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8 英寸晶圆重新归来?年底将开建 15 座新厂

2019-09-21 04:37

与非网9月20日讯,据SEMI最新报告,2019年底,将有15个新Fab厂开工建设,总投资金额达380亿美元。在全球新建的Fab厂中,约有一半用于200毫米晶圆尺寸。自2000年以来,芯片厂家逐渐迁移到更高阶的300毫米的晶圆产线,200毫米晶圆尺寸生产线数量停滞不前,自2007年登顶后,其生产线数量逐渐开始下滑,市场随之出现供应紧张状态。如今,200毫米晶圆尺寸生产线再次迎来小幅度增长。

 

8英寸归来
据SEMI最新全球Fab厂预测报告,2020年将有一批新Fab厂项目投资开建,总金额达到500亿美元,比2019年增加约120亿美元。2019年全球新建Fab工厂将在2020年上半年开始配备设备,其中一些可以在2020年中时开始提高产能。值得注意的是,该报告称,至2020年,全球新建Fab厂每月将增加超过74万片8英寸晶圆。在2019年新建的15个新工厂项目中,8英寸晶圆将占比约50%。全球8英寸晶圆生产线的归来似乎在意料之中。2018年初,三星宣布对外提供成熟的8英寸晶圆代工技术服务,为中小型企业提供多项目晶圆服务,主要在eFlash、显示器驱动IC、指纹传感器、RF/IoT等领域,并且在成熟的180nm、130nm、90nm技术之外,还包括了65nm的eFlash以及70nm的显示器驱动IC的解决方案。



除了三星,台积电也悄然布局8英寸生产线。2018年底,时隔15年,台积电再度出手兴建8英寸生产线。求是缘半导体联盟顾问莫大康表示,在先进制程工艺一路高歌猛进的台积电再度出手8英寸产线,其原因可能是为未来8芵寸代工在全球的垄断地位做铺垫。毕竟对于台积电,建新产线的资金并不是压力。无独有偶,在无锡投资新建8英寸晶圆代工厂的SK海力士,在今年传出消息,或将继续收购部分逻辑芯片制造商MagnaChip的晶圆代工厂,扩大其8英寸晶圆生产线。



集邦咨询分析师徐韶甫对《中国电子报》记者表示,2017年 2018年,8英寸晶圆市场供不应求,虽然2019年总体经济不稳定导致消费性市场需求减弱进而让原本预期需求量爆发的8寸需求市场下滑,但是预估2020年,8英寸晶圆的市场需求会逐渐恢复。


 

8英寸晶圆的优势

按照尺寸分类,目前行业应用的晶圆主要有6英寸、8英寸和12英寸这3种,其中8英寸和12英寸的应用量最大。而相较于12英寸产品,8英寸晶圆有诸多优势,其中,最主要的是以下两个:

首先,8英寸晶圆已具备了成熟的特种工艺,而特种工艺技术能够使尺寸较小的晶粒包含较多的模拟内容,或支持较高电压。

 

特种工艺技术包括高精度模拟CMOS、射频CMOS、嵌入式存储器CMOS、CIS、高压CMOS、 BiCMOS和BCDMOS。这些特种技术对晶圆代工厂的工艺参数有较为严格的容差限制,常用的DC-DC转换器、马达驱动器、电池充电器IC一般都使用8英寸晶圆生产。

 

其次,大部分8英寸晶圆厂设备已折旧完毕,固定成本较低。8英寸晶圆厂的产能在上世纪90年代末期开始提升,大部分晶圆厂现已完全折旧完毕,因此,8英寸晶圆产品在经营成本上极具竞争力。

 

虽然当前设备供应商不再制造8英寸晶圆厂所用的新设备,但他们通常会与8英寸晶圆厂进一步合作,以极具成本效益的方式,使旧设备寿命延长10~15年。

 

除了以上这两点,8英寸晶圆还具有其它优势,这里就不再赘述了。但总体而言,其各种优势,万变不离其宗,核心都是成本,这是其最强的杀手锏。

 

应用需求驱动

在应用端,对8英寸晶圆代工的强劲需求主要来源于功率器件、电源管理IC、影像传感器、指纹识别芯片和显示驱动IC等。由于模拟/分立器件拥有成熟制程+特种工艺的特性,因此,这些产品绝大多数会采用8英寸或6英寸线生产。

 

当前,8英寸晶圆产能中约47%来自于Foundry,其余产能需求主要来自于IDM的模拟芯片、分立器件、逻辑芯片和MEMS,其中模拟芯片、分立器件和逻辑芯片、MEMS等的产能需求占比已提升至50%。

 

图:8英寸晶圆的市场需求结构

 

功率器件需求强劲

当前,市场对功率器件的需求相当强劲,而这也给了8英寸晶圆更多的商业机遇。

 

汽车和工业应用是功率器件增长的主要驱动力。据Gartner统计,在全球半导体市场中,工业应用和汽车电子的增速最快,而工业应用和汽车电子的应用增量主要来自于功率半导体。 

 

据IC insights预计,在功率半导体年出货量方面,2016~2021的年复合增长率为5.2%。2017年,功率分立器件销售额同比增长10.4%。受益于汽车和工业应用驱动,预计未来3年功率分立器件市场仍将保持5%左右的增速。

 

SEMI的数据显示,功率分立器件约占8英寸晶圆应用的16%。由于8英寸晶圆设备短缺,全球8英寸晶圆产能增长率仅为1~2%, 低于功率半导体和功率分立器件的增速。

 

因此,汽车电子和工业应用对功率半导体需求大于供给导致功率半导体涨价,而功率半导体对8英寸晶圆产能需求大于供给,导致8英寸晶圆涨价。

 

在所有功率器件中,IGBT是最具增长潜力的。IHS预计,全球IGBT市场在2016~2021期间的年复合增长率为8%,汽车和工业应用是主要驱动力,而全球MOSFET市场在2016~2021期间的年复合增长率为3%,工业应用仍然是主要驱动力。


物联网是8英寸产能未来最大的需求市场
据SEMI报告,新建Fab厂的8英寸产能,37%将专用于代工厂,24%用于内存以及17%用于MPU。




物联网是8英寸产能未来最大的需求市场。 莫大康向记者表示,随着物联网应用的落地,传感器MEMS的使用量将大幅度上升。Gartner高级研究总监Sylvain Fabre非常意外于物联网通信的调查数据:5G通信的到来,使得高密度的连接得以提供,这将导致每平方公里最多可达一百万个传感器MEMS。除了物联网外,自动驾驶也将是传感器的重要应用。 自动驾驶不仅带动传感器的需求,对于功率半导体也会具有一定需求量,这都将带动8英寸晶圆产能的消耗。 赛迪顾问集成电路产业研究中心杨俊刚说。



未来包含IGBT、MOSFET等功率半导体的使用量将会大幅度提升。这将带动8英寸晶圆的市场需求。 徐韶甫表示,随着电动车、5G等市场的发展,MEMS、感测、模拟与微控制元件等在物联网、移动装置的应用发展将持续延伸,带动8英寸晶圆的市场需求。



除此之外,NOR Flash存储器也是8英寸产能消耗方向之一。杨俊刚表示,目前存储器市场绝大部分是12英寸晶圆产能,少部分NOR Flash主要使用8英寸晶圆。 NOR Flash目前主要应用于智能手机摄像头中。摄像头的存储器,不需要大量的计算,因此DRAM或者NAND Flash有些大材小用,NOR Flash却正好满足需求。 杨俊刚说。据了解,目前NOR Flash主要应用在手机、PC、DVD、USBkey、机顶盒、网络设备及物联网设备等领域。



国内良机
中国具有与世界先进水平相媲美的8英寸生产技术。8英寸是国内厂商发展的重要契机之一。 莫大康告诉记者,不论是从企业角度,还是从产业来说,8英寸产线是目前国内值得注重的方向。




今年中国5G牌照发放,这意味着人工智能、物联网、自动驾驶、智慧城市等诸多市场拉开新篇章。中国半导体产业如何在蓝海中抓住机遇?莫大康向记者表示,8英寸或将成为突破点。一方面,中国经过多年沉淀,部分企业在8英寸上的工艺技术,并不输于全球最领先的大厂。另一方面,发展8英寸生产线,可以为设备以及材料业提供更多的发展契机,从而带动整体半导体产业协同发展。



相对于刚刚起步的12英寸产线,8英寸制程可推动我国半导体产业推动设备及材料的联动。莫大康表示,目前国际大厂早已停产8英寸设备,这对我国设备厂商带来机遇。另一方面,成熟的产线可以帮助设备厂和材料厂进行测试,助力产品的检验和技术的推进。 中国半导体产业,只有在设备、材料产业链上有所突破,才能真正地满足国内现状的需求。 莫大康说。据了解,目前国内中芯国际、华虹宏力、上海先进、华润微电子、和舰科技等多家集成电路制造厂商已建成多条8英寸生产线。



目前势头正劲的5G、物联网、人工智能等新市场,并非都需要最先进的12英寸工艺制程。存储计算、边缘计算等新形式的兴起,需要大量的8英寸产品,例如MEMS传感器等。在这些新兴市场的崛起时,全球厂商都处于同一起跑线,对我国起来说过相对公平。 莫大康说。



然而,8英寸产线的发展同样存在有待解决的问题。徐韶甫表示,8英寸产线扩产,首待解决设备问题。8英寸设备部份零件或整个设备已有停产或暂停生产状况,市场多以二手设备或改造的设备维持8英寸晶圆设备的需求。 即使8英寸设备供应商接单,产品交期也需要考量。 徐韶甫说。


 

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