供不應(yīng)求的8英寸晶圓與逐年下滑的生產(chǎn)線

8英寸晶圓被認為是落后產(chǎn)線，更關(guān)注12英寸晶圓產(chǎn)線的建設(shè)和量產(chǎn)。然而，就是這一比12英寸晶圓“古老”多年的產(chǎn)品，目前其產(chǎn)能依然很緊張。

供不應(yīng)求的8英寸晶圓與逐年下滑的生產(chǎn)線

目前全球代工廠產(chǎn)能爆滿，臺積電、三星、聯(lián)電、世界先進、中芯國際等純代工廠稼動率保持高水位。

IDM廠商如華潤微、士蘭微等8寸及8寸以下亦滿載。產(chǎn)業(yè)鏈訂單溢出，展望Q4仍然供不應(yīng)求。

模擬芯片應(yīng)用需求強勁，特別是隨著物聯(lián)網(wǎng)、5G及新能源汽車的逐步落地，對功率器件（以IGBT和MOSFET為主），以及CIS傳感器、OLED面板驅(qū)動IC，以及TWS耳機藍牙芯片的需求相當(dāng)強勁，給了8英寸晶圓更多的商業(yè)機遇。

同時，在從6英寸轉(zhuǎn)向8英寸過程中，部分IDM的主要產(chǎn)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(chǎn)品外包。

因此，大部分IDM擴產(chǎn)幅度比需求增長幅度低，外包的比例會越來越高，這樣就加劇了代工廠訂單供不應(yīng)求的局面。

而恰恰相反，近年來8英寸晶圓廠和產(chǎn)線數(shù)量的正在逐漸下滑。

1990—2023年8英寸晶圓的前世與未來

1990年IBM聯(lián)合西門子建立第一個8寸晶圓廠之后，一度成為業(yè)內(nèi)先進標準，8寸晶圓廠迅速增加。

根據(jù)SEMI報告的數(shù)據(jù)，全球8英寸晶圓產(chǎn)線的數(shù)量在2007年達到199條登頂，隨后就已經(jīng)開始逐漸下降，到2015年時只有178條，因此相關(guān)市場早就出現(xiàn)過供應(yīng)緊張狀態(tài)。

2015年之后，隨著物聯(lián)網(wǎng)體系逐漸成熟鋪開，隨處可見的智能產(chǎn)品不僅帶來了MCU的需求，而且?guī)砹?a target="_blank">電源芯片、指紋識別產(chǎn)品的增長，同時工業(yè)、汽車電子應(yīng)用需求也大幅攀升，8英寸產(chǎn)品線供需出現(xiàn)逆轉(zhuǎn)。

2018年開始出現(xiàn)了8英寸晶圓產(chǎn)能緊缺的情況，主要是手機多攝像頭、指紋等帶動CMOS圖像傳感器、指紋識別芯片等需求提升。

到2020年，5G手機、汽車、物聯(lián)網(wǎng)等滲透率快速提升，使得功率、電源管理、功率器件等需求大增;加上疫情驅(qū)動在家辦公、在線教育等需求增加，使得筆記本、平板等電子產(chǎn)品需求增長，從而拉動驅(qū)動IC芯片、分離式元件及其他半導(dǎo)體元件需求增長。

8英寸晶圓代工商產(chǎn)能緊張的狀況，可能會持續(xù)到2021年，代工商也在考慮提高明年的代工報價。

在可預(yù)見的未來，預(yù)計8英寸設(shè)備的業(yè)務(wù)將持續(xù)增長。因此這一輪8英寸產(chǎn)能擴張，可能比目前很多報道中預(yù)測的2021年4到5月的周期要長得多。

根據(jù)SEMI報告的數(shù)據(jù)，到2020年年底，8英寸產(chǎn)線數(shù)量將恢復(fù)性增長到191條，相當(dāng)于2008年時的業(yè)界水平。

而到2021年年底，將繼續(xù)增長到202家，這將超過2007年199條的歷史記錄。

根據(jù)超越摩爾領(lǐng)域的預(yù)測，8英寸晶圓需求的擴張從2017年開始，將至少持續(xù)到2023年。

“落后的”8英寸與“本該主流”的12英寸

8英寸晶圓代工產(chǎn)能緊張，本質(zhì)上是近年來工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、汽車互聯(lián)網(wǎng)和新能源等諸多領(lǐng)域共同發(fā)力的結(jié)果。

與其說8英寸產(chǎn)線的主要優(yōu)勢是初始的投資成本低，不如說是當(dāng)前的折舊費用低。而高端制程產(chǎn)線大多是近年建成，近期折舊費用負擔(dān)很高，要等折舊期到尾聲后，盈利水平優(yōu)勢才能凸顯出來。

當(dāng)然更深入的原因是，8英寸轉(zhuǎn)向12英寸生產(chǎn)線并不容易。12英寸晶圓廠進入門檻高，參與廠家數(shù)量較少。

12英寸晶圓廠要求代工企業(yè)廠房潔凈室清潔度及設(shè)備的設(shè)計精密度要求很高，初期投資及后續(xù)研發(fā)投入巨大，百億美元方能達到有效競爭水平。

因此，盡管12英寸晶圓市場高速增長，但直接參與競爭的企業(yè)數(shù)量少。

同時，產(chǎn)品制程尺寸的減少，會導(dǎo)致漏電量的增加，因此電源電池類應(yīng)用制程通常會選擇8英寸產(chǎn)品，其他例如MEMS感應(yīng)器、LED照明等產(chǎn)品線上，8英寸的相對優(yōu)勢也較大。

18英寸晶圓一直“被出現(xiàn)”卻仍在路上

對更大晶圓尺寸的資本投入正在大幅增長，這為更弱小的玩家設(shè)置了進入壁壘。

大約有130家公司擁有6英寸晶圓廠，而擁有8英寸晶圓廠的公司不到90家，擁有12英寸晶圓廠的公司只有24家。

設(shè)備市場也越來越集中，前10家供應(yīng)商所占據(jù)的市場份額已經(jīng)從90年代的60%增長到了2000年代的75%以上。

由于納米技術(shù)的物理極限和技術(shù)進步放緩，為了降低成本，增大晶圓尺寸是不可避免的替代選擇。

盡管12英寸晶圓是為了維持短期內(nèi)的成本下降而提出的一種妥協(xié)方案，但推遲決策很可能將讓損失更大。

隨著成本下降和技術(shù)進步的速度放緩，摩爾定律仍然頂著成本持續(xù)下降進而降低平均銷售價格的壓力。

新的晶圓尺寸平臺允許設(shè)備供應(yīng)商和IC制造商采用先進的工藝技術(shù)和工具設(shè)計，以提高生產(chǎn)率。

從6英寸到8英寸只花了大約6年時間，而從6英寸到12英寸則用去了近10年時間。

當(dāng)前一代晶圓變成主流，支持了大約40%的總產(chǎn)能時，新一代晶圓就會開始。因此，現(xiàn)在研發(fā)18英寸晶圓平臺并不是太早。

事實上，對已有的技術(shù)和平臺而言，持續(xù)提升生產(chǎn)率是確定無疑的，盡管在新的晶圓廠架構(gòu)中實施新的生產(chǎn)觀念和工具要更有成本效益。

終端市場的價格壓力將會向上傳遞給制造商和供應(yīng)商。反過來，無效的生產(chǎn)過程和高成本又會向下傳遞給買家和終端市場，18英寸完全可以改善產(chǎn)業(yè)鏈的成本狀況。

總而言之，18英寸一代對整體行業(yè)成本下降而言是積極的，而且可以有效地補償由于技術(shù)發(fā)展減速所導(dǎo)致的成本增長。

但是，盡管從12英寸轉(zhuǎn)至18英寸晶圓面積可多出1．25倍，但因為投入研發(fā)和蓋廠費用飆升，估計一座12英寸廠成本約25億美元，但18英寸廠要100億美元起跳，讓廠商躊躇不前。

目前市場上PC已經(jīng)飽和，手機也接近飽和，新的應(yīng)用如IOT等還相對較弱。在整個半導(dǎo)體業(yè)不景氣時，巨額投資月產(chǎn)幾萬片18英寸的晶圓廠，如何消化產(chǎn)能也是個很現(xiàn)實的問題。

也許，真的要等到摩爾定律走到物理極限和遍地都是機器人的時代，18英寸晶圓才能真正轉(zhuǎn)正。

結(jié)尾：

在這樣的行業(yè)形式下，中國的IDM、Fabless、Foundry都在從8英寸晶圓市場獲益，同時也是推動該市場火熱的重要動力。

長期來看，8英寸晶圓依然占據(jù)著有利的位置，尤其是在成本與技術(shù)成熟度方面，而異構(gòu)整合，以及新晶圓材料的導(dǎo)入，使8英寸晶圓可以擁有更好的定制化能力，發(fā)展前景是樂觀的。

責(zé)任編輯：xj