[原创] 中国大陆芯片代工的另一面
2019-12-25
14:00:03
来源: 半导体行业观察
因为逻辑芯片本身拥有极大的市场份额和市场知名度，所以对于这类产品的代工，很多读者都如数家珍。而在各大晶圆厂的科普下，大家对10nm、7nm和5nm等工艺也都有了基本的了解。这也让某些不明就里的人以为芯片代工就是只有这些工艺和企业。
但其实在芯片代工方面，还有很多其他不同的工艺和厂商。例如硅锗和SOI等就是其典型代表。另外，还有如MEMS、砷化镓等第三代半导体等工艺也是市场关注的热点。尤其是在即将到来的物联网和5G时代，这些新工艺的关注度正在升温。
所谓MEMS，就是Micro-ElectroMechanical System，也就是微机电系统。这是一种可批量制作的，能将微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、直至接口、通信和电源等集成于一块或多块芯片上的微型器件或系统。如果将这种工艺用来制造传感器、执行器或者微结构，可带来微型化、集成化、智能化、成本低、效能高、产能高和良品率高等优势。
这就吸引传感器厂商转投到这个市场，而随着物联网市场的成长，MEMS传感器的热度日益上升。
和逻辑芯片一样，MEMS芯片的生产也分为两种模式，一种是如博世这样的自己设计自己生产的IDM；另一种就是没有工厂的MEMS传感器芯片公司，他们设计出来的产品最后交付给相关的MEMS代工企业代为生产。值得一提的是，除了那些纯晶圆代工厂外，类似ST等IDM也会对外提供MEMS代工服务。因为物联网的推动，MEMS市场正在快速增长。据MarketsandMarkets预测，到2022年物联网传感器市场将达384.1亿美元。这就吸引了众多本土厂商进入这个市场，其中大部分都是使用代工厂的产线来制造产品。而纵观这个市场，如下图所示，欧洲的ST、加拿大的Teledyne DALSA和日本的索尼位居前三位，排名第四的则是被国内耐威科技收购的Silex Microsysytems，这也是国内最领先的MEMS代工厂。
全球领先的MEMS代工企业（source：Yole）
2000年于瑞典成立的Silex Microsystems一度是世界上最大的MEMS代工厂，公司拥有8英寸与6英寸两条独立的MEMS生产线，在加速度计、陀螺仪和其他微型传感器技术方面有深厚的积累。据微信公众号MEMS的报道，Silex Microsystems的客户涵盖工业、汽车、生物医疗、通讯、消费电子等多个领域，公司对MEMS制造工艺技术也有很深厚的积累。而在收购了之后，耐威科技也开始在国内布局八英寸的MEMS代工产线。
据天风电子在今年12月初的报告显示，耐威科技北京“8英寸MEMS国际代工线建设项目”将在2020年投产，6年后达到稳定期。目前计划实现每月 1 万片产能，预计满产后可增加营业收入7-8 亿，未来有望实现每月 3 万片产能。北京产线建设完成后，赛莱克斯北京将与瑞典Silex形成优势互补。这条产线也将为本土的MEMS传感器企业提供重要的支持。大基金最近对耐威这条产线的定增，也可以看到国内对他们这条八寸线的期望和信心。
除了耐威的Silex Microsystems之外，其实国内的中芯国际也是MEMS代工市场的另一个重要玩家。
除了MEMS传感器代工，化合物半导体代工则是国内这几年又一冉冉升起的 “新星”，而这是在智能手机、5G和新能源汽车等热门应用的推动下成长起来的市场。
从概念上看，化合物包括砷化镓（GaAs）、氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）等。这些材料因为其独特的特性，在通信和功率器件市场拥有领先的优势，也被越来越多的器件和产品所采用。以砷化镓为例，作为一种典型的，拥有高频、抗辐射和耐高温特性的化合物半导体，它在过去多年里一直是射频PA和Switch的主流材料，市场规模也接近百亿美元。
而在进入了 5G时代，拥有禁带宽度大、击穿电场高、饱和电子速率大、热导率高、化学性质稳定和抗辐射能力强等优势的氮化镓就成为射频器件材料追逐的目标，这就带动了包括代工在内的化合物半导体市场的成长。
Yole方面表示，2017年全球用于PA的GaAs 器件市场规模达到80-90亿美元，而这个数字在未来两年将会正式突破百亿美元。而来到GaN射频方面，Yole数据显示，这个市场到2023年将增长至13亿美元，复合增速为22.9%。而在2017年，这个市场的总值只有3.8亿美元，另外还有一些化合物半导体功率器件，可以明显看到，这是一个快速成长的市场。
和MEMS传感器以及很多芯片一样，化合物半导体市场也存在IDM和晶圆代工厂两种模式，其中后者的市场主要被中国台湾的稳懋、宏捷科和全新这些企业拿下。
成立于1999年稳懋半导体在2003年曾经一度面临倒闭，但在公司领导层的苦心经营下，稳懋在2010年已成为全球第一大砷化镓晶圆代工厂。他们在砷化镓产业中居独一无二的地位。资料显示，如果计算所有IDM公司与委外加工的PA供应量，稳懋半导体出货量占全世界生产量超过20%，但是 如果只计算砷化镓晶圆代工市场，稳懋的市占率更高达62%。在这个市场还有另两个大家就是宏捷科和全新，他们同时也还在最近因为3D人脸识别而火起来的VCSEL上面有布局。
同样的，在这些市场也鲜有本土厂商的身影，而包括士兰微和三安集成等多个企业也加快了在化合物半导体的布局。
据报道，日前，士兰微旗下的化合物半导体生产线项目主体厂房也即将进入竣工验收阶段，公司的氮化镓和砷化镓芯片也都通线点亮。资料显示，该项目总投资 50 亿元，建设4/6 英寸兼容先进化合物半导体器件生产线，主要产品包括下一代光通讯模块芯片、5G与射频相关模块、高端LED芯片等产品。项目分两期实施，其中，项目一期投资 20 亿元，2019 年底投产，2021 年达产；项目二期投资 30 亿元，计划 2021 年启动，2024 年达产。
来到三安集成方面，据国信证券的报道披露，从2014年5月起，三安光电延伸其Ⅲ-Ⅴ
族化合物(LED 用砷化镓及氮化镓芯片)的生产经验，正式涉足化合物晶圆制造的代工服务，并同期成立了厦门三安集成公司，并实施建设 30 万片/年砷化镓（GaAs）和 6 万片/年氮化镓(GaN) 外延片生产线。次年十月，三安集成就开始了实施相关的器件试产。2018 年 12 月，三安集成又宣布推出国内第一家 6 英寸 SiC 晶圆代工制程。
因为这些大厂商过往都对LED芯片等相关产品有深入的研究，也对MOCVD等有深刻的了解，这可以给他们在化合物半导体市场开拓提供重要的支撑。
从过去两年美国不按常理出牌看来，尽力发展本土的供应链已经成为了产业共识，在晶圆代工这个领域，更是迫在眉睫，因为只有这样才能在迫不得已的情况下保证国内的供应链安全。而在逻辑芯片和模拟芯片代工方面，国内已经取得了不错的成绩，且最近两年也发展迅速，但之前在MEMS和化合物方面，还没有太多建树。
展望这次的投入能给国内芯片代工带来一些强而有力的补充。
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