8英寸晶圓有哪些優(yōu)勢及主要需求來源于哪里？

最近兩年，產能吃緊和漲價已經成為了半導體業(yè)的永恒話題。而在前些年，還被很多人看不上眼，覺得營收能力有限的8英寸晶圓代工產線，最近一年一躍成為了香餑餑，產能供不應求，營收能力大漲，重新回到了行業(yè)視野的中心點。

就在前幾天，8英寸晶圓代工產業(yè)龍頭世界先進和聯(lián)電同時爆出產能全滿的消息。

世界先進三座8英寸廠產能全滿，還傳出其8英寸晶圓代工平均售價（ASP）將上漲5%~10%，并開始篩選訂單，優(yōu)先生產高毛利產品。

聯(lián)電也宣布，8英寸廠產能全滿，將調漲價格并順勢擴產。由于產能明顯不足，該公司在大陸的和艦廠也將擴產15%，據(jù)悉，這是該廠近年最大的單一擴產動作。

市場如此火爆，8英寸晶圓為何能產生這么大的誘惑力呢？

SEMI的報告顯示，2017年，全球的晶圓（硅片）出貨總面積為11810百萬平方英寸，同比 增加10%，全球晶圓總營收同比增長21%，晶圓價格上漲明顯，累計上漲約10%。

根據(jù)SEMI和IC insight的數(shù)據(jù)，2017年全球晶圓產能為17.9Mwpm（百萬片/月），其中，8英寸片產能約為5.2 Mwpm。

預計到2021年，8英寸晶圓產能仍將逐步增長，以可用硅晶圓面積計算，每年平均增長幅度為1.1%。

在2017年的基礎上，2018年8英寸晶圓價格繼續(xù)攀升。目前，上游硅片產能難以滿足下游快速增長的需求，SUMCO的一季報顯示，本年度硅片出廠價格有望增長20%，2018年Q4價格將較2016年Q4增長40%。

8英寸晶圓的優(yōu)勢

按照尺寸分類，目前行業(yè)應用的晶圓主要有6英寸、8英寸和12英寸這3種，其中8英寸和12英寸的應用量最大。

而相較于12英寸產品，8英寸晶圓有諸多優(yōu)勢，其中，最主要的是以下兩個：

首先，8英寸晶圓已具備了成熟的特種工藝，而特種工藝技術能夠使尺寸較小的晶粒包含較多的模擬內容，或支持較高電壓。

特種工藝技術包括高精度模擬CMOS、射頻CMOS、嵌入式存儲器CMOS、CIS、高壓CMOS、 BiCMOS和BCDMOS。這些特種技術對晶圓代工廠的工藝參數(shù)有較為嚴格的容差限制，常用的DC-DC轉換器、馬達驅動器、電池充電器IC一般都使用8英寸晶圓生產。

其次，大部分8英寸晶圓廠設備已折舊完畢，固定成本較低。8英寸晶圓廠的產能在上世紀90年代末期開始提升，大部分晶圓廠現(xiàn)已完全折舊完畢，因此，8英寸晶圓產品在經營成本上極具競爭力。

雖然當前設備供應商不再制造8英寸晶圓廠所用的新設備，但他們通常會與8英寸晶圓廠進一步合作，以極具成本效益的方式，使舊設備壽命延長10~15年。

除了以上這兩點，8英寸晶圓還具有其它優(yōu)勢，這里就不再贅述了。但總體而言，其各種優(yōu)勢，萬變不離其宗，核心都是成本，這是其最強的殺手锏。

應用需求驅動

在應用端，對8英寸晶圓代工的強勁需求主要來源于功率器件、電源管理IC、影像傳感器、指紋識別芯片和顯示驅動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，這些產品絕大多數(shù)會采用8英寸或6英寸線生產。

當前，8英寸晶圓產能中約47%來自于Foundry，其余產能需求主要來自于IDM的模擬芯片、分立器件、邏輯芯片和MEMS，其中模擬芯片、分立器件和邏輯芯片（主要為MCU、指紋識別芯片、CMOS等）、MEMS等的產能需求占比已提升至50%。

圖：8英寸晶圓的市場需求結構

功率器件需求強勁

當前，市場對功率器件的需求相當強勁，而這也給了8英寸晶圓更多的商業(yè)機遇。

汽車和工業(yè)應用是功率器件增長的主要驅動力。據(jù)Gartner統(tǒng)計，在全球半導體市場中，工業(yè)應用和汽車電子的增速最快，而工業(yè)應用和汽車電子的應用增量主要來自于功率半導體。

據(jù)IC insights預計，在功率半導體年出貨量方面，2016~2021的年復合增長率為5.2%。2017年，功率分立器件銷售額同比增長10.4%。受益于汽車和工業(yè)應用驅動，預計未來3年功率分立器件市場仍將保持5%左右的增速。

SEMI的數(shù)據(jù)顯示，功率分立器件約占8英寸晶圓應用的16%。由于8英寸晶圓設備短缺，全球8英寸晶圓產能增長率僅為1~2%， 低于功率半導體和功率分立器件的增速。

因此，汽車電子和工業(yè)應用對功率半導體需求大于供給導致功率半導體漲價，而功率半導體對8英寸晶圓產能需求大于供給，導致8英寸晶圓漲價。

在所有功率器件中，IGBT是最具增長潛力的。IHS預計，全球IGBT市場在2016~2021期間的年復合增長率為8%，汽車和工業(yè)應用是主要驅動力，而全球MOSFET市場在2016~2021期間的年復合增長率為3%，工業(yè)應用仍然是主要驅動力。

硅片產量有限

放眼全球，硅片供應商主要有日本信越、Sumco、中國***的環(huán)球晶圓、德國Silitronic和韓國SK Siltron等，前5大廠商市場占有率超過90%。此外，***地區(qū)的合晶科技、 Ferrotec也是8英寸硅片的重要供應商。據(jù)統(tǒng)計，2017年全球8英寸硅片產能約為5.4Mwpm。

圖：全球主要硅片生產商及市場占有率

目前，全球超過三分之一的8英寸硅片在日本生產。從2016年開始，日本國內8英寸硅片產量和銷售量持續(xù)提升，而庫存水平逐漸下降，存貨比率從最高點的90%下降至2017年底的44%。

需求的持續(xù)增加使得8英寸硅片在2017年Q1供給緊張，并從2017年上半年開始漲價，2017全年漲價幅度約為3%，而到了2018年Q1，8英寸硅片持續(xù)缺貨，漲價幅度達到了10%。

根據(jù)硅片巨頭Sumco在一季報披露的內容，預計硅片價格在2018和2019 會持續(xù)增長。

Sumco認為，8英寸晶圓的供給量增長有限，且生產設備又不易取得，晶圓代工廠難以對8英寸硅片擴充產能， 8英寸硅片會呈現(xiàn)長期供應緊張狀態(tài)，恐將缺貨至2021年。

從目前情況來看，雖然自2017年以來8英寸硅片價格上漲幅度超過10%， 但是從長周期來看，當前8英寸硅片價格仍處于歷史低位，從2007年至今，8英寸硅片價格下降約40%，大部分硅片生產廠的8英寸產品已虧損多年，因此，即使8英寸硅片價格上漲，硅片巨頭的擴產意愿也并不強烈。

可見，在產業(yè)源頭——硅片產能遲遲跟不上去，是導致全行業(yè)缺貨的根源。由于市場上的硅片供應不足，使得下游的晶圓代工企業(yè)處于無米下鍋的境地，從而難以滿足廣大IC設計和IDM客戶的需求，價格自然水漲船高。

有強勁的需求，自然就會有產能的擴充。據(jù)悉，目前在積極擴產8英寸硅片的主要有合晶科技、Ferrotec，還有AST（超硅）、Gritek（有研新材）、JRH（金瑞泓）等。

鄭州合晶硅材料生產項目于2017年7月動工，一期規(guī)劃每月20萬片的8英寸硅片產能。2017年中，環(huán)球晶圓與Ferrotec宣布合作，F(xiàn)errotec負責生產8英寸硅片，環(huán)球晶圓出技術并保證品質，規(guī)劃三期，每期規(guī)劃月產能增加15萬片。

8英寸晶圓代工廠減少

據(jù)統(tǒng)計，從2008到2016年，有37座8英寸晶圓代工廠關閉，同時有15座廠從8英寸轉換為12英寸，截至2016年，全球8英寸晶圓代工廠已減少至180座左右。

而據(jù)SEMI統(tǒng)計，全球8英寸晶圓廠產能增長速度極低，2015~2017年僅增長約7%。

另外，部分6英寸產線關閉，將產能轉單至8英寸線。2010~2016年間，約有25座6英寸晶圓廠關閉，相應產能減少約453 k wpm（換算為8英寸），而6英寸線產能減少之后，原產線的產品（如分立器件、功率器件、MEMS、模擬芯片）將會切換至8英寸晶圓產線。

晶圓代工產能與交期吃緊

目前，全球8英寸晶圓代工線產能利用率逼近100%，而產能拓展?jié)摿τ邢?，受此影響，與2017年Q2相比，今年同期主要半導體元器件的交貨時間明顯延長，與前幾個季度相比，模擬器件、傳感器、分立器件和32位MCU等交貨時間均增加，最緊張的交貨時間已延長至 40~50周。

digitimes的數(shù)據(jù)顯示，***地區(qū)主要晶圓代工產能利用率不斷增長，截至今年6月，產能利用率為94.7%，同比增長了1.3%。當前***地區(qū)主要晶圓代工廠8英寸線產能約為1100~1200 千片/月。

目前，大部分的模擬、分立器件市場由IDM大廠把持，如英飛凌、德州儀器（TI）等，但因產能有限，這些IDM通常會將訂單外包給Foundry代工廠，同時，在從6英寸轉向8英寸過程中，部分IDM的主要產能專注于12英寸線，沒有額外增添8英寸線，這樣就不得不將 8英寸產品外包。因此，大部分IDM擴產幅度比需求增長幅度低，外包的比例會越來越高， 這樣就加劇了Foundry廠訂單供不應求的局面。

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

而臺積電的8英寸晶圓代工產能占其總產能的比例約為14%；聯(lián)電方面，其官方在上個月曾經表示，該公司的8英寸晶圓代工產能供不應求，已開始一次性漲價。此外，聯(lián)電在大陸的8吋廠——和艦將啟動3年多來最大規(guī)模擴產，幅度達 15%，預計將在2019年Q 2完成。

在功率器件方面，大陸的揚杰科技收益頗豐。在其6英寸產線的基礎上，該公司正在積極規(guī)劃8英寸線，同時在儲備8英寸晶圓和IGBT技術人才。

設備供給不足

前文多處提到，市場對8英寸晶圓廠使用的設備供應不足，也是導致產能吃緊的一個重要原因。

由于多數(shù)8英寸晶圓代工建廠時間較早，運行時間大多長達10年以上，部分設備太老舊或者難以修復，同時，由于當前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英寸晶圓產線，使得相關設備供應商缺乏研發(fā)和生產相關設備的積極性。

目前，8英寸晶圓代工產線設備主要來自二手市場，多來自從8英寸向12英寸升級的內存廠商，如三星和海力士，而舊設備市場資源有限，已經呈現(xiàn)出逐漸枯竭的態(tài)勢，其中，蝕刻機、光刻機、測量設備最為搶手。

綜上，需求端的火爆與強勁增長，以及供給側（硅片、晶圓代工產能和設備供給等）的不足，共同造就了最近兩年8英寸晶圓市場供不應求的局面。而從目前及可預見未來的情況來看，這種狀況還難以得到緩解。

不過，從另一層面來看，這種火熱的市場行情顯示出半導體業(yè)積極和具有活力的一面，能引起更多的關注，增加信心，可操作的空間也會更大。這些對于中國半導體產業(yè)來說不無裨益。