ตั้งแต่ปี 2020 มูลค่าผลผลิตโรงหล่อเวเฟอร์ทั่วโลกได้เข้าสู่การพัฒนาอย่างแข็งแกร่ง จะเห็นได้จากรูปที่ 1 ว่าอัตราการเติบโตต่อปีสูงถึง 24% อัตราการเติบโตต่อปีในปี 2021 จะสูงถึง 22.4% ซึ่งถือเป็นการเติบโตในระดับสูงเช่นกัน ในปีนี้ มูลค่าผลผลิตของโรงหล่อเวเฟอร์ทั้งหมดจะเกินกว่า 100 พันล้านดอลลาร์อย่างเป็นทางการ TrendForce คาดการณ์ว่าอัตราการเติบโตต่อปีในปี 2022 จะอยู่ที่ 13.3% กุญแจสำคัญในการขับเคลื่อนการเติบโตอีกครั้งในปี 2022 มี XNUMX ประการ ประการแรกคือกำลังการผลิตที่เพิ่งเปิดใหม่ และอีกประการหนึ่งคือการขึ้นราคา

รูปที่ 1: มูลค่าผลผลิตทั่วโลกโดยประมาณของโรงหล่อ

ในปี 2021 โรงงานผลิตเวเฟอร์หลายแห่งได้เริ่มวางแผนขยายการผลิต คาดว่าในปี 2022 จะมีโรงงานผลิตเวเฟอร์ใหม่ 12 แห่ง (ดูรูปที่ 2) ในจำนวนนี้ ไต้หวันและจีนแผ่นดินใหญ่ โดยมี TSMC เป็นตัวขับเคลื่อนหลัก ครองส่วนแบ่งตลาดโรงงานผลิตเวเฟอร์ทั้งหมด จากมุมมองของมูลค่าผลผลิต ไต้หวันมีมูลค่าผลผลิตประมาณ 60% และกำลังการผลิตคิดเป็น 50% ซึ่งหมายความว่ากระบวนการผลิตขั้นสูงที่มีราคาค่อนข้างสูงส่วนใหญ่ยังคงอยู่ในไต้หวัน นอกจากนี้ยังมีประเด็นที่น่าสนใจอีกอย่างหนึ่ง คือ จากรูปที่ 2 จะเห็นได้ว่าในปี 2022 ส่วนแบ่งตลาดโรงงานผลิตเวเฟอร์ในไต้หวันดูเหมือนจะลดลงเล็กน้อยประมาณ 1% ในขณะที่จีนแผ่นดินใหญ่จะเพิ่มขึ้น 2% กำลังการผลิตที่เพิ่มขึ้นส่วนใหญ่กระจุกตัวอยู่ที่โรงงานหนานจิงในจีนแผ่นดินใหญ่ อย่างไรก็ตาม TSMC ยังคงให้ความสำคัญกับไต้หวันอยู่

รูปที่ 2: สถานที่ตั้งโรงงานผลิตแห่งใหม่ที่สำคัญ

ในแง่ของกระบวนการผลิตขั้นสูง ทุกคนต่างให้ความสนใจกับกระบวนการผลิต 3 นาโนเมตรที่เปิดตัวโดย TSMC และ Samsung TSMC ยังคงใช้สถาปัตยกรรม FinFEX ส่วนผลิตภัณฑ์ 3 นาโนเมตรที่ Samsung ปล่อยออกมานั้นใช้สถาปัตยกรรม GAA ซึ่งเป็นบริษัทเดียวในอุตสาหกรรมที่นำสถาปัตยกรรมนี้เข้ามาใช้ TSMC ครองส่วนแบ่งตลาดกระบวนการผลิตขั้นสูงเกือบ 70% และ Samsung ประมาณ 30% แผนการขยายธุรกิจของทั้งสองบริษัทในปีนี้ส่วนใหญ่ยังคงมุ่งเน้นไปที่ชิ้นส่วน 5 นาโนเมตรและ 4 นาโนเมตร ส่วนในปีหน้า ทั้งสองบริษัทจะมุ่งเน้นไปที่กระบวนการผลิต 3 นาโนเมตรเป็นหลัก

รูปที่ 3: การพัฒนากระบวนการเซมิคอนดักเตอร์

กำลังการผลิตโรงหล่อเต็มแล้ว เวเฟอร์ขนาด 8 นิ้วจะแน่นกว่าเวเฟอร์ขนาด 12 นิ้วในปี 2022

ในปี 2021 อัตราการใช้กำลังการผลิตของโรงหล่อขนาด 8 นิ้วและ 12 นิ้วสูงถึง 95-100% และสัญญาณนี้จะดำเนินต่อไปจนถึงปี 2022

จากข้อมูลที่แชร์โดย TRENDFORCE โรงหล่อเวเฟอร์ขนาด 12 นิ้วมีรายชื่อ TSMC, Samsung, UMC และ SMIC จากเส้นประในรูปที่ 4 จะเห็นได้ว่าในช่วงครึ่งหลังของปี 2022 จะมีแนวโน้มลดลงเล็กน้อย เฉียวอันกล่าว จริงๆ แล้วนี่ไม่ใช่ความต้องการที่ไม่ดี เหตุผลหลักก็คือ มีบางอย่าง กำลังการผลิตใหม่หรือโรงงานใหม่เริ่มเปิดกำลังการผลิตทีละแห่งและส่วนจะมีมากขึ้นเมื่อปริมาณการถ่ายทำไม่ทันอย่างรวดเร็ว อัตราการใช้กำลังการผลิตจะลดลงเล็กน้อย และขณะนี้เราเชื่อว่าอัตราการใช้กำลังการผลิตทั้งหมดจะยังคงสูงกว่า 95%

รูปที่ 4: การใช้กำลังการผลิตของโรงหล่อหลักขนาด 12 นิ้ว

จากรูปที่ 5 การลดลงของกำลังการผลิตโรงหล่อขนาด 8 นิ้วไม่ชัดเจนนัก สาเหตุหลักมาจากอัตราการเติบโตของกำลังการผลิตขนาด 8 นิ้วค่อนข้างจำกัด การเติบโตของอุปสงค์มากกว่าอุปทาน และสถานการณ์ที่ตึงตัวจะรุนแรงกว่าขนาด 12 นิ้ว . ในด้านอุปสงค์ ไอซีที่เกี่ยวข้องกับการจัดการพลังงานส่วนใหญ่ที่ใช้ในโทรศัพท์มือถือ 5G และยานพาหนะไฟฟ้าผลิตในโรงงานขนาด 8 นิ้ว แต่อุปกรณ์ส่วนใหญ่ในโรงหล่อเวเฟอร์ขนาด 8 นิ้วมีราคาแพงกว่า แต่เวเฟอร์ขนาด 8 นิ้วนั้นมีราคาแพงกว่า แพง. ราคาแฟบ 8 นิ้ว ค่อนข้างถูก ส่งผลให้มีการขยายแฟบ 8 นิ้ว ที่ไม่คุ้มทุน ในทางกลับกัน เนื่องจากความต้องการที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ปัญหาการขาดแคลนความจุขนาด 8 นิ้วจึงรุนแรงกว่าการผลิตขนาด 12 นิ้ว

รูปที่ 5: การใช้กำลังการผลิตของโรงหล่อหลักขนาด 8 นิ้ว

จากรูปที่ 6 จะเห็นได้ว่าอัตราการเติบโตแบบทบต้นต่อปีของความจุเวเฟอร์ขนาด 5 นิ้วนั้นมีเพียง 8% เท่านั้น และความชันของอัตราการเติบโตต่อปีนั้นน้อยกว่าของโรงงานขนาด 3 นิ้วอย่างมาก 12นิ้วก็แน่นนะ เนื่องจากปัญหาการขาดแคลน โรงงานขนาด 12 นิ้วแห่งนี้มีอัตราการเติบโต 12% ต่อปี เป็นที่เข้าใจกันว่าตั้งแต่ปี 12 ถึง 2021 กำลังการผลิตใหม่ 2023 ถึง 100 จะถูกเปิดทุกปี

รูปที่ 6: CAGR ปี 2019-2023F ของกำลังการผลิตโรงหล่อ 10 อันดับแรก

แผนขยายกำลังการผลิตในปี 2022: 40 นาโนเมตรและ 28 นาโนเมตรเป็นประเด็นสำคัญ

Qiao An ชี้ให้เห็นว่า "ในปี 2021 ในแผนขยายกำลังการผลิตของแต่ละกระบวนการ ผลิตภัณฑ์ใหม่ส่วนใหญ่กระจุกตัวอยู่ในส่วน 90nm, 65nm หรือ 55nm และกำลังการผลิตใหม่สูงถึง 80 แต่เหตุผลที่ยังคงดำเนินต่อไป ความแน่นในปีนี้คือ 90 นาโนเมตร, 65 นาโนเมตร, 55 นาโนเมตร ผลิตภัณฑ์ที่ผลิตได้อาจจะเบาบางลงเล็กน้อยและเน้นที่ 40 นาโนเมตรหรือ 28 นาโนเมตร เช่น ผลิตภัณฑ์ Wi-Fi ที่เน้นกระบวนการ 40 นาโนเมตร และ 28 นาโนเมตรยังคงอยู่ในสถานะคับขัน ”

รูปที่ 7: แผนขยายกำลังการผลิตปี 2021F สำหรับแต่ละกระบวนการ

“แต่หากมองในปี 2022 ในกล่องสีแดง กำลังการผลิตใหม่ในปีหน้าจะเน้นไปที่ชิ้นส่วน 40 นาโนเมตรและ 28 นาโนเมตรเป็นหลัก ดังนั้นเราเชื่อว่าการเปิดกำลังการผลิตใหม่เหล่านี้ในปีหน้าจะทำให้ตลาดโรงหล่อเวเฟอร์ขาดแคลน เงื่อนไขมาเพื่อผ่อนคลายบางอย่าง”

รูปที่ 8: แผนการขยายกำลังการผลิตปี 2022F สำหรับแต่ละกระบวนการ

90nm, 65nm และ 55nm เป็นการขยายกำลังการผลิตหลักในปีนี้ และ 40nm และ 28nm เป็นการสนับสนุนหลักสำหรับการขยายในปีหน้า ดังนั้นจึงเข้าใจได้ว่าซัพพลายเออร์ปัจจุบันของ 1Xnm มีน้อยมาก หลังจากเข้าสู่ 1Xnm โครงสร้างทรานซิสเตอร์ก็เข้าสู่โครงสร้าง FinFEX ดังนั้นค่าใช้จ่ายในการขยายจึงค่อนข้างสูง ปัจจุบันมีเพียง TSMC, Samsung และบริษัทอื่นๆ เท่านั้นที่ไม่มีแผนที่จะขยายการผลิตในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า เนื่องจากอัตราการเจาะของโทรศัพท์มือถือ 5G เพิ่มขึ้นทุกปี ความต้องการชิป 1Xnm ก็จะเพิ่มขึ้นอย่างมากเช่นกัน และความต้องการ Wi-Fi ฯลฯ ก็เพิ่มขึ้นทุกปีเช่นกัน ซึ่งอาจทำให้กระบวนการคอขวดของ 1Xnm ใน ปี 2022 และ 2023

รูปที่ 9: ส่วนประกอบเซมิคอนดักเตอร์ที่ประดิษฐ์ขึ้นจากกระบวนการหล่อขนาด 12 นิ้ว

เหตุใดกระบวนการ 28 นาโนเมตรจึงมีความสำคัญมาก

Qiao An ชี้ให้เห็นว่าไม่เพียงแต่ในปีหน้าเท่านั้น แต่แม้กระทั่งหลังจากปี 2023 กำลังการผลิต 28 นาโนเมตรก็จะค่อยๆ เพิ่มขึ้น เหตุใดกระบวนการ 28 นาโนเมตรจึงมีความสำคัญมาก

ดังที่เห็นได้จากรูปที่ 10 28 นาโนเมตรเป็นกระบวนการที่ล้ำหน้าที่สุดภายใต้สถาปัตยกรรม MOSFET (Planar) เมื่อเทียบกับสถาปัตยกรรม FinFET นั่นคือหลังจาก 1Xnm ต้นทุนก็ค่อนข้างถูก 28 นาโนเมตรอยู่ในสถาปัตยกรรม MOSFET (Planar) รุ่นสุดท้าย ซึ่งสามารถมอบประสิทธิภาพที่เพียงพอของชิปที่จำเป็นสำหรับผลิตภัณฑ์ IoT จำนวนมาก

นอกจากนี้ เมื่อเข้าสู่ระดับต่ำกว่า 40 นาโนเมตร เมื่อโรงหล่อเวเฟอร์หรือโรงงาน IDM ส่วนใหญ่กำลังขยายการผลิต ต้นทุนก็ค่อนข้างสูงเช่นกัน หากพวกเขามีลูกค้าไม่เพียงพอที่จะสนับสนุนการดำเนินงานของโรงงานเหล่านี้ ก็มีแนวโน้มที่จะก่อให้เกิดการสูญเสีย ดังนั้นหลังจากเข้าสู่การผลิตที่ต่ำกว่า 40 นาโนเมตร โรงงาน IDM หลายแห่งจึงได้ว่าจ้างผลิตภัณฑ์บางอย่างจากภายนอกไปยังโรงหล่อเวเฟอร์เหล่านี้เพื่อการผลิตอย่างต่อเนื่อง เป็นผลให้โรงหล่อเวเฟอร์ส่วนใหญ่ต้องการขยายกำลังการผลิต 40 นาโนเมตร/28 นาโนเมตรอย่างจริงจัง

รูปที่ 10: ความสำคัญของ 28 นาโนเมตร

ปี 2022 จะเป็นจุดสิ้นสุดของปัญหาการขาดแคลนชิปหรือไม่?

จากข้อมูลจาก TRENDFORCE ความต้องการของตลาดสำหรับผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายของเซมิคอนดักเตอร์ในปี 2020 จะมีความแข็งแกร่ง ดังที่เห็นได้จากรูปที่ 4 นอกจากทีวีซึ่งมีการเติบโตติดลบ 1.8% แล้ว เกมคอนโซล โน้ตบุ๊ก อุปกรณ์สวมใส่ รถยนต์ จอภาพ เซิร์ฟเวอร์ สมาร์ทโฟน มีการเติบโตอย่างรวดเร็ว ความจริงแล้ว แรงผลักดันหลักคือการแพร่ระบาดครั้งใหญ่ได้ขับเคลื่อนความต้องการที่หลากหลาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเติบโตเชิงบวกของเกมคอนโซล โน้ตบุ๊ก และอุปกรณ์สวมใส่ที่สูงถึง 35%, 16.5% และ 11.1% ในปี 2022 ความต้องการที่เกี่ยวข้องกับโรคระบาดนี้จะเข้าสู่ภาวะอ่อนแอ Qiao An นักวิเคราะห์จากแผนกวิจัยเซมิคอนดักเตอร์ของ TrendForce ชี้ให้เห็นว่าเป็นที่น่าสังเกตว่า "การเปลี่ยนแปลงส่วนประสมผลิตภัณฑ์" เป็นหนึ่งในตัวขับเคลื่อนสำคัญสำหรับการพัฒนาความต้องการเซมิคอนดักเตอร์ เช่น โทรศัพท์มือถือ 4G ไปจนถึงโทรศัพท์มือถือ 5G รถยนต์แบบดั้งเดิม ไปยังยานพาหนะไฟฟ้าและผลิตภัณฑ์อื่นๆ การเปลี่ยนแปลงแบบผสมผสาน การเปลี่ยนแปลงส่วนผสมผลิตภัณฑ์จะเพิ่มจำนวนชิปที่ใช้เป็นสองเท่า เช่น ทีวีขนาดใหญ่ต้องใช้ความละเอียดสูงกว่า ซึ่งต้องใช้ชิปมากขึ้น

รูปที่ 11: ภาพรวมของอุปสงค์เซมิคอนดักเตอร์

Qiao An นักวิเคราะห์จากแผนกวิจัยเซมิคอนดักเตอร์ของ TrendForce กล่าวว่าสาเหตุหลักของการขาดแคลนชิปคืออัตราการเจาะของโทรศัพท์มือถือ 5G ซึ่งมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่องตั้งแต่ครึ่งหลังของปี 2019 หลังจากเข้าสู่ปี 2020 ก็เกิดขึ้น เพื่อพบกับมงกุฎระบาดและภูมิรัฐศาสตร์ครั้งใหม่ และปัจจัยอื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง ซึ่งจริงๆ แล้วทั้งสามปัจจัยนี้ให้ผลลัพธ์ที่เหมือนกัน XNUMX ประการ ประการหนึ่งคือความต้องการผลิตภัณฑ์ที่เพิ่มขึ้น และประการที่สองคือความไม่แน่นอนที่เกิดจากภูมิรัฐศาสตร์หรือการแพร่ระบาด เช่น การปิดเมืองและประเทศ และอื่นๆ ทำให้ห่วงโซ่อุปทานพังทลาย ดังนั้นพลังงานจลน์ในสต็อคของห่วงโซ่อุปทานทั้งหมดจะหยุดชะงัก และห่วงโซ่อุปทานส่วนใหญ่จะต้องสร้างระดับสินค้าคงคลังที่ค่อนข้างสูงเพื่อรับมือกับปัญหาสินค้าหมดสต็อกที่เกิดจากการปิดเมืองและ ประเทศหรือภูมิรัฐศาสตร์ซึ่งเป็นปัญหาการขาดแคลนสินค้าจำนวนมาก เหตุผลหลัก.

เมื่อไหร่เราจะเห็นจุดสิ้นสุดของคลื่นการขาดแคลนชิป? ผลิตภัณฑ์ส่วนใหญ่ในปีนี้กระจุกตัวอยู่ที่ 96 นาโนเมตรและ 65 นาโนเมตร และในปีหน้าจะมีการขยายตัวของ 40 นาโนเมตรและ 28 นาโนเมตร กระบวนการเหล่านี้จะปรากฏในสถานการณ์การผ่อนคลายอุปทานในปีนี้และปีหน้า อย่างไรก็ตาม การเพิ่มความจุของเวเฟอร์ขนาด 8 นิ้วนั้นมีจำกัดเล็กน้อย นอกจากนี้ มีซัพพลายเออร์ 1Xnm ค่อนข้างน้อย และขณะนี้ยังไม่มีแผนการขยายธุรกิจที่ชัดเจน 8 นิ้วและ 5Xnm และ 12nm, 16nm หรือ 11nm, 14nm อาจกลายเป็นกระบวนการคอขวดในปีหน้า ดังนั้นขณะนี้เราสังเกตว่าในปี 2022 โดยรวม แม้ว่าโรงหล่อเวเฟอร์จะยังคงเปิดกำลังการผลิตใหม่ในบางกระบวนการ แต่อาจมีสัญญาณบรรเทาลงบ้างเล็กน้อย แต่กระบวนการคอขวดขนาด 8 นิ้ว และ 1Xnm จะยังคงเหมือนเดิม ห่วงโซ่อุปทานเซมิคอนดักเตอร์ทั้งหมดจะยังคงมีปัญหาเรื่องวัสดุที่ยาวและสั้น ดังนั้นจากมุมมองของตลาดโรงหล่อเวเฟอร์ทั้งหมดจะยังมีสถานการณ์กำลังการผลิตที่ตึงตัวในปี 2022

ข้อจำกัดความรับผิดชอบ: บทความนี้ทำซ้ำจาก "ผู้แต่งอัลบั้มวิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์: Wu Qingzhen Amy Wu" บทความนี้นำเสนอเฉพาะมุมมองส่วนตัวของผู้เขียน ไม่ใช่ Sacco Micro และมุมมองของอุตสาหกรรม สำหรับการพิมพ์ซ้ำและแบ่งปันเท่านั้น เพื่อสนับสนุนการคุ้มครองสิทธิ์ในทรัพย์สินทางปัญญา กรุณาพิมพ์ซ้ำ ระบุแหล่งที่มาต้นฉบับและผู้แต่ง หากมีการละเมิดใด ๆ โปรดติดต่อเราเพื่อลบออก