[原创] 8英寸晶圆代工的无奈
2020-10-20
14:00:08
来源: 半导体行业观察
近期，8英寸晶圆代工产能紧张程度进一步加剧，市场已经全面开启涨价模式。
据悉，为了确保拿到足够的产能，不少IC设计厂商已经开始积极预定明年的产能，有的长单甚至下到了2021年第二季度。
有IC设计厂商表示，目前的晶圆代工产能非常紧张，交期延长了很多，以往的交期大概是两个月，而现阶段则达到了四个月。即使是这样的交期，依然在被疯抢，否则到时会有交不出货的巨大风险。这其中，尤以8英寸产能最为火爆，特别是在中国大陆市场，由于这里的IC设计企业数量众多，而大多数都是以90nm及以上的成熟制程工艺芯片为主，这些芯片主要采用8英寸晶圆代工生产，因此，虽然这些IC设计厂商个体体量不大，但由于总数量可观，因此形成了巨大的代工需求，为了抢到产能，上演着多种激烈、甚至是惨烈的竞争故事。
实际上，8英寸晶圆代工产能紧张程度已经持续了好几年，到目前形成了愈演愈烈之势。有这样的市场需求，各大晶圆代工厂，特别是全球排名靠前的那几家，也一直在扩充产能。
本周，外媒报道，针对8英寸产能供不应求的局面，全球排名第二的晶圆代工厂三星电子正考虑针对旗下的8英寸晶圆厂进行自动化扩建投资，以提高生产效率。
据悉，三星旗下的12英寸晶圆产线为全自动化生产，也就是在无尘室中借助架设在高处的运输系统移动晶圆盒。不过，8英寸晶圆盒仍由工作人员用搬运车运送。不仅是三星，其他晶圆代工企业也是这样操作的。
据韩媒报道，三星已经在部分8英寸晶圆厂的产线测试自动化运输设备，且获得了员工的好评。
这样的自动化升级，需要投入大量的资金，据三星估计，如果要在所有8英寸晶圆厂中导入自动化运输设备，可能需要约870万美元的附加投资。而且，这样的投资也是有风险的，因为即使花费了这么一大笔资金来改造老旧产线，能否产出与之匹配的效益，现在也不能下定论。不过，由于8英寸晶圆代工业务占据三星营收的比例较高，该公司仍在积极推进这一改造项目。
三星不是个例，近几年，包括台积电、联电、世界先进、中芯国际和华虹半导体在内的厂商，都在想各种办法扩充8英寸晶圆代工产能。
不只是现在，三星多年前就开始了8英寸产能的扩充。，除了积极对外争取先进制程订单外，其位于韩国Giheung的8英寸产线也将逐步对三星的晶圆代工营收做出贡献，以帮助该公司实现在2023年前拿下全球25%晶圆代工市场占有率之目标。
台积电于2018年12月宣布在台南厂区新建8英寸晶圆厂。这是2003年在上海松江8英寸厂成立后，台积电15年来第一次新建8英寸厂。一直以来，台积电将一些8英寸产能外包给了世界先进。
按照台积电的计划，新的8英寸厂将在2020年完工，并投入量产。该公司总裁魏哲家表示，新8英寸厂以满足客户特殊制程的需求为主，主要产品包括模拟芯片、传感器、驱动芯片及MOSFET等功率器件。而从应用层面可以看出，其生产的芯片以模拟的感测与电源、功率应用为主，这些正是目前IoT感测装置、电动车和节能设备所必需的芯片品类。
联电在今年第一季度的产能约为94万片，之后一直很紧张，与台积电类似，联电的产能也达到了极限，短时期内难以接收更多订单。最近几年，联电在大陆的产能扩充动作频频，特别是位于苏州的8英寸厂和舰，接单越来越多，据悉，和舰月产能已从前年的6.4万片，去年底达到7.7万片。
在刚刚过去的2020年第三季度，联电的运营表现非常抢眼，产能利用率逼近满载，单季营收达448.7亿元新台币，季增1.09%，略优于预期，创下历史新高。
在面板驱动IC、电源管理芯片等需求带动下，预估其第四季度8英寸晶圆代工价格将调涨5%，且这种产能吃紧情况将延续到明年。联电今天股价开高走高，盘中涨0.95元至31.6元。
世界先进2019年第四季度的8英寸晶圆产能约为63万片，今年第一季度增加到了约73万片，之后一直处于满载状态。对于世界先进来说，其8英寸晶圆代工订单中，尤以4K/8K大尺寸面板驱动IC的晶圆代工需求最为突出，电视面板PMIC晶圆代工订单也明显回温。
值得注意的是，世界先进向格芯（GlobalFoundries）买下的新加坡8英寸厂已正式投入运营，这也是该公司今年产能比去年第四季度有明显提升的重要原因。
力晶方面，虽然它既不是全球先进制程的主力，也非8英寸特种工艺的典型代表，该公司曾经是台湾地区最大的DRAM厂，过去曾大赚，也有大亏，2012年因DRAM价格下跌冲击，每股净值变成负数，那之后，该公司重新调整运营策略，转型为晶圆代工厂，除了替金士顿及晶豪科等代工DRAM外，也投入LCD驱动IC、电源管理IC、CMOS影像传感器等晶圆代工业务。
2013年，力晶转亏为盈，连续5年维持获利。截至2018上半年，该公司的产能仍供不应求。力晶实现了完美的转身，基于其多年的DRAM技术和制造功底，转型成晶圆代工厂以后，很快就实现了扭亏为盈，这也从一个侧面说明：彼时做存储器，以及具有成熟技术的晶圆代工厂是多么的吃香。
中芯国际和华虹半导体的8英寸晶圆产能利用率也都非常高，其中，中芯国际的超过了95%，而华虹半导体的则不低于97%。
由于中芯国际和华虹半导体的工艺以40nm以上的成熟制程节点为主，所以他们12英寸晶圆产能的比例并不高，都是以8英寸为主，特别是华虹半导体，该公司以提供特色工艺代工着称，这从其营收一目了然：华虹半导体2019年总营收为9.32亿美元，其中：上海三座8英寸厂的总营收为9.25亿美元。
中芯国际的8英寸产能也是满载状态，该公司计划在今年扩充8英寸产能，按照计划，在其天津、上海、深圳三个生产基地，预计每月增加3万片产能。
综上，在过去两年内，虽然8英寸晶圆代工产能十分紧张，但随着各大代工厂产能的扩充，这一状况有所缓解。市场看到了8英寸所具有的巨大应用空间，使得一些旧产能又恢复了生产，而全球多条新的8英寸产线也在建设或已投入生产。再有，厂商面对12英寸产线的投资更加理性，不再像前些年那么的疯狂。
然而，随着时间的推移和应用需求的爆发，特别是CIS传感器在2019年的爆发，对8英寸晶圆代工的产能需求量有了一个跳跃式地提升，使得各大厂商产能的扩充速度远低于市场需求的增长速度。另外，受到历史发展和各种客观因素的影响和限制，这种产能扩充的步伐也呈现出一种心有余而力不足的状态。原因主要有以下这些。
首先，是模拟芯片应用需求强劲，特别是随着物联网、5G及新能源汽车的逐步落地，对功率器件（以IGBT和MOSFET为主），以及CIS传感器、OLED面板驱动IC，以及TWS耳机蓝牙芯片的需求相当强劲，给了8英寸晶圆更多的商业机遇。
其次，8英寸晶圆代工产能与交期一直都比较紧张。主要晶圆代工厂的8英寸线产能普遍紧张，而且，大部分模拟、分立器件市场由IDM大厂把持，如英飞凌、德州仪器（TI）等，但因产能有限，这些IDM通常会将订单外包给Foundry厂代工，同时，在从6英寸转向8英寸过程中，部分IDM的主要产能专注于12英寸线，没有额外增添8英寸线，这样就不得不将8英寸产品外包。因此，大部分IDM扩产幅度比需求增长幅度低，外包的比例会越来越高，这样就加剧了代工厂订单供不应求的局面。
再有，相关设备供给不足（很多设备厂都已经不再出产8英寸晶圆加工设备了，因此，这些年全球、特别是中国大陆地区的二手8英寸晶圆设备很受欢迎）、8英寸硅片产量受限等，也都是形成整体市场产能吃紧的原因。
需求端的火爆与强劲增长，以及供给侧（硅片、晶圆代工产能和设备供给等）的不足，共同造就了最近两年8英寸晶圆市场供不应求的局面。而从目前及可预见未来的情况来看，这种状况还难以得到缓解。
不过，从另一层面来看，这种火热的市场行情显示出半导体业积极和具有活力的一面，能引起更多的关注，增加信心，可操作的空间也会更大。这些对于中国半导体产业来说不无裨益。
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