大硅片缺貨至今無(wú)解,半導(dǎo)體業(yè)史上最嚴(yán)峻缺貨潮已經(jīng)來(lái)襲

全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈彌漫一股“萬(wàn)物皆缺”氣氛，這一波比特幣、人工智能帶動(dòng)的高端芯片熱潮，迫使臺(tái)積電、三星對(duì)外釋出高端 28/16/14/10 納米的光掩模訂單，加上國(guó)內(nèi)有接近 30 座的新晶圓廠在建，近幾個(gè)月連光掩模都罕見(jiàn)傳出缺貨聲浪，再加上先前大硅片的缺貨狀況至今無(wú)解，全球半導(dǎo)體業(yè)史上最嚴(yán)峻的缺貨潮已然來(lái)襲！

中國(guó)在這一波集成電路產(chǎn)業(yè)政策和發(fā)展基金的帶動(dòng)下，高端晶圓代工、成熟工藝技術(shù)、 3D NAND 技術(shù)、 DRAM 技術(shù)陸續(xù)落地，這樣的大規(guī)模崛起，已經(jīng)在全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)掀起巨浪，更讓整個(gè)供應(yīng)鏈陷入極度吃緊。

從半導(dǎo)體 12 寸大硅片缺貨時(shí)程將拉長(zhǎng)至 5 年之久，連帶使得 8 寸硅片也供貨吃緊，半導(dǎo)體設(shè)備交期延長(zhǎng)，且部分關(guān)鍵設(shè)備供貨不足，現(xiàn)在連高端的光掩模也罕見(jiàn)傳出供應(yīng)吃緊，連臺(tái)積電、三星都啟動(dòng)委外釋單。

光掩模進(jìn)入 7 納米制程，成本是 28 納米十倍，為芯片公司高筑競(jìng)爭(zhēng)門檻

光掩模是半導(dǎo)體制程中，非常關(guān)鍵的一環(huán)。光掩模一般也稱光罩，是半導(dǎo)體、液晶顯示器在制造過(guò)程中，轉(zhuǎn)移電路圖形“底片”的高精密工具。

IC 制造的第一個(gè)步驟就是把光掩模上的電路圖轉(zhuǎn)移到晶圓上，它的過(guò)程和傳統(tǒng)相片的制造過(guò)程非常類似。

光掩模是將電腦所設(shè)計(jì)的半導(dǎo)體設(shè)計(jì)回路圖，通過(guò)光刻制版工藝，將半導(dǎo)體客戶需要的微米和納米級(jí)的精細(xì)圖案制成掩模版，是電路圖寫在半導(dǎo)體晶圓之前，最先被呈現(xiàn)的半導(dǎo)體零件，這原理就好像是利用底片洗出數(shù)千張的照片，透過(guò)光掩模，也能在眾多的晶圓上寫出半導(dǎo)體回路。

光掩模的準(zhǔn)確度和細(xì)致度，直接攸關(guān)半導(dǎo)體芯片的品質(zhì)，且光掩模版不象是標(biāo)準(zhǔn)化的量產(chǎn)晶圓，一次生產(chǎn)幾百、幾千片都是長(zhǎng)得一樣的晶圓。因?yàn)橐惶坠庋谀？赡苤挥?30 片，但每一片的圖案都不一樣，每一片都是定制化的，因此，很多人會(huì)說(shuō)，光掩模是半導(dǎo)體技術(shù)判定的重要關(guān)鍵。

由于光掩模在半導(dǎo)體制造的角色上如此關(guān)鍵，隨著半導(dǎo)體工藝從 28 納米、14/16 納米再到 7 納米，光掩模的成本大幅上漲，這攸關(guān)一家芯片設(shè)計(jì)公司有無(wú)開發(fā)一顆 7 納米高端工藝芯片的能力。

以 28 納米工藝節(jié)點(diǎn)為例，芯片設(shè)計(jì)公司要開一套 28 納米的光掩模，成本約 100 萬(wàn)美元，但進(jìn)展到 7 納米工藝技術(shù)，成本大幅墊高到將近 1，000 萬(wàn)美元。單是光掩模的成本就如此高，試想，有多少芯片公司有能力轉(zhuǎn)進(jìn) 7 納米工藝節(jié)點(diǎn)，這演變成 7 納米大戰(zhàn)，不單考驗(yàn)芯片公司的技術(shù)，資本競(jìng)爭(zhēng)的門檻也很難跨越！

中國(guó)也有國(guó)產(chǎn)的光掩模供應(yīng)商，但多數(shù)停留在八寸晶圓和低端工藝技術(shù)，因?yàn)楣庋谀．a(chǎn)業(yè)的設(shè)備機(jī)臺(tái)投資和晶圓廠一樣，是十分龐大的，在高端技術(shù)上，多是由外商主導(dǎo)。

全球三大光掩模供應(yīng)商齊聚中國(guó)搶占半導(dǎo)體崛起浪潮，日本凸板搶先出招

受惠半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)政策和資金涌入，全球三大光掩模供應(yīng)商都摩拳擦掌將中國(guó)半導(dǎo)體崛起視為巨大商機(jī)，日本凸版印刷 Toppan 搶先出招，6 月 22 日將齊聚產(chǎn)業(yè)上、下游，在上海舉行中國(guó)首屆的“2018 凸版光掩模技術(shù)論壇”。

全球光掩模產(chǎn)業(yè)生態(tài)分為半導(dǎo)體廠附屬的光掩模部門，以及獨(dú)立型光掩模供應(yīng)商兩大類，兩者比重約 65% 和 35%，象是半導(dǎo)體大廠英特爾、臺(tái)積電、三星、中芯國(guó)際內(nèi)部都有附屬的光掩模部門，而獨(dú)立型的光掩模供應(yīng)商主要來(lái)自于美日兩國(guó)，全球三大供應(yīng)商分別為日本凸板 Toppan 、大日本印刷 DNP 、美國(guó) Photronics Inc。

其他還有一些中小型光罩廠如日本豪雅 Hoya、日本 SK-Electronics 等，中國(guó)也有自己的光掩模廠，如無(wú)錫中微掩膜、深圳清溢光電、***光罩，以及中國(guó)科學(xué)院微電子中心等。

今年以來(lái)人工智能芯片、比特幣挖礦芯片帶動(dòng)高端半導(dǎo)體工藝需求，高端光掩模已傳出產(chǎn)能不足聲浪，臺(tái)積電今年也開始增加光掩模的資本支出。

同時(shí)，三星和臺(tái)積電也同步啟動(dòng)委外釋單的策略，主要以高端工藝為主，包括 28 納米、16 納米、14 納米、10 納米工藝技術(shù)，陸續(xù)找尋獨(dú)立型的光掩模供應(yīng)商支持。

英特爾、臺(tái)積電、三星陸續(xù)轉(zhuǎn)進(jìn) 10 納米、7 納米工藝技術(shù)，這些高端技術(shù)對(duì)于曝光率的要求大幅提升，需要用到二重曝光和三重曝光技術(shù)。不單是曝光時(shí)間拉長(zhǎng)，精準(zhǔn)度更是提升，即使這些大廠增加機(jī)臺(tái)設(shè)備，仍是無(wú)法滿足高端工藝對(duì)于光掩模技術(shù)需求的大幅增加，因此陸續(xù)啟動(dòng)委外釋單。

業(yè)界傳出，美國(guó)光掩模大廠 Photronics 接獲臺(tái)積電的光掩模委外釋單，與臺(tái)積電簽下兩年的供應(yīng)長(zhǎng)約。日本凸板 Toppan 受惠于三星的高端光掩模產(chǎn)能吃緊，因此調(diào)整自制和外購(gòu)的光掩模的比重，擴(kuò)大外購(gòu)比例，因此日本凸板 Toppan 也接獲三星的擴(kuò)大委外釋單。

根據(jù)國(guó)際半導(dǎo)體協(xié)會(huì) SEMI 統(tǒng)計(jì)，2017 年全球光掩模市場(chǎng)以 37.5 億美元?jiǎng)?chuàng)下歷史新高，預(yù)計(jì) 2019 年將超越 40 億美元大關(guān)。而全球最大的光掩模市場(chǎng)是***地區(qū)，其次是韓國(guó)，而中國(guó)大陸在全球光掩模市場(chǎng)的份額現(xiàn)約個(gè)位數(shù)，市場(chǎng)預(yù)期在 2020 年有機(jī)會(huì)挑戰(zhàn) 20% 份額。

目前國(guó)內(nèi)有自制光掩模技術(shù)能力的半導(dǎo)體大廠并不多，中芯國(guó)際算是少數(shù)之一，但傳出在 14 納米工藝以下，基于曝光技術(shù)需求量擴(kuò)大、時(shí)間拉長(zhǎng)、精準(zhǔn)度更高等考慮，也開始與獨(dú)立型的光掩模供應(yīng)商合作。

國(guó)內(nèi)也有不少的光掩模供應(yīng)商，像是無(wú)錫中微掩膜、深圳清溢光電、無(wú)錫華潤(rùn)微電子等，但多半以 0.18 納米以上工藝技術(shù)為主，高端工藝仍是掌握在美日大廠手上。

百年企業(yè)日本凸板，計(jì)劃將 28 納米、14 納米高端光掩模技術(shù)轉(zhuǎn)至上海廠

美日光掩模大廠為了插旗國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體商機(jī)，也開始將部分高端技術(shù)移至國(guó)內(nèi)生產(chǎn)，因此國(guó)內(nèi)的光掩模技術(shù)已經(jīng)從 90 納米、65 納米、 40 納米逐漸朝 28 納米和 14 納米升級(jí)。

日本凸板 Toppan 將 于 6 月 22 日舉行中國(guó)首屆的技術(shù)論壇，以“中國(guó)芯，凸版情”為主題，舉行“2018 凸版光掩模技術(shù)論壇”，強(qiáng)勢(shì)插旗中國(guó)半導(dǎo)體的企圖心強(qiáng)烈。

日本凸版印刷 Toppan 成立于 1900 年，是一家百年企業(yè)，以印刷技術(shù)起家，在 1961 年跨入光掩模解決方案市場(chǎng)，開啟半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的布局。

日本凸版印刷 Toppan 已經(jīng)計(jì)劃將高端的光掩模生產(chǎn)線在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)。目前凸版印刷在上海的生產(chǎn)線以 90 納米的光掩模技術(shù)為主，今年將導(dǎo)入 65 納米工藝技術(shù)，同時(shí)啟動(dòng) 28 和 14 納米光掩模技術(shù)的生產(chǎn)線，這會(huì)是中國(guó)當(dāng)?shù)毓庋谀＜夹g(shù)的最先進(jìn)制程。

日本凸版印刷 Toppan 在全球有多個(gè)生產(chǎn)據(jù)點(diǎn)，包括日本 Asaka 進(jìn)行 7 納米技術(shù)的開發(fā)，以及德國(guó) Dresden 、***地區(qū)等，同時(shí)，根據(jù)公司也根據(jù)技術(shù)藍(lán)圖的前進(jìn)，今年將投入 5 納米高端工藝技術(shù)的開發(fā)。

此外，日本凸版印刷 Toppan 也和 GlobalFoundries 在德國(guó) Dresden 成立先進(jìn)光掩模技術(shù)中心，此為一合資公司 （Advanced Mask Technology Center；AMTC）。

由于這一波中國(guó)半導(dǎo)體大規(guī)模崛起，積極插旗卡位的還有大日本印刷 DNP 和美商 Photronics 去年宣布在廈門合資成立美日豐創(chuàng)光罩，引進(jìn) 40/28 納米制程，計(jì)劃五年內(nèi)投資 1.6 億美元，主要客戶是晶圓代工大廠廈門聯(lián)芯，日前聯(lián)芯也正式引進(jìn) 28 納米制程工藝。

國(guó)內(nèi)近 30 座新晶圓廠陸續(xù)啟動(dòng)，考驗(yàn)全球半導(dǎo)體原物料供應(yīng)

這一波無(wú)論是光掩?；蚴谴蠊杵必?，背后都是反應(yīng)半導(dǎo)體三強(qiáng)英特爾、臺(tái)積電、三星近幾年來(lái)拼命蓋新廠并轉(zhuǎn)進(jìn)高端技術(shù)，牢牢卡住半導(dǎo)體供應(yīng)鏈主要的原物料供應(yīng)。

再者，是中國(guó)未來(lái)幾年有接近 30 座晶圓廠落成，像是地產(chǎn)業(yè)恒大、碧桂園，或是家電業(yè)格力都投身半導(dǎo)體行業(yè)，突然涌至的大規(guī)模需求，會(huì)是半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的巨大商機(jī)。

業(yè)界認(rèn)為，這一波的新晶圓廠熱潮中，真正有機(jī)會(huì)進(jìn)入量產(chǎn)的以中芯國(guó)際、華虹半導(dǎo)體、華力微電子等主流的晶圓代工廠，以及紫光旗下的長(zhǎng)江存儲(chǔ)、福建晉華、合肥睿力等存儲(chǔ)器供應(yīng)商為主，尤其不少新進(jìn)的半導(dǎo)體廠，為了確保未來(lái)大硅片供貨無(wú)慮，都提出加價(jià) 30% 來(lái)確保大硅片貨源。

然而一些新蓋的晶圓廠如果沒(méi)有關(guān)鍵技術(shù)、核心原物料的支持，攸關(guān)未來(lái)這些新建的晶圓廠是否有能力進(jìn)入實(shí)質(zhì)量產(chǎn)，如果蓋好的晶圓廠無(wú)法進(jìn)入量產(chǎn)，未來(lái)會(huì)有一波大量的無(wú)效產(chǎn)能問(wèn)題涌現(xiàn)。而以目前半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈幾乎呈現(xiàn)“萬(wàn)物皆缺”的狀況，顯然將會(huì)對(duì)于整體國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來(lái)更大的考驗(yàn)。不只是晶圓廠，包括芯片產(chǎn)業(yè)的流片生產(chǎn)也可能會(huì)因?yàn)楣庋谀Ｈ必泦?wèn)題而受到影響。

但不可諱言的是，以目前國(guó)內(nèi)到處都在蓋晶圓廠的狀況來(lái)看，這一次的半導(dǎo)體供應(yīng)鏈破天荒大缺貨，卻也是一個(gè)來(lái)的早不如來(lái)得巧的提醒，畢竟，以半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)完整健全發(fā)展的角度來(lái)看，蓋廠、發(fā)展技術(shù)、尋求人才、開拓業(yè)務(wù)都是重點(diǎn)，但在供應(yīng)鏈管理，對(duì)于半導(dǎo)體廠商而言，更是重中之重，在當(dāng)前半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈原料與器件設(shè)備供貨緊俏的情勢(shì)中，不可諱言，能控制貨源、拿到貨源的，就是贏家，也因此，對(duì)于新加入市場(chǎng)的國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體廠商而言，這或許正是一個(gè)磨練提升自身供應(yīng)鏈管理能力的最好機(jī)會(huì)。

在四面八方的資金涌入下，中國(guó)半導(dǎo)體已經(jīng)成了全民運(yùn)動(dòng)，但仍是要回歸理性看待，蓋晶圓廠是發(fā)展半導(dǎo)體最容易的一環(huán)，然未來(lái)技術(shù)、機(jī)臺(tái)設(shè)備、原物料、關(guān)鍵器件是否真的能充足掌握，才是真正關(guān)鍵所在，這些都需要時(shí)間檢驗(yàn)，海水退潮之后，就知道誰(shuí)在裸泳。