前言:
8英寸晶圓被認(rèn)為是落后產(chǎn)線,更關(guān)注12英寸晶圓產(chǎn)線的建設(shè)和量產(chǎn)。然而,就是這一比12英寸晶圓“古老”多年的產(chǎn)品,目前其產(chǎn)能依然很緊張。
供不應(yīng)求的8英寸晶圓與逐年下滑的生產(chǎn)線
目前全球代工廠產(chǎn)能爆滿,臺(tái)積電、三星、聯(lián)電、世界先進(jìn)、中芯國(guó)際等純代工廠稼動(dòng)率保持高水位。
IDM廠商如華潤(rùn)微、士蘭微等8寸及8寸以下亦滿載。產(chǎn)業(yè)鏈訂單溢出,展望Q4仍然供不應(yīng)求。
模擬芯片應(yīng)用需求強(qiáng)勁,特別是隨著物聯(lián)網(wǎng)、5G及新能源汽車的逐步落地,對(duì)功率器件(以IGBT和MOSFET為主),以及CIS傳感器、OLED面板驅(qū)動(dòng)IC,以及TWS耳機(jī)藍(lán)牙芯片的需求相當(dāng)強(qiáng)勁,給了8英寸晶圓更多的商業(yè)機(jī)遇。
同時(shí),在從6英寸轉(zhuǎn)向8英寸過(guò)程中,部分IDM的主要產(chǎn)能專注于12英寸線,沒(méi)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(kuò)產(chǎn)幅度比需求增長(zhǎng)幅度低,外包的比例會(huì)越來(lái)越高,這樣就加劇了代工廠訂單供不應(yīng)求的局面。
而恰恰相反,近年來(lái)8英寸晶圓廠和產(chǎn)線數(shù)量的正在逐漸下滑。
1990—2023年8英寸晶圓的前世與未來(lái)
1990年IBM聯(lián)合西門子建立第一個(gè)8寸晶圓廠之后,一度成為業(yè)內(nèi)先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn),8寸晶圓廠迅速增加。
根據(jù)SEMI報(bào)告的數(shù)據(jù),全球8英寸晶圓產(chǎn)線的數(shù)量在2007年達(dá)到199條登頂,隨后就已經(jīng)開始逐漸下降,到2015年時(shí)只有178條,因此相關(guān)市場(chǎng)早就出現(xiàn)過(guò)供應(yīng)緊張狀態(tài)。
2015年之后,隨著物聯(lián)網(wǎng)體系逐漸成熟鋪開,隨處可見的智能產(chǎn)品不僅帶來(lái)了MCU的需求,而且?guī)?lái)了電源芯片、指紋識(shí)別產(chǎn)品的增長(zhǎng),同時(shí)工業(yè)、汽車電子應(yīng)用需求也大幅攀升,8英寸產(chǎn)品線供需出現(xiàn)逆轉(zhuǎn)。
2018年開始出現(xiàn)了8英寸晶圓產(chǎn)能緊缺的情況,主要是手機(jī)多攝像頭、指紋等帶動(dòng)CMOS圖像傳感器、指紋識(shí)別芯片等需求提升。
到2020年,5G手機(jī)、汽車、物聯(lián)網(wǎng)等滲透率快速提升,使得功率、電源管理、功率器件等需求大增;加上疫情驅(qū)動(dòng)在家辦公、在線教育等需求增加,使得筆記本、平板等電子產(chǎn)品需求增長(zhǎng),從而拉動(dòng)驅(qū)動(dòng)IC芯片、分離式元件及其他半導(dǎo)體元件需求增長(zhǎng)。
8英寸晶圓代工商產(chǎn)能緊張的狀況,可能會(huì)持續(xù)到2021年,代工商也在考慮提高明年的代工報(bào)價(jià)。
在可預(yù)見的未來(lái),預(yù)計(jì)8英寸設(shè)備的業(yè)務(wù)將持續(xù)增長(zhǎng)。因此這一輪8英寸產(chǎn)能擴(kuò)張,可能比目前很多報(bào)道中預(yù)測(cè)的2021年4到5月的周期要長(zhǎng)得多。
根據(jù)SEMI報(bào)告的數(shù)據(jù),到2020年年底,8英寸產(chǎn)線數(shù)量將恢復(fù)性增長(zhǎng)到191條,相當(dāng)于2008年時(shí)的業(yè)界水平。
而到2021年年底,將繼續(xù)增長(zhǎng)到202家,這將超過(guò)2007年199條的歷史記錄。
根據(jù)超越摩爾領(lǐng)域的預(yù)測(cè),8英寸晶圓需求的擴(kuò)張從2017年開始,將至少持續(xù)到2023年。
“落后的”8英寸與“本該主流”的12英寸
8英寸晶圓代工產(chǎn)能緊張,本質(zhì)上是近年來(lái)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、汽車互聯(lián)網(wǎng)和新能源等諸多領(lǐng)域共同發(fā)力的結(jié)果。
與其說(shuō)8英寸產(chǎn)線的主要優(yōu)勢(shì)是初始的投資成本低,不如說(shuō)是當(dāng)前的折舊費(fèi)用低。而高端制程產(chǎn)線大多是近年建成,近期折舊費(fèi)用負(fù)擔(dān)很高,要等折舊期到尾聲后,盈利水平優(yōu)勢(shì)才能凸顯出來(lái)。
當(dāng)然更深入的原因是,8英寸轉(zhuǎn)向12英寸生產(chǎn)線并不容易。12英寸晶圓廠進(jìn)入門檻高,參與廠家數(shù)量較少。
12英寸晶圓廠要求代工企業(yè)廠房潔凈室清潔度及設(shè)備的設(shè)計(jì)精密度要求很高,初期投資及后續(xù)研發(fā)投入巨大,百億美元方能達(dá)到有效競(jìng)爭(zhēng)水平。
因此,盡管12英寸晶圓市場(chǎng)高速增長(zhǎng),但直接參與競(jìng)爭(zhēng)的企業(yè)數(shù)量少。
同時(shí),產(chǎn)品制程尺寸的減少,會(huì)導(dǎo)致漏電量的增加,因此電源電池類應(yīng)用制程通常會(huì)選擇8英寸產(chǎn)品,其他例如MEMS感應(yīng)器、LED照明等產(chǎn)品線上,8英寸的相對(duì)優(yōu)勢(shì)也較大。
18英寸晶圓一直“被出現(xiàn)”卻仍在路上
對(duì)更大晶圓尺寸的資本投入正在大幅增長(zhǎng),這為更弱小的玩家設(shè)置了進(jìn)入壁壘。
大約有130家公司擁有6英寸晶圓廠,而擁有8英寸晶圓廠的公司不到90家,擁有12英寸晶圓廠的公司只有24家。
設(shè)備市場(chǎng)也越來(lái)越集中,前10家供應(yīng)商所占據(jù)的市場(chǎng)份額已經(jīng)從90年代的60%增長(zhǎng)到了2000年代的75%以上。
由于納米技術(shù)的物理極限和技術(shù)進(jìn)步放緩,為了降低成本,增大晶圓尺寸是不可避免的替代選擇。
盡管12英寸晶圓是為了維持短期內(nèi)的成本下降而提出的一種妥協(xié)方案,但推遲決策很可能將讓損失更大。
隨著成本下降和技術(shù)進(jìn)步的速度放緩,摩爾定律仍然頂著成本持續(xù)下降進(jìn)而降低平均銷售價(jià)格的壓力。
新的晶圓尺寸平臺(tái)允許設(shè)備供應(yīng)商和IC制造商采用先進(jìn)的工藝技術(shù)和工具設(shè)計(jì),以提高生產(chǎn)率。
從6英寸到8英寸只花了大約6年時(shí)間,而從6英寸到12英寸則用去了近10年時(shí)間。
當(dāng)前一代晶圓變成主流,支持了大約40%的總產(chǎn)能時(shí),新一代晶圓就會(huì)開始。因此,現(xiàn)在研發(fā)18英寸晶圓平臺(tái)并不是太早。
事實(shí)上,對(duì)已有的技術(shù)和平臺(tái)而言,持續(xù)提升生產(chǎn)率是確定無(wú)疑的,盡管在新的晶圓廠架構(gòu)中實(shí)施新的生產(chǎn)觀念和工具要更有成本效益。
終端市場(chǎng)的價(jià)格壓力將會(huì)向上傳遞給制造商和供應(yīng)商。反過(guò)來(lái),無(wú)效的生產(chǎn)過(guò)程和高成本又會(huì)向下傳遞給買家和終端市場(chǎng),18英寸完全可以改善產(chǎn)業(yè)鏈的成本狀況。
總而言之,18英寸一代對(duì)整體行業(yè)成本下降而言是積極的,而且可以有效地補(bǔ)償由于技術(shù)發(fā)展減速所導(dǎo)致的成本增長(zhǎng)。
但是,盡管從12英寸轉(zhuǎn)至18英寸晶圓面積可多出1.25倍,但因?yàn)橥度胙邪l(fā)和蓋廠費(fèi)用飆升,估計(jì)一座12英寸廠成本約25億美元,但18英寸廠要100億美元起跳,讓廠商躊躇不前。
目前市場(chǎng)上PC已經(jīng)飽和,手機(jī)也接近飽和,新的應(yīng)用如IOT等還相對(duì)較弱。在整個(gè)半導(dǎo)體業(yè)不景氣時(shí),巨額投資月產(chǎn)幾萬(wàn)片18英寸的晶圓廠,如何消化產(chǎn)能也是個(gè)很現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題。
也許,真的要等到摩爾定律走到物理極限和遍地都是機(jī)器人的時(shí)代,18英寸晶圓才能真正轉(zhuǎn)正。
結(jié)尾:
在這樣的行業(yè)形式下,中國(guó)的IDM、Fabless、Foundry都在從8英寸晶圓市場(chǎng)獲益,同時(shí)也是推動(dòng)該市場(chǎng)火熱的重要?jiǎng)恿Α?/p>
長(zhǎng)期來(lái)看,8英寸晶圓依然占據(jù)著有利的位置,尤其是在成本與技術(shù)成熟度方面,而異構(gòu)整合,以及新晶圓材料的導(dǎo)入,使8英寸晶圓可以擁有更好的定制化能力,發(fā)展前景是樂(lè)觀的。
責(zé)任編輯:gt
-
傳感器
+關(guān)注
關(guān)注
2542文章
50260瀏覽量
750145 -
電源管理
+關(guān)注
關(guān)注
115文章
6122瀏覽量
143955 -
晶圓
+關(guān)注
關(guān)注
52文章
4779瀏覽量
127573
發(fā)布評(píng)論請(qǐng)先 登錄
相關(guān)推薦
評(píng)論