12 月已經(jīng)走過(guò)了三分之二，往年年底，這時(shí)正是晶圓代工廠商積極聯(lián)絡(luò)客戶、敲定次年訂單的關(guān)鍵時(shí)期。但這個(gè) 12 月，事情發(fā)生了變化。
日媒《日經(jīng)亞洲評(píng)論》本月 9 日援引一位聯(lián)華電子消息人士的話稱：“一般來(lái)說(shuō)，（往年這個(gè)時(shí)候）我們都在爭(zhēng)取更多的芯片訂單，但這一次，即使客戶愿意加大訂單量，我們也無(wú)法提供額外的產(chǎn)能支持?！?/p>
實(shí)際上，聯(lián)華電子的產(chǎn)能排期已排至 2021 年第二季度，可能要等到明年年底，才能騰出空余產(chǎn)能。
而聯(lián)華電子并不是唯一一家產(chǎn)能滿載的 8 英寸晶圓代工廠商。全球晶圓代工廠家中，臺(tái)積電、三星、格羅方德、中芯國(guó)際…… 均傳出 8 英寸產(chǎn)能吃緊的消息。
▲全球各尺寸硅片出貨量情況（圖源：IC Mtia）
有趣的是，約在 2007 年，12 英寸（300mm）硅片就開(kāi)始在晶圓代工市場(chǎng)中占據(jù)主流，而 8 英寸（200mm）硅片市場(chǎng)份額逐年萎縮。這一背景下，原本面臨 “被淘汰”命運(yùn)的 8 英寸產(chǎn)品，緣何面臨產(chǎn)能告急問(wèn)題？
而如此搶手的 8 英寸晶圓代工產(chǎn)能，又在產(chǎn)業(yè)鏈中承擔(dān)著怎樣的角色？這波全球范圍內(nèi)的產(chǎn)能告急，將為中國(guó)玩家?guī)?lái)怎樣的機(jī)遇與挑戰(zhàn)？芯東西挖掘全球 8 英寸晶圓產(chǎn)能告急背后的真相，試圖還原并解讀一個(gè)真實(shí)的全球 8 英寸代工市場(chǎng)。
一、供不應(yīng)求的 8 英寸晶圓代工產(chǎn)能據(jù)中國(guó)臺(tái)灣媒體《電子時(shí)報(bào)》報(bào)道，包括聯(lián)華電子在內(nèi)，全球范圍內(nèi)已有多家芯片代工企業(yè)為 2021 年 8 英寸晶圓提價(jià)。其中，聯(lián)電、格羅方德和世界先進(jìn)等公司在 2020 年第四季度，將價(jià)格提高了約 10%～15%，緊急訂單提價(jià)幅度甚至達(dá)到 40%。
8 英寸產(chǎn)線多用于生產(chǎn)電源管理芯片、MOSFET 器件、CMOS 芯片、指紋識(shí)別芯片、ToF、TWS 芯片等產(chǎn)品。作為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中的關(guān)鍵一環(huán)，8 英寸晶圓代工產(chǎn)能的緊缺，亦波及到 8 英寸硅片供應(yīng)及芯片設(shè)計(jì)等相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)。
以采用 Fabless 模式運(yùn)營(yíng)的 IC 設(shè)計(jì)廠商為例，對(duì)其而言，找到晶圓代工廠流片并量產(chǎn)自己設(shè)計(jì)的芯片，是產(chǎn)品落地的關(guān)鍵步驟。因此，全球八英寸晶圓代工產(chǎn)能的短缺，勢(shì)必為 IC 設(shè)計(jì)玩家?guī)?lái)影響。
在種種因 8 英寸產(chǎn)能不足而出現(xiàn)缺貨現(xiàn)象的芯片產(chǎn)品中，電源管理芯片收獲了較多關(guān)注。近期，外媒《彭博社》援引消息人士稱，蘋果 iPhone 等產(chǎn)品正面臨電源管理芯片短缺問(wèn)題，或因此無(wú)法滿足消費(fèi)市場(chǎng)需求。
據(jù)悉，不少 IC 設(shè)計(jì)廠商正積極預(yù)定明年的產(chǎn)能，部分長(zhǎng)單甚至下到 2021 年第二季度。
此外，部分 Fabless 模式 IC 設(shè)計(jì)商因看到 8 英寸代工成本上升，同步做出了調(diào)高產(chǎn)品價(jià)格的決策。
以模擬芯片玩家瑞薩電子為例，11 月 30 日晚間，網(wǎng)上流傳一張瑞薩電子漲價(jià)函的圖片。該漲價(jià)函表示，由于原材料和封裝基材成本的增加，瑞薩電子擬上調(diào)部分模擬和電源產(chǎn)品價(jià)格。
▲網(wǎng)傳瑞薩電子漲價(jià)函
二、8 英寸受到熱捧背后的技術(shù)邏輯以直徑計(jì)算，目前半導(dǎo)體晶圓可分為 2 英寸、3 英寸、4 英寸、6 英寸、8 英寸、12 英寸等規(guī)格。
全球半導(dǎo)體晶圓市場(chǎng)中，8 英寸（200mm）產(chǎn)品和 12 英寸（300mm）產(chǎn)品占據(jù)大部分市場(chǎng)份額。其中，又以 12 英寸產(chǎn)品作為主流。據(jù) SEMI 前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理數(shù)據(jù)，12 英寸產(chǎn)品占據(jù)約 64% 份額，8 英寸產(chǎn)品占據(jù)約 26% 份額。
▲全球不同尺寸半導(dǎo)體晶圓產(chǎn)品結(jié)構(gòu)（圖源：SEMI 前瞻產(chǎn)業(yè)研究院）
晶圓尺寸直徑趨大，是摩爾定律向前發(fā)展的必然要求。
我們所說(shuō)的芯片，是從經(jīng)過(guò)清洗、刻蝕、光刻等步驟的晶圓上切割而來(lái)。晶圓面積越大，相應(yīng)地 “晶圓可切割晶片數(shù)（dpw，die per wafer）”就越多。
具體來(lái)說(shuō)，按照面積計(jì)算，12 英寸晶圓幾乎達(dá)到 8 英寸晶圓的 2.25 倍。也就是說(shuō)，在良率等其他條件相同的情況下，12 英寸晶圓代工廠的產(chǎn)能，能達(dá)到 8 英寸代工廠的 2 倍之多。
隨著摩爾定律向前發(fā)展，制程工藝趨近物理極限的同時(shí)，芯片的設(shè)計(jì)成本也直線上升。為了盡可能平衡成本，使用 12 英寸等較大面積的晶圓，成為先進(jìn)制程芯片產(chǎn)業(yè)鏈的必然選擇。
目前，5nm 制程的芯片已經(jīng)進(jìn)入量產(chǎn)商用階段，而現(xiàn)有 5nm、7nm 芯片多由代工廠用 12 英寸晶圓進(jìn)行生產(chǎn)。
盡管 12 英寸晶圓代工廠建廠成本更高，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，在相同制程之下，12 英寸晶圓代工廠的利潤(rùn)率高過(guò) 8 英寸晶圓代工廠。目前，我國(guó)有多個(gè)玩家正在建設(shè) 12 英寸晶圓代工項(xiàng)目，比如格科微 12 英寸 CIS 集成電路特色工藝研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目、聞泰 12 英寸車規(guī)級(jí)功率半導(dǎo)體自動(dòng)化晶圓制造中心項(xiàng)目、富芯半導(dǎo)體模擬芯片 IDM 項(xiàng)目等。
相比 12 英寸晶圓代工市場(chǎng)的熱度，8 英寸晶圓代工市場(chǎng)已趨萎縮。據(jù)稱 8 英寸代工產(chǎn)線所需的光刻、刻蝕等設(shè)備，幾乎已無(wú)供應(yīng)商生產(chǎn)，相關(guān)設(shè)備大多在二手市場(chǎng)流通。
更大面積的晶圓已然成為代工市場(chǎng)主流，那么 8 英寸晶圓代工產(chǎn)能為何會(huì)受到市場(chǎng)追逐？
首先，市場(chǎng)對(duì) 8 英寸晶圓下游芯片產(chǎn)品需求上漲。2020 年以來(lái)，一場(chǎng)新冠疫情催生了消費(fèi)者對(duì)手機(jī)、電腦、平板電腦等電子產(chǎn)品的強(qiáng)勁需求。以平板電腦為例，據(jù)市場(chǎng)統(tǒng)計(jì)機(jī)構(gòu) IDC 統(tǒng)計(jì)，2020 年，中國(guó)市場(chǎng)平板電腦出貨量持續(xù)走高。
不僅如此，小米、蘋果、華為等消費(fèi)電子廠商發(fā)布新機(jī)，客觀上催生對(duì)電源管理芯片等產(chǎn)品的大量需求。此前曾有消息傳出，為規(guī)避中美貿(mào)易摩擦、疫情等多方因素帶來(lái)的影響，華為等國(guó)產(chǎn)廠商曾大量囤貨零部件。
▲2019Q4～2020Q4 中國(guó)平板電腦市場(chǎng)出貨量（圖源：IDC）
其次，上述電子產(chǎn)品中所使用到的電源管理芯片、MOSFET 器件、CMOS 芯片、指紋識(shí)別芯片、ToF、TWS 芯片等產(chǎn)品，多由 8 英寸產(chǎn)線代工生產(chǎn)。
這是因?yàn)椋娫垂芾硇酒?、MCU 等產(chǎn)品多由 90nm 及以上的成熟制程進(jìn)行代工。而對(duì)這部分成熟制程產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，用 12 英寸的晶圓代工，并不能帶來(lái)明顯的成本優(yōu)勢(shì)。對(duì)于電源管理芯片、MCU 等品類 IC 設(shè)計(jì)玩家來(lái)說(shuō)，選擇 8 英寸晶圓代工廠進(jìn)行合作更為經(jīng)濟(jì)。
種種因素混合在一起，就造成了一邊 8 英寸代工市場(chǎng)萎縮，另一邊 8 英寸代工產(chǎn)能卻供不應(yīng)求的情況。
三、8 英寸代工產(chǎn)能吃緊下的中國(guó)機(jī)會(huì) 2020 年這波 8 英寸產(chǎn)能短缺，無(wú)疑為華虹半導(dǎo)體、中芯國(guó)際等擁有 8 英寸產(chǎn)線的國(guó)內(nèi)晶圓代工玩家，以及華潤(rùn)微、青島芯恩等大陸 IDM 代工廠商帶來(lái)機(jī)會(huì)。
代工廠方面，據(jù)華虹半導(dǎo)體三季報(bào)，其三座 8 英寸廠當(dāng)季產(chǎn)能利用率均超過(guò) 100%。華潤(rùn)微在 10 月 12 日披露的調(diào)研紀(jì)要中表示，“進(jìn)入三季度以來(lái)，8 英寸產(chǎn)線滿載，整體產(chǎn)能利用率在 90% 以上?！?/p>
中芯國(guó)際曾在互動(dòng)平臺(tái)上表示，現(xiàn)有的 8 英寸代工客戶訂單將按照已簽訂的合同進(jìn)行，新客戶、新項(xiàng)目則由雙方協(xié)商確定價(jià)格，公司也會(huì)通過(guò)優(yōu)化產(chǎn)品組合來(lái)提升平均晶圓價(jià)格。
IDM 廠商同樣產(chǎn)能滿載。華潤(rùn)微在其 10 月 12 日披露的調(diào)研紀(jì)要中表示，“進(jìn)入三季度以來(lái)，8 英寸產(chǎn)線滿載，整體產(chǎn)能利用率在 90% 以上。公司目前暫時(shí)沒(méi)有提價(jià)，將持續(xù)關(guān)注市場(chǎng)及價(jià)格的變化趨勢(shì)。”
2019 年起，由中芯國(guó)際創(chuàng)始人張汝京領(lǐng)導(dǎo)的青島芯恩，通過(guò)引進(jìn)日本二手 8 英寸設(shè)備，自建二手 8 英寸設(shè)備翻新基地、邀請(qǐng)日本專家對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)修調(diào)試等，建設(shè)了 3 條 8 英寸產(chǎn)線。按照計(jì)劃，青島芯恩的 8 英寸產(chǎn)線于今年下半年開(kāi)始試投產(chǎn)。
對(duì)于中國(guó)廠商而言，相比建設(shè)市場(chǎng)主流的 12 英寸晶圓代工產(chǎn)線，建設(shè) 8 英寸產(chǎn)線的成本和技術(shù)難度較低，這或許成為中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈玩家提升產(chǎn)業(yè)鏈地位的一個(gè)機(jī)會(huì)。
此外，市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)財(cái)信證券稱，通過(guò)對(duì)比全球 8 英寸產(chǎn)能增速及中國(guó) 8 英寸產(chǎn)能增速可看出，未來(lái)三至五年，全球新增 8 英寸晶圓產(chǎn)能將主要集中在中國(guó)大陸。
具體來(lái)說(shuō)，據(jù)半導(dǎo)體行業(yè)研究機(jī)構(gòu) SEMI 預(yù)計(jì)，由于下游行業(yè)景氣度攀升，8 英寸晶圓廠產(chǎn)能將持續(xù)落地。2019～2022 年，全球 8 英寸晶圓產(chǎn)量將增加 70 萬(wàn)片，年均增幅約為 4.5%。
▲8 英寸晶圓廠產(chǎn)能預(yù)測(cè)（圖源：SEMI）
中國(guó)市場(chǎng)方面，據(jù)芯思想研究院發(fā)布的《中國(guó)晶圓制造線白皮書》數(shù)據(jù)，我國(guó)已經(jīng)投產(chǎn)、在建和規(guī)劃中的 8 英寸產(chǎn)線共有 38 條，其中已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的有 19 條、宣布投產(chǎn)的 5 條、在建項(xiàng)目 10 條、規(guī)劃中的項(xiàng)目有 4 條。
考慮投產(chǎn)晶圓廠產(chǎn)能爬坡時(shí)間和在建項(xiàng)目建設(shè)時(shí)間，粗略估計(jì) 2019～2021 年，中國(guó) 8 英寸晶圓線的年產(chǎn)能增速約為 10%。
結(jié)語(yǔ)：中國(guó) 8 英寸市場(chǎng)迎來(lái)機(jī)遇受到各大終端設(shè)備廠商發(fā)新、疫情催生大量電子設(shè)備消費(fèi)需求、部分終端設(shè)備廠商囤積零部件、8 英寸半導(dǎo)體設(shè)備供應(yīng)短缺等因素影響，全球 8 英寸晶圓代工產(chǎn)能面臨供不應(yīng)求。
盡管從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，12 英寸晶圓代工將成為市場(chǎng)主流，但據(jù)市場(chǎng)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，近幾年間 8 英寸晶圓市場(chǎng)仍將持續(xù)增長(zhǎng)。相比技術(shù)壁壘、建廠成本均較高的 12 英寸產(chǎn)線建設(shè)，8 英寸晶圓代工或?yàn)槲覈?guó)玩家提供了另一種增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈競(jìng)爭(zhēng)力的思路。
這一背景下，中國(guó)現(xiàn)有 8 英寸產(chǎn)業(yè)鏈玩家可夯實(shí)、提升其市場(chǎng)地位。同時(shí)，更多玩家入局 8 英寸晶圓市場(chǎng)，也將有助于提升中國(guó)半導(dǎo)體市場(chǎng)整體實(shí)力。
從這一角度來(lái)說(shuō)，這場(chǎng)席卷全球的 8 英寸晶圓代工產(chǎn)能短缺之風(fēng)，或?qū)⒊蔀橹袊?guó)增強(qiáng)芯片產(chǎn)業(yè)鏈地位的一場(chǎng) “東風(fēng)”。
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