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8英寸晶圓代工有著什么樣的無奈?

2020-10-30 10:44 西貝網(wǎng)
關(guān)鍵詞:晶圓芯片半導(dǎo)體

導(dǎo)讀:針對8英寸產(chǎn)能供不應(yīng)求的局面,全球排名第二的晶圓代工廠三星電子正考慮針對旗下的8英寸晶圓廠進行自動化擴建投資,以提高生產(chǎn)效率。

近期,8英寸晶圓代工產(chǎn)能緊張程度進一步加劇,市場已經(jīng)全面開啟漲價模式。據(jù)悉,為了確保拿到足夠的產(chǎn)能,不少IC設(shè)計廠商已經(jīng)開始積極預(yù)定明年的產(chǎn)能,有的長單甚至下到了2021年第二季度。有IC設(shè)計廠商表示,目前的晶圓代工產(chǎn)能非常緊張,交期延長了很多,以往的交期大概是兩個月,而現(xiàn)階段則達到了四個月。

資料圖

即使是這樣的交期,依然在被瘋搶,否則到時會有交不出貨的巨大風險。

這其中,尤以8英寸產(chǎn)能最為火爆,特別是在中國大陸市場,由于這里的IC設(shè)計企業(yè)數(shù)量眾多,而大多數(shù)都是以90nm及以上的成熟制程工藝芯片為主,這些芯片主要采用8英寸晶圓代工生產(chǎn),因此,雖然這些IC設(shè)計廠商個體體量不大,但由于總數(shù)量可觀,因此形成了巨大的代工需求,為了搶到產(chǎn)能,上演著多種激烈、甚至是慘烈的競爭故事。

實際上,8英寸晶圓代工產(chǎn)能緊張程度已經(jīng)持續(xù)了好幾年,到目前形成了愈演愈烈之勢。有這樣的市場需求,各大晶圓代工廠,特別是全球排名靠前的那幾家,也一直在擴充產(chǎn)能。

本周,外媒報道,針對8英寸產(chǎn)能供不應(yīng)求的局面,全球排名第二的晶圓代工廠三星電子正考慮針對旗下的8英寸晶圓廠進行自動化擴建投資,以提高生產(chǎn)效率。

據(jù)悉,三星旗下的12英寸晶圓產(chǎn)線為全自動化生產(chǎn),也就是在無塵室中借助架設(shè)在高處的運輸系統(tǒng)移動晶圓盒。不過,8英寸晶圓盒仍由工作人員用搬運車運送。不僅是三星,其他晶圓代工企業(yè)也是這樣操作的。

據(jù)韓媒報道,三星已經(jīng)在部分8英寸晶圓廠的產(chǎn)線測試自動化運輸設(shè)備,且獲得了員工的好評。

這樣的自動化升級,需要投入大量的資金,據(jù)三星估計,如果要在所有8英寸晶圓廠中導(dǎo)入自動化運輸設(shè)備,可能需要約870萬美元的附加投資。而且,這樣的投資也是有風險的,因為即使花費了這么一大筆資金來改造老舊產(chǎn)線,能否產(chǎn)出與之匹配的效益,現(xiàn)在也不能下定論。不過,由于8英寸晶圓代工業(yè)務(wù)占據(jù)三星營收的比例較高,該公司仍在積極推進這一改造項目。

你追我趕

三星不是個例,近幾年,包括臺積電、聯(lián)電、世界先進、中芯國際和華虹半導(dǎo)體在內(nèi)的廠商,都在想各種辦法擴充8英寸晶圓代工產(chǎn)能。

不只是現(xiàn)在,三星多年前就開始了8英寸產(chǎn)能的擴充。除了積極對外爭取先進制程訂單外,其位于韓國Giheung的8英寸產(chǎn)線也將逐步對三星的晶圓代工營收做出貢獻,以幫助該公司實現(xiàn)在2023年前拿下全球25%晶圓代工市場占有率之目標。

臺積電于2018年12月宣布在臺南廠區(qū)新建8英寸晶圓廠。這是2003年在上海松江8英寸廠成立后,臺積電15年來第一次新建8英寸廠。一直以來,臺積電將一些8英寸產(chǎn)能外包給了世界先進。

按照臺積電的計劃,新的8英寸廠將在2020年完工,并投入量產(chǎn)。該公司總裁魏哲家表示,新8英寸廠以滿足客戶特殊制程的需求為主,主要產(chǎn)品包括模擬芯片、傳感器、驅(qū)動芯片及MOSFET等功率器件。而從應(yīng)用層面可以看出,其生產(chǎn)的芯片以模擬的感測與電源、功率應(yīng)用為主,這些正是目前IoT感測裝置、電動車和節(jié)能設(shè)備所必需的芯片品類。

聯(lián)電在今年第一季度的產(chǎn)能約為94萬片,之后一直很緊張,與臺積電類似,聯(lián)電的產(chǎn)能也達到了極限,短時期內(nèi)難以接收更多訂單。最近幾年,聯(lián)電在大陸的產(chǎn)能擴充動作頻頻,特別是位于蘇州的8英寸廠和艦,接單越來越多,據(jù)悉,和艦月產(chǎn)能已從前年的6.4萬片,去年底達到7.7萬片。

在剛剛過去的2020年第三季度,聯(lián)電的運營表現(xiàn)非常搶眼,產(chǎn)能利用率逼近滿載,單季營收達448.7億元新臺幣,季增1.09%,略優(yōu)于預(yù)期,創(chuàng)下歷史新高。

在面板驅(qū)動IC、電源管理芯片等需求帶動下,預(yù)估其第四季度8英寸晶圓代工價格將調(diào)漲5%,且這種產(chǎn)能吃緊情況將延續(xù)到明年。聯(lián)電今天股價開高走高,盤中漲0.95元至31.6元。

世界先進2019年第四季度的8英寸晶圓產(chǎn)能約為63萬片,今年第一季度增加到了約73萬片,之后一直處于滿載狀態(tài)。對于世界先進來說,其8英寸晶圓代工訂單中,尤以4K/8K大尺寸面板驅(qū)動IC的晶圓代工需求最為突出,電視面板PMIC晶圓代工訂單也明顯回溫。

值得注意的是,世界先進向格芯(GlobalFoundries)買下的新加坡8英寸廠已正式投入運營,這也是該公司今年產(chǎn)能比去年第四季度有明顯提升的重要原因。

力晶方面,雖然它既不是全球先進制程的主力,也非8英寸特種工藝的典型代表,該公司曾經(jīng)是臺灣地區(qū)最大的DRAM廠,過去曾大賺,也有大虧,2012年因DRAM價格下跌沖擊,每股凈值變成負數(shù),那之后,該公司重新調(diào)整運營策略,轉(zhuǎn)型為晶圓代工廠,除了替金士頓及晶豪科等代工DRAM外,也投入LCD驅(qū)動IC、電源管理IC、CMOS影像傳感器等晶圓代工業(yè)務(wù)。

2013年,力晶轉(zhuǎn)虧為盈,連續(xù)5年維持獲利。截至2018上半年,該公司的產(chǎn)能仍供不應(yīng)求。力晶實現(xiàn)了完美的轉(zhuǎn)身,基于其多年的DRAM技術(shù)和制造功底,轉(zhuǎn)型成晶圓代工廠以后,很快就實現(xiàn)了扭虧為盈,這也從一個側(cè)面說明:彼時做存儲器,以及具有成熟技術(shù)的晶圓代工廠是多么的吃香。

中芯國際和華虹半導(dǎo)體的8英寸晶圓產(chǎn)能利用率也都非常高,其中,中芯國際的超過了95%,而華虹半導(dǎo)體的則不低于97%。

由于中芯國際和華虹半導(dǎo)體的工藝以40nm以上的成熟制程節(jié)點為主,所以他們12英寸晶圓產(chǎn)能的比例并不高,都是以8英寸為主,特別是華虹半導(dǎo)體,該公司以提供特色工藝代工著稱,這從其營收一目了然:華虹半導(dǎo)體2019年總營收為9.32億美元,其中:上海三座8英寸廠的總營收為9.25億美元。

中芯國際的8英寸產(chǎn)能也是滿載狀態(tài),該公司計劃在今年擴充8英寸產(chǎn)能,按照計劃,在其天津、上海、深圳三個生產(chǎn)基地,預(yù)計每月增加3萬片產(chǎn)能。

綜上,在過去兩年內(nèi),雖然8英寸晶圓代工產(chǎn)能十分緊張,但隨著各大代工廠產(chǎn)能的擴充,這一狀況有所緩解。市場看到了8英寸所具有的巨大應(yīng)用空間,使得一些舊產(chǎn)能又恢復(fù)了生產(chǎn),而全球多條新的8英寸產(chǎn)線也在建設(shè)或已投入生產(chǎn)。再有,廠商面對12英寸產(chǎn)線的投資更加理性,不再像前些年那么的瘋狂。

產(chǎn)能擴充的無奈

然而,隨著時間的推移和應(yīng)用需求的爆發(fā),特別是CIS傳感器在2019年的爆發(fā),對8英寸晶圓代工的產(chǎn)能需求量有了一個跳躍式地提升,使得各大廠商產(chǎn)能的擴充速度遠低于市場需求的增長速度。另外,受到歷史發(fā)展和各種客觀因素的影響和限制,這種產(chǎn)能擴充的步伐也呈現(xiàn)出一種心有余而力不足的狀態(tài)。原因主要有以下這些。

首先,是模擬芯片應(yīng)用需求強勁,特別是隨著物聯(lián)網(wǎng)、5G及新能源汽車的逐步落地,對功率器件(以IGBT和MOSFET為主),以及CIS傳感器、OLED面板驅(qū)動IC,以及TWS耳機藍牙芯片的需求相當強勁,給了8英寸晶圓更多的商業(yè)機遇。

其次,8英寸晶圓代工產(chǎn)能與交期一直都比較緊張。主要晶圓代工廠的8英寸線產(chǎn)能普遍緊張,而且,大部分模擬、分立器件市場由IDM大廠把持,如英飛凌、德州儀器(TI)等,但因產(chǎn)能有限,這些IDM通常會將訂單外包給Foundry廠代工。

同時,在從6英寸轉(zhuǎn)向8英寸過程中,部分IDM的主要產(chǎn)能專注于12英寸線,沒有額外增添8英寸線,這樣就不得不將8英寸產(chǎn)品外包。因此,大部分IDM擴產(chǎn)幅度比需求增長幅度低,外包的比例會越來越高,這樣就加劇了代工廠訂單供不應(yīng)求的局面。

再有,相關(guān)設(shè)備供給不足(很多設(shè)備廠都已經(jīng)不再出產(chǎn)8英寸晶圓加工設(shè)備了,因此,這些年全球、特別是中國大陸地區(qū)的二手8英寸晶圓設(shè)備很受歡迎)、8英寸硅片產(chǎn)量受限等,也都是形成整體市場產(chǎn)能吃緊的原因。

結(jié)語

需求端的火爆與強勁增長,以及供給側(cè)(硅片、晶圓代工產(chǎn)能和設(shè)備供給等)的不足,共同造就了最近兩年8英寸晶圓市場供不應(yīng)求的局面。而從目前及可預(yù)見未來的情況來看,這種狀況還難以得到緩解。

不過,從另一層面來看,這種火熱的市場行情顯示出半導(dǎo)體業(yè)積極和具有活力的一面,能引起更多的關(guān)注,增加信心,可操作的空間也會更大。這些對于中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)來說不無裨益。