三星和台积电:决战8英寸晶圆代工

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。

你追我赶

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。

产能扩充的无奈

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。

结语

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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