供應商提價40%背后!全球8英寸晶圓產(chǎn)能告急,國產(chǎn)廠商的另一個機會?
12月已經(jīng)走過了三分之二,往年年底,這時正是晶圓代工廠商積極聯(lián)絡客戶、敲定次年訂單的關(guān)鍵時期。但這個12月,事情發(fā)生了變化。
日媒《日經(jīng)亞洲評論》本月9日援引一位聯(lián)華電子消息人士的話稱。“一般來說,(往年這個時候)我們都在爭取更多的芯片訂單,但這一次,即使客戶愿意加大訂單量,我們也無法提供額外的產(chǎn)能支持。” 實際上,聯(lián)華電子的產(chǎn)能排期已排至2021年第二季度,可能要等到明年年底,才能騰出空余產(chǎn)能。 而聯(lián)華電子并不是唯一一家產(chǎn)能滿載的8英寸晶圓代工廠商。全球晶圓代工玩家中,臺積電、三星、格羅方德、中芯國際……均傳出8英寸產(chǎn)能吃緊的消息。

▲全球各尺寸硅片出貨量情況(圖源:IC Mtia)
有趣的是,約在2007年,12英寸(300mm)硅片就開始在晶圓代工市場中占據(jù)主流,而8英寸(200mm)硅片市場份額逐年萎縮。這一背景下,原本面臨“被淘汰”命運的8英寸產(chǎn)品,緣何面臨產(chǎn)能告急問題? 而如此搶手的8英寸晶圓代工產(chǎn)能,又在產(chǎn)業(yè)鏈中承擔著怎樣的角色?這波全球范圍內(nèi)的產(chǎn)能告急,將為中國玩家?guī)碓鯓拥臋C遇與挑戰(zhàn)?芯東西挖掘全球8英寸晶圓產(chǎn)能告急背后的真相,試圖還原并解讀一個真實的全球8英寸代工市場。
供不應求的8英寸晶圓代工產(chǎn)能
據(jù)中國臺灣媒體《電子時報》報道,包括聯(lián)華電子在內(nèi),全球范圍內(nèi)已有多家芯片代工企業(yè)為2021年8英寸晶圓提價。其中,聯(lián)電、格羅方德和世界先進等公司在2020年第四季度,將價格提高了約10%~15%,緊急訂單提價幅度甚至達到40%。 8英寸產(chǎn)線多用于生產(chǎn)電源管理芯片、MOSFET器件、CMOS芯片、指紋識別芯片、ToF、TWS芯片等產(chǎn)品。作為半導體產(chǎn)業(yè)鏈中的關(guān)鍵一環(huán),8英寸晶圓代工產(chǎn)能的緊缺,亦波及到8英寸硅片供應及芯片設計等相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)。 以采用Fabless模式運營的IC設計廠商為例,對其而言,找到晶圓代工廠流片并量產(chǎn)自己設計的芯片,是產(chǎn)品落地的關(guān)鍵步驟。因此,全球八英寸晶圓代工產(chǎn)能的短缺,勢必為IC設計玩家?guī)碛绊憽?/p> 據(jù)悉,不少IC設計廠商正積極預定明年的產(chǎn)能,部分長單甚至下到2021年第二季度。 此外,部分Fabless模式IC設計商因看到8英寸代工成本上升,同步做出了調(diào)高產(chǎn)品價格的決策。 以模擬芯片玩家瑞薩電子為例,11月30日晚間,網(wǎng)上流傳一張瑞薩電子漲價函的圖片。該漲價函表示,由于原材料和封裝基材成本的增加,瑞薩電子擬上調(diào)部分模擬和電源產(chǎn)品價格。

▲網(wǎng)傳瑞薩電子漲價函
8英寸受到熱捧背后的技術(shù)邏輯
以直徑計算,目前半導體晶圓可分為2英寸、3英寸、4英寸、6英寸、8英寸、12英寸等規(guī)格。 全球半導體晶圓市場中,8英寸(200mm)產(chǎn)品和12英寸(300mm)產(chǎn)品占據(jù)大部分市場份額。其中,又以12英寸產(chǎn)品作為主流。據(jù)SEMI前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理數(shù)據(jù),12英寸產(chǎn)品占據(jù)約64%份額,8英寸產(chǎn)品占據(jù)約26%份額。

▲全球不同尺寸半導體晶圓產(chǎn)品結(jié)構(gòu)(圖源:SEMI前瞻產(chǎn)業(yè)研究院)
晶圓尺寸直徑趨大,是摩爾定律向前發(fā)展的必然要求。 我們所說的芯片,是從經(jīng)過清洗、刻蝕、光刻等步驟的晶圓上切割而來。晶圓面積越大,相應地“晶圓可切割晶片數(shù)(dpw,die per wafer)”就越多。 具體來說,按照面積計算,12英寸晶圓幾乎達到8英寸晶圓的2.25倍。也就是說,在良率等其他條件相同的情況下,12英寸晶圓代工廠的產(chǎn)能,能達到8英寸代工廠的2倍之多。

隨著摩爾定律向前發(fā)展,制程工藝趨近物理極限的同時,芯片的設計成本也直線上升。為了盡可能平衡成本,使用12英寸等較大面積的晶圓,成為先進制程芯片產(chǎn)業(yè)鏈的必然選擇。 目前,5nm制程的芯片已經(jīng)進入量產(chǎn)商用階段,而現(xiàn)有5nm、7nm芯片多由代工廠用12英寸晶圓進行生產(chǎn)。 盡管12英寸晶圓代工廠建廠成本更高,但從長遠來看,在相同制程之下,12英寸晶圓代工廠的利潤率高過8英寸晶圓代工廠。 目前,我國有多個玩家正在建設12英寸晶圓代工項目,比如格科微12英寸CIS集成電路特色工藝研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化項目、聞泰12英寸車規(guī)級功率半導體自動化晶圓制造中心項目、富芯半導體模擬芯片IDM項目等。 相比12英寸晶圓代工市場的熱度,8英寸晶圓代工市場已趨萎縮。據(jù)稱8英寸代工產(chǎn)線所需的光刻、刻蝕等設備,幾乎已無供應商生產(chǎn),相關(guān)設備大多在二手市場流通。 更大面積的晶圓已然成為代工市場主流,那么8英寸晶圓代工產(chǎn)能為何會受到市場追逐? 首先,市場對8英寸晶圓下游芯片產(chǎn)品需求上漲。2020年以來,一場新冠疫情催生了消費者對手機、電腦、平板電腦等電子產(chǎn)品的強勁需求。以平板電腦為例,據(jù)市場統(tǒng)計機構(gòu)IDC統(tǒng)計,2020年,中國市場平板電腦出貨量持續(xù)走高。 不僅如此,小米、蘋果、華為等消費電子廠商發(fā)布新機,客觀上催生對電源管理芯片等產(chǎn)品的大量需求。此前曾有消息傳出,為規(guī)避中美貿(mào)易摩擦、疫情等多方因素帶來的影響,華為等國產(chǎn)廠商曾大量囤貨零部件。

▲2019Q4~2020Q4中國平板電腦市場出貨量(圖源:IDC)
其次,上述電子產(chǎn)品中所使用到的電源管理芯片、MOSFET器件、CMOS芯片、指紋識別芯片、ToF、TWS芯片等產(chǎn)品,多由8英寸產(chǎn)線代工生產(chǎn)。 這是因為,電源管理芯片、MCU等產(chǎn)品多由90nm及以上的成熟制程進行代工。而對這部分成熟制程產(chǎn)品來說,用12英寸的晶圓代工,并不能帶來明顯的成本優(yōu)勢。對于電源管理芯片、MCU等品類IC設計玩家來說,選擇8英寸晶圓代工廠進行合作更為經(jīng)濟。 種種因素混合在一起,就造成了一邊8英寸代工市場萎縮,另一邊8英寸代工產(chǎn)能卻供不應求的情況。
8英寸代工產(chǎn)能吃緊下的中國機會
2020年這波8英寸產(chǎn)能短缺,無疑為華虹半導體、中芯國際等擁有8英寸產(chǎn)線的國內(nèi)晶圓代工玩家,以及華潤微、青島芯恩等大陸IDM代工廠商帶來機會。 代工廠方面,據(jù)華虹半導體三季報,其三座8英寸廠當季產(chǎn)能利用率均超過100%。華潤微在10月12日披露的調(diào)研紀要中表示,“進入三季度以來,8英寸產(chǎn)線滿載,整體產(chǎn)能利用率在90%以上。” 2019年起,由中芯國際創(chuàng)始人張汝京領(lǐng)導的青島芯恩,通過引進日本二手8英寸設備,自建二手8英寸設備翻新基地、邀請日本專家對設備進行調(diào)修調(diào)試等,建設了3條8英寸產(chǎn)線。按照計劃,青島芯恩的8英寸產(chǎn)線于今年下半年開始試投產(chǎn)。 對于中國廠商而言,相比建設市場主流的12英寸晶圓代工產(chǎn)線,建設8英寸產(chǎn)線的成本和技術(shù)難度較低,這或許成為中國半導體產(chǎn)業(yè)鏈玩家提升產(chǎn)業(yè)鏈地位的一個機會。 此外,市場研究機構(gòu)財信證券稱,通過對比全球8英寸產(chǎn)能增速及中國8英寸產(chǎn)能增速可看出,未來三至五年,全球新增8英寸晶圓產(chǎn)能將主要集中在中國大陸。 具體來說,據(jù)半導體行業(yè)研究機構(gòu)SEMI預計,由于下游行業(yè)景氣度攀升,8英寸晶圓廠產(chǎn)能將持續(xù)落地。2019~2022年,全球8英寸晶圓產(chǎn)量將增加70萬片,年均增幅約為4.5%。

▲8英寸晶圓廠產(chǎn)能預測(圖源:SEMI)
中國市場方面,據(jù)芯思想研究院發(fā)布的《中國晶圓制造線白皮書》數(shù)據(jù),我國已經(jīng)投產(chǎn)、在建和規(guī)劃中的8英寸產(chǎn)線共有38條,其中已實現(xiàn)量產(chǎn)的有19條、宣布投產(chǎn)的5條、在建項目10條、規(guī)劃中的項目有4條。 考慮投產(chǎn)晶圓廠產(chǎn)能爬坡時間和在建項目建設時間,粗略估計2019~2021年,中國8英寸晶圓線的年產(chǎn)能增速約為10%。
結(jié)語:中國8英寸市場迎來機遇
受到各大終端設備廠商發(fā)新、疫情催生大量電子設備消費需求、部分終端設備廠商囤積零部件、8英寸半導體設備供應短缺等因素影響,全球8英寸晶圓代工產(chǎn)能面臨供不應求。 盡管從長遠來看,12英寸晶圓代工將成為市場主流,但據(jù)市場機構(gòu)預測,近幾年間8英寸晶圓市場仍將持續(xù)增長。相比技術(shù)壁壘、建廠成本均較高的12英寸產(chǎn)線建設,8英寸晶圓代工或為我國玩家提供了另一種增強產(chǎn)業(yè)鏈競爭力的思路。 這一背景下,中國現(xiàn)有8英寸產(chǎn)業(yè)鏈玩家可夯實、提升其市場地位。同時,更多玩家入局8英寸晶圓市場,也將有助于提升中國半導體市場整體實力。 從這一角度來說,這場席卷全球的8英寸晶圓代工產(chǎn)能短缺之風,或?qū)⒊蔀橹袊鰪娦酒a(chǎn)業(yè)鏈地位的一場“東風”。
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