​8英寸晶圓代工的無奈

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

​8英寸晶圓代工的無奈

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英寸產能最為火爆,特別是在中國大陸市場,由於這里的IC設計企業數量眾多,而大多數都是以90nm及以上的成熟製程工藝芯片為主,這些芯片主要採用8英寸晶圓代工生產,因此,雖然這些IC設計廠商個體體量不大,但由於總數量可觀,因此形成了巨大的代工需求,為了搶到產能,上演着多種激烈、甚至是慘烈的競爭故事。

實際上,8英寸晶圓代工產能緊張程度已經持續了好幾年,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,也一直在擴充產能。

本周,外媒報道,針對8英寸產能供不應求的局面,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,以提高生產效率。

據悉,三星旗下的12英寸晶圓產線為全自動化生產,也就是在無塵室中藉助架設在高處的運輸系統移動晶圓盒。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,其他晶圓代工企業也是這樣操作的。

據韓媒報道,三星已經在部分8英寸晶圓廠的產線測試自動化運輸設備,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,據三星估計,如果要在所有8英寸晶圓廠中導入自動化運輸設備,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,因為即使花費了這麼一大筆資金來改造老舊產線,能否產出與之匹配的效益,現在也不能下定論。不過,由於8英寸晶圓代工業務占據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,包括台積電、聯電、世界先進、中芯國際和華虹半導體在內的廠商,都在想各種辦法擴充8英寸晶圓代工產能。

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

台積電於2018年12月宣布在台南廠區新建8英寸晶圓廠。這是2003年在上海松江8英寸廠成立後,台積電15年來第一次新建8英寸廠。一直以來,台積電將一些8英寸產能外包給了世界先進。

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

聯電在今年第一季度的產能約為94萬片,之後一直很緊張,與台積電類似,聯電的產能也達到了極限,短時期內難以接收更多訂單。最近幾年,聯電在大陸的產能擴充動作頻頻,特別是位於蘇州的8英寸廠和艦,接單越來越多,據悉,和艦月產能已從前年的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,聯電的運營表現非常搶眼,產能利用率逼近滿載,單季營收達448.7億元新台幣,季增1.09%,略優於預期,創下歷史新高。

在面板驅動IC、電源管理芯片等需求帶動下,預估其第四季度8英寸晶圓代工價格將調漲5%,且這種產能吃緊情況將延續到明年。聯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英寸晶圓產能約為63萬片,今年第一季度增加到了約73萬片,之後一直處於滿載狀態。對於世界先進來說,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製程的主力,也非8英寸特種工藝的典型代表,該公司曾經是台灣地區最大的DRAM廠,過去曾大賺,也有大虧,2012年因DRAM價格下跌沖擊,每股淨值變成負數,那之後,該公司重新調整運營策略,轉型為晶圓代工廠,除了替金士頓及晶豪科等代工DRAM外,也投入LCD驅動IC、電源管理IC、CMOS影像傳感器等晶圓代工業務。

2013年,力晶轉虧為盈,連續5年維持獲利。截至2018上半年,該公司的產能仍供不應求。力晶實現了完美的轉身,基於其多年的DRAM技術和製造功底,轉型成晶圓代工廠以後,很快就實現了扭虧為盈,這也從一個側面說明:彼時做存儲器,以及具有成熟技術的晶圓代工廠是多麼的吃香。

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

由於中芯國際和華虹半導體的工藝以40nm以上的成熟製程節點為主,所以他們12英寸晶圓產能的比例並不高,都是以8英寸為主,特別是華虹半導體,該公司以提供特色工藝代工着稱,這從其營收一目瞭然:華虹半導體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英寸產能也是滿載狀態,該公司計劃在今年擴充8英寸產能,按照計劃,在其天津、上海、深圳三個生產基地,預計每月增加3萬片產能。

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

產能擴充的無奈

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

首先,是模擬芯片應用需求強勁,特別是隨着物聯網、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機遇。

其次,8英寸晶圓代工產能與交期一直都比較緊張。主要晶圓代工廠的8英寸線產能普遍緊張,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英寸轉向8英寸過程中,部分IDM的主要產能專注於12英寸線,沒有額外增添8英寸線,這樣就不得不將8英寸產品外包。因此,大部分IDM擴產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求的局面。

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

結語

需求端的火爆與強勁增長,以及供給側(硅片、晶圓代工產能和設備供給等)的不足,共同造就了最近兩年8英寸晶圓市場供不應求的局面。而從目前及可預見未來的情況來看,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體業積極和具有活力的一面,能引起更多的關注,增加信心,可操作的空間也會更大。這些對於中國半導體產業來說不無裨益。

來源:cnBeta