出貨量增長率更是標準Chromebook的兩倍，其注重提升用戶生產力的集成功能備受矚目。對于OEM廠商而言，Chromebook Plus平臺使他們能夠借力谷歌的研發投資與AI專長，尤其對于缺乏內部AI能力的廠商而言，更是帶來了前所未有的機遇。

近年來，隨著新興技術（如人工智能、量子計算、自動駕駛汽車）和新的產業政策（如美國的《CHIPS Act》）的引入，傳統的供需平衡模式面臨越來越多的挑戰。本篇文章旨在分析當前半導體市場的供需失衡、探討資本投資與產能擴展的趨勢，并對未來的供需管理策略提出建議。當前市場概況及資本支出趨勢

當前市場概況及資本支出趨勢

根據世界半導體貿易統計組織（WSTS）的最新預測，2024年全球半導體市場預計將增長16%，達到6110億美元。推動這一增長的主要動力來自邏輯芯片（預計增長10.7%）和存儲芯片（預計增長76.8%），其中美國和亞太地區將成為主要的增長區域。

圖1 半導體貿易統計組織（WSTS）的最新市場預測

與此同時，半導體設備投資正在進入一個新階段。根據SEMI的最新數據，全球300mm晶圓廠設備的支出預計在2025至2027年期間將達到創紀錄的4000億美元。這一投資浪潮主要受到AI芯片、3D NAND、車用和物聯網（IoT）芯片的需求推動。特別是韓國、臺灣和美國分別將投資約810億、750億和630億美元來擴大產能，而這些投資將集中在先進制程節點和新型功率半導體的制造上。

圖2：2024-2027年全球300mm晶圓廠設備投資預測

圖3：全球主要地區半導體設備支出趨勢圖各地區在未來三年內的投資規模

半導體市場的過剩產能風險

盡管2024年半導體市場強勁復蘇，但過剩產能的風險仍然存在。當前，全球半導體制造商正在大力擴充成熟制程（如28nm及以上節點）的產能，以滿足汽車電子和工業應用的需求。然而，這種擴展可能會導致未來產能過剩的隱患，特別是在需求趨緩時。這種過剩現象已在模擬芯片和低端MCU市場顯現，導致價格競爭加劇和盈利能力下降。推薦策略：

1. 逐步減少對成熟制程的資本投入，將更多資源轉向新興市場（如SiC和GaN功率半導體）的開發。

2. 加強供應鏈管理的靈活性，通過與代工廠的合作減少對單一產線的依賴。

3. 重新評估區域性產能布局，減少未來可能出現的局部產能過剩風險。

圖4：半導體芯片不同節點趨勢變化2022-2032年

新興技術對供需平衡的影響

1. 人工智能（AI） AI芯片（如GPU、TPU）對高性能計算的需求使得高端制程（如7nm及以下節點）成為投資熱點。預計2024年，全球AI芯片市場將增長25%以上，帶動了數據中心和邊緣計算設備的需求。這種強勁增長正在推動臺積電、三星和英特爾在更先進的3nm和2nm工藝節點上加大投資。

2. 汽車電子 隨著電動汽車（EV）和自動駕駛技術的普及，車用半導體的需求正在快速增長。特別是22nm和28nm工藝節點的芯片，由于其在汽車MCU和傳感器應用中的廣泛使用，預計未來三年將繼續保持高位增長。全球車用半導體市場預計在2024年將突破700億美元。

3. 新能源及功率半導體 第三代半導體（如碳化硅SiC和氮化鎵GaN）在新能源和電動汽車應用中的需求正在加速增長。SiC和GaN具有高能效和高耐壓特性，是電動汽車逆變器、光伏逆變器和工業電源系統的理想選擇。預計到2026年，全球SiC市場規模將從2024年的22億美元增至60億美元。

AI、汽車電子和新能源領域的半導體需求增長

圖5：Ai芯片市場十年變化增長2023-2033年

圖6：亞洲汽車電子半導體市場增長2019-2032

圖7：功率先進半導體市場增長2023-2034年

《CHIPS Act》對供需平衡的影響

美國的《CHIPS Act》旨在通過提供約500億美元的資金支持，重振美國的半導體制造業。這項政策的實施將對全球半導體產業的供需格局產生深遠影響。

短期影響：

• 增加美國本土半導體產能，減少對亞洲（特別是中國和中國臺灣）供應鏈的依賴。

• 吸引全球領先的半導體制造商（如臺積電、三星、英特爾）在美國設立新的生產基地，從而改變全球產能分布。

長期影響：

• 可能導致全球產能擴展過度，從而加劇未來的供需失衡風險。

• 迫使其他國家（如歐盟和日本）采取類似政策，進一步推動全球產能投資的競爭。

美國《CHIPS Act》資金分配與全球半導體產能分布圖

表1：《CHIPS Act》資金的主要分配區域

半導體行業已經在美國25個州宣布了超過80個新的制造項目，自2020年《芯片法案》推出以來，私人部門投資達到了4500億美元。

《芯片法案》的激勵措施不僅授予了美國的半導體公司，也授予了在美國本土建設新半導體制造設施的非美國公司。主要受益者包括英特爾（Intel）、臺灣積體電路制造公司（TSMC）、格羅方德（Global Foundries）、三星電子（Samsung Electronics）、美光科技（Micron Technology），以及最近獲得16億美元補助金和30億美元貸款用于德州儀器（Texas Instruments）。

下面的圖表顯示了由于所有這些將在美國上線的新半導體制造設施，到2032年《芯片法案》將對全球半導體行業產生的變化。

圖 8：全球半導體制程產能變化2022-2032預測

建立創新供需管理模式的策略建議

為應對未來復雜的供需波動，半導體企業必須采取更具前瞻性和靈活性的策略。以下是幾項具體建議：

1. 長期技術路線圖對齊與戰略合作 半導體企業應與主要客戶（如汽車制造商、云計算服務商）建立長期技術路線圖對齊，確保雙方在未來技術發展方向上達成共識。通過簽署“共同投資”協議，共享風險與收益。

2. 靈活的資本支出與產能規劃 企業應避免一次性大規模擴產，而是采取“漸進式投資”的策略。在需求增長初期，通過優化現有產能（如提升設備良率）來滿足短期需求，而在需求長期看漲時，再逐步擴展新產線。

3. 引入AI和大數據技術提升供應鏈管理 利用AI和大數據技術對供應鏈進行實時監控和預測，將使企業能夠更靈活地應對需求波動。例如，通過預測模型優化庫存管理，并在需求下降時迅速調整生產計劃。

4. 全球化布局與區域化供應鏈策略 隨著地緣政治風險的增加，半導體企業需要采取“區域性供應鏈分散”的策略，即在美國、歐洲、東南亞等主要市場建立本土生產基地，以應對未來可能的政策風險和貿易壁壘。

結論

2024年半導體行業的強勁復蘇表明，未來幾年內，全球半導體市場仍將處于擴張狀態。然而，隨著投資的快速增長和產能的不斷擴展，行業也將面臨新的供需失衡風險。因此，企業需要在未來的投資決策中更加注重靈活性和前瞻性。只有那些能夠在需求高峰與產能過剩之間找到最佳平衡點的企業，才能在未來的半導體市場中脫穎而出。

全球供應鏈正面臨著諸多挑戰與脆弱性。為應對這些挑戰，企業必須采取措施增強供應鏈的韌性和穩定性，包括推進數字化進程、加強人才發展、主動進行風險管理以及應對AI驅動的需求激增等。同時，企業還需緊密關注市場動態和消費者需求變化，靈活調整供應鏈策略和生產計劃，以保持競爭力和可持續發展能力。