8英寸晶圓產(chǎn)能吃緊的原因有哪些？

近些年，全球半導(dǎo)體業(yè)都在興建12英寸晶圓廠，新項(xiàng)目不斷涌現(xiàn)，這使得8英寸晶圓產(chǎn)線的比重不斷降低。然而，這并沒有削弱8英寸的存在感，相反，在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，全球8英寸晶圓產(chǎn)能都處于短缺狀態(tài)，且很難找到解決辦法。

遠(yuǎn)的不說，就從2017年談起吧。

彼時(shí)，全球8英寸晶圓代工產(chǎn)能利用率逼近100%，而產(chǎn)能拓展?jié)摿τ邢蓿艽擞绊?，與2017年相比，2018年同期主要元器件的交貨時(shí)間明顯延長(zhǎng)，模擬器件、傳感器、分立器件和32位MCU等交貨時(shí)間均增加，最緊張的交貨時(shí)間延長(zhǎng)至40~50周。

digitimes的數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)主要晶圓代工產(chǎn)能利用率不斷增長(zhǎng)，截至2018年6月，產(chǎn)能利用率為94.7%，同比增長(zhǎng)了1.3%。當(dāng)時(shí)，臺(tái)灣地區(qū)主要晶圓代工廠8英寸線產(chǎn)能約為1100~1200 千片/月。

大部分模擬、分立器件市場(chǎng)由IDM大廠把持，如英飛凌、德州儀器（TI）等，部分IDM的產(chǎn)能擴(kuò)充專注于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(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，外包的比例就越來越高，這樣就加劇了晶圓代工廠訂單供不應(yīng)求的局面。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，在2017 年，8英寸晶圓代工主力華虹半導(dǎo)體的8英寸晶圓產(chǎn)能為168K/月，中芯國(guó)際的產(chǎn)能為234K/月，占總產(chǎn)能的比例超過40%。

而臺(tái)積電的8英寸晶圓代工產(chǎn)能占其總產(chǎn)能的比例約為14%；聯(lián)電的8英寸晶圓代工產(chǎn)能同樣供不應(yīng)求，并開啟了一次性漲價(jià)。此外，聯(lián)電在中國(guó)大陸的8英寸廠——和艦——也啟動(dòng)了大規(guī)模擴(kuò)產(chǎn)，幅度達(dá)15%。

2017和2018年，全球呈現(xiàn)缺貨潮，特別是存儲(chǔ)器，與此同時(shí)，8英寸晶圓廠產(chǎn)能總體供不應(yīng)求。

進(jìn)入2019年以后，全產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)供過于求，特別是存儲(chǔ)器，同時(shí)，8英寸晶圓產(chǎn)能供不應(yīng)求的局面也得到了一定程度的緩解。

在經(jīng)歷了2019上半年全行業(yè)的低迷之后，全球半導(dǎo)體在2019下半年開始回暖，而8英寸晶圓產(chǎn)能利用率也逐漸提升。進(jìn)入2020年以后，雖然有疫情的影響，但未能阻擋市場(chǎng)對(duì)8英寸晶圓產(chǎn)能需求的提升，再一次出現(xiàn)全球性產(chǎn)能緊張狀況。

而促使這一局面出現(xiàn)的首要原因是相關(guān)“爆款”芯片需求量暴漲。2018年那一波的典型代表是功率器件，而2020年那一波爆款芯片則是CIS，以及ToF和TWS芯片。這幾種芯片在2019年就已經(jīng)非?；鸨?，市場(chǎng)需求量大增，而這一發(fā)展態(tài)勢(shì)也延續(xù)到了2020年。

CIS的爆發(fā)主要得益于多攝像頭手機(jī)的涌現(xiàn)。2019年，隨著上游晶圓產(chǎn)能愈發(fā)緊張，CIS芯片的供貨缺口進(jìn)一步加大，分辨率5M及以下的CIS出現(xiàn)了兩次大規(guī)模漲價(jià)，漲價(jià)的廠商大都分布在中國(guó)大陸地區(qū)。同時(shí)，全球三大CIS廠商索尼、三星和北京豪威（OmniVision）的供貨一直都非常緊張，索尼不得不將部分訂單交由臺(tái)積電生產(chǎn)，這種形勢(shì)給晶圓代工廠帶來了更多商機(jī)，臺(tái)積電相當(dāng)一部分8英寸晶圓代工產(chǎn)能都給了豪威，而為了接單索尼，臺(tái)積電還在增加投資建廠、采購(gòu)設(shè)備，專門用于應(yīng)對(duì)索尼的CIS訂單。此外，中芯國(guó)際和華力微電子也收獲不少，特別是來自豪威的訂單。

與此同時(shí)，手機(jī)開始搭配3D感測(cè)功能ToF，而CIS是ToF的必需元器件，導(dǎo)致市場(chǎng)對(duì)CIS的需求量大漲。

除了CIS，市場(chǎng)對(duì)TWS芯片的需求也非常強(qiáng)勁，與此同時(shí)，在顯示面板方面，AMOLED和TDDI的普及，催生了市場(chǎng)對(duì)NOR Flash需求的提升。這樣，TWS、AMOLED驅(qū)動(dòng)、TDDI芯片，以及NOR Flash存儲(chǔ)器在同一時(shí)間段內(nèi)爆發(fā)，這些都給8英寸晶圓產(chǎn)能帶來了極大的壓力。

進(jìn)入2021年以后，市場(chǎng)對(duì)8英寸晶圓產(chǎn)能的需求量又出現(xiàn)了跳躍式的提升，使得各大廠商產(chǎn)能的擴(kuò)充速度遠(yuǎn)低于市場(chǎng)需求的增長(zhǎng)速度。在這種情況下，市場(chǎng)全面開啟漲價(jià)模式。

早在2020年，為了確保拿到足夠的產(chǎn)能，不少IC設(shè)計(jì)廠商積極預(yù)定2021年的產(chǎn)能，有的長(zhǎng)單甚至下到了2021年第二季度。

當(dāng)時(shí)，有IC設(shè)計(jì)廠商表示，晶圓代工產(chǎn)能非常緊張，交期延長(zhǎng)了很多，以往的交期大概是兩個(gè)月，而那個(gè)階段達(dá)到了四個(gè)月。即使是這樣的交期，依然在被瘋搶，不搶的話，會(huì)有交不出貨的巨大風(fēng)險(xiǎn)。這其中，以8英寸晶圓產(chǎn)能最為火爆，特別是在中國(guó)大陸市場(chǎng)，由于這里的IC設(shè)計(jì)企業(yè)數(shù)量眾多，而大多數(shù)都是以90nm及以上的成熟制程工藝芯片為主，這些芯片主要采用8英寸晶圓代工生產(chǎn)，雖然這些IC設(shè)計(jì)廠商個(gè)體體量不大，但由于總數(shù)量可觀，因此形成了巨大的代工需求，為了搶到產(chǎn)能，上演著多種激烈、甚至是慘烈的競(jìng)爭(zhēng)故事。

8英寸晶圓產(chǎn)能供不應(yīng)求的局面一直持續(xù)到2022下半年。

8英寸晶圓產(chǎn)能吃緊的原因

在過去幾年里，8英寸晶圓產(chǎn)能吃緊，主要有以下幾個(gè)原因。

一、應(yīng)用需求驅(qū)動(dòng)。在應(yīng)用端，對(duì)8英寸晶圓代工的強(qiáng)勁需求主要來源于功率器件、電源管理IC、影像傳感器、指紋識(shí)別芯片和顯示驅(qū)動(dòng)IC等。由于模擬/分立器件擁有成熟制程+特種工藝的特性，因此，這些產(chǎn)品絕大多數(shù)會(huì)采用8英寸或6英寸線生產(chǎn)。

特別是功率器件，近些年，市場(chǎng)對(duì)它的需求相當(dāng)強(qiáng)勁，這給8英寸晶圓產(chǎn)線帶來了更多商業(yè)機(jī)遇。

據(jù)IC insights統(tǒng)計(jì)，在功率器件年出貨量方面，2016~2021的年復(fù)合增長(zhǎng)率為5.2%。2017年，功率分立器件銷售額同比增長(zhǎng)10.4%。受益于汽車和工業(yè)應(yīng)用驅(qū)動(dòng)，當(dāng)時(shí)預(yù)計(jì)未來3年功率分立器件市場(chǎng)將保持5%左右的增速。

汽車電子和工業(yè)應(yīng)用對(duì)功率器件的需求大于供給導(dǎo)致漲價(jià)，而功率器件對(duì)8英寸晶圓產(chǎn)能的需求大于供給，導(dǎo)致8英寸晶圓漲價(jià)。

二、設(shè)備供給不足。市場(chǎng)對(duì)8英寸晶圓廠使用的設(shè)備供應(yīng)不足，也是導(dǎo)致產(chǎn)能吃緊的一個(gè)重要原因。

由于多數(shù)8英寸晶圓代工建廠時(shí)間較早，運(yùn)行時(shí)間大多長(zhǎng)達(dá)10年以上，部分設(shè)備太老舊或難以修復(fù)，同時(shí)，由于當(dāng)前12英寸晶圓代工廠資本支出規(guī)模巨大，部分廠商停止了8英寸晶圓產(chǎn)線，使得相關(guān)設(shè)備供應(yīng)商缺乏研發(fā)和生產(chǎn)相關(guān)設(shè)備的積極性。

近幾年，8英寸晶圓代工產(chǎn)能擴(kuò)充所需要的設(shè)備主要來自二手市場(chǎng)，其中，蝕刻機(jī)、***、測(cè)量設(shè)備最為搶手，從8英寸向12英寸升級(jí)的存儲(chǔ)器廠商為這一市場(chǎng)貢獻(xiàn)了很多，如三星和海力士。不過，總體來看，二手設(shè)備市場(chǎng)資源有限，呈現(xiàn)出逐漸枯竭的態(tài)勢(shì)。

這一點(diǎn)在中國(guó)大陸市場(chǎng)體現(xiàn)得尤為突出，二手設(shè)備非常強(qiáng)手，已經(jīng)形成了一條產(chǎn)業(yè)鏈，近幾年，多家晶圓廠都想盡辦法通過各種渠道引進(jìn)8英寸晶圓加工設(shè)備，這其中比較有代表性的是青島芯恩，引進(jìn)了一大批來自日本的二手設(shè)備，并請(qǐng)到日本的頂級(jí)設(shè)備專家進(jìn)行修復(fù)和指導(dǎo)使用。?

三、8英寸晶圓代工產(chǎn)線減少。據(jù)統(tǒng)計(jì)，從2008到2016年，有37座8英寸晶圓代工廠關(guān)閉，同時(shí)有15座廠從8英寸轉(zhuǎn)換為12英寸，截至2016年，全球8英寸晶圓代工廠已減少至180座。不過，從2016年開始，8英寸晶圓廠關(guān)閉的速度開始減緩，但減少的趨勢(shì)沒有變。

傳統(tǒng)IDM正在縮減8英寸晶圓產(chǎn)線規(guī)模，將更多資源投入到12英寸產(chǎn)線的建設(shè)和完善上面，這主要是因?yàn)槭袌?chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越加激烈，而對(duì)于IDM來說，8英寸產(chǎn)線的投入產(chǎn)出比越來越低，大規(guī)模運(yùn)營(yíng)這些產(chǎn)線的積極性已經(jīng)不高了，除了保留一部分必需的8英寸晶圓產(chǎn)線外，像TI和ADI這樣的老牌模擬芯片巨頭，可以將越來越多的8英寸晶圓加工任務(wù)外包給代工廠，而它們自己主攻12英寸產(chǎn)線。這樣，客觀上減少了8英寸晶圓產(chǎn)能。

晶圓尺寸越大，可利用效率越高。12英寸晶圓擁有較大的使用面積，得以達(dá)到效率優(yōu)化，相對(duì)于8英寸晶圓而言，12英寸的可使用面積超過兩倍。

近些年，TI一直在穩(wěn)步提升其12英寸晶圓模擬芯片的產(chǎn)量，以削減成本并提高生產(chǎn)效率。TI表示，12英寸晶圓廠的產(chǎn)量比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手使用的8英寸晶圓生產(chǎn)的芯片便宜40％。此外，對(duì)于模擬用途，12英寸晶圓廠的投資回報(bào)率可能更高，因?yàn)樗梢允褂?0-30年。

當(dāng)然，8英寸晶圓產(chǎn)能吃緊的原因不止以上這三點(diǎn)，其它就不在此贅述了。

產(chǎn)能過剩時(shí)刻到來

半導(dǎo)體行業(yè)存在明顯的周期性，不可能永遠(yuǎn)興盛，也不可能永遠(yuǎn)衰弱。8英寸晶圓產(chǎn)能不足的局面已經(jīng)持續(xù)多年，但不可能永遠(yuǎn)持續(xù)下去。

2020年，SEMI就曾示警，在各大廠商積極擴(kuò)產(chǎn)的情況下，8英寸晶圓產(chǎn)能可能會(huì)出現(xiàn)過剩的局面，尤其是在中國(guó)大陸地區(qū)，日本市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)野村也給出了類似的意見，他們認(rèn)為當(dāng)時(shí)功率器件等模擬芯片的市場(chǎng)需求正在放緩，再加上庫(kù)存的調(diào)整，8英寸晶圓產(chǎn)能需求正在下降。

從2022年第四季度開始，8英寸晶圓產(chǎn)能需求就出現(xiàn)松動(dòng)跡象。進(jìn)入2023年以后，隨著芯片在全球范圍內(nèi)供過于求，各種成熟制程模擬芯片也未能幸免，導(dǎo)致8英寸晶圓產(chǎn)能出現(xiàn)過剩局面。

2月，業(yè)界傳出消息，三星電子舍棄了部分8英寸晶圓產(chǎn)線的成熟制程產(chǎn)能，以將更多資源用在以3nm為代表的先進(jìn)制程產(chǎn)線上，不過，三星表示此消息為謠傳，不過，三星8英寸晶圓產(chǎn)能利用率大幅下滑是不可辯駁的，同時(shí)，三星電子12英寸晶圓代工平均開工率也下降到了70%左右。

東部高科（DB HiTek）的8英寸晶圓代工平均開工率下降到60%-70%，部分8英寸產(chǎn)線開工率跌至50%，與2022上半年接近滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的情形形成鮮明對(duì)比。

終端市場(chǎng)需求疲軟導(dǎo)致全球晶圓代工產(chǎn)能利用率普遍下滑，這一波沖擊對(duì)格芯、DB HiTek、Key Foundry、SK Hynix IC、力積電等8英寸晶圓代工廠影響較大，一些廠商的開工率已經(jīng)跌至50%。

隨著產(chǎn)能利用率下降，為保證訂單量，降價(jià)是必然的選擇，上述的這些廠商紛紛開始降價(jià)。?

在這種情況下，成熟制程大廠聯(lián)電也快要降價(jià)了。

不過，業(yè)界普遍認(rèn)為，這一波下行周期不會(huì)持續(xù)太長(zhǎng)時(shí)間，樂觀的認(rèn)為2023下半年，謹(jǐn)慎一些的認(rèn)為2024年開始，全球芯片市場(chǎng)需求將會(huì)復(fù)蘇。到那時(shí)，8英寸晶圓產(chǎn)能利用率會(huì)逐步恢復(fù)。只是不知道，2019-2021年那一波成熟制程芯片需求爆發(fā)式增長(zhǎng)的輝煌能否重現(xiàn)。

編輯：黃飛

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