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近期,关于8英寸晶圆代工产能满负荷运转、产能紧张以及价格上涨的新闻层出不穷。业内人士预测,部分晶圆代工订单的交付时间已延至2021年第二季度。这种产能紧张的局面可能在半年内难以缓解。
不仅如此,由于8英寸晶圆代工厂产能紧张、价格上涨,导致IC设计厂商成本上升,面板驱动器、触摸组件等元器件的价格也随之上涨。其中,面板驱动器IC厂商诺瓦泰克(Novatek)已将价格上调了10%-15%。其他IC设计厂商也很有可能跟进提价。
8英寸晶圆产能紧张,价格却还在上涨。为什么?
1. 5G、汽车、物联网等技术推动了需求的显著增长。
2018年和2019年,8英寸晶圆产能短缺的问题实际上已经出现,这主要是由于手机多摄像头和指纹识别等技术的应用带动了CMOS图像传感器、指纹识别芯片等器件需求的增长。到2020年,5G手机、汽车和物联网的普及率将迅速提高,这将大幅增加对电源、电源管理和电源器件的需求。此外,疫情还将推动居家办公和在线教育的需求增长,进而带动笔记本电脑、平板电脑等电子产品的需求,进而带动对驱动IC芯片、分立元件和其他半导体元件的需求。
相关IC设计行业人士表示,过去客户通常按需下单,因为他们不想承受高库存压力。然而,2020年,受疫情和国际贸易摩擦等不确定因素的影响,部分客户考虑到晶圆代工厂产能紧张,开始提前下长期订单以确保稳定供应,尤其是8英寸晶圆的产能,可见度已达2021年3月和4月。
根据SEMI的数据,2019年至2022年间,微机电系统(MEMS)和传感器组件相关晶圆厂的产能预计将增长25%,功率组件和晶圆代工产能预计将分别增长23%和18%。8英寸芯片行业的整体表现依然强劲。
2. 12英寸晶圆是主流,8英寸晶圆产能有限。
2008年以前,8英寸(200毫米)晶圆厂仍是主流,但随着每年新增12英寸(300毫米)晶圆厂数量的增加,12英寸晶圆厂已成为目前的主流。据IC Insights预测,到2021年,全球12英寸晶圆厂的数量将增至123家,到2023年将达到138家。
来源:公开信息
与12英寸晶圆相比,8英寸晶圆厂的数量一直在减少,设备制造商目前正将重心放在12英寸晶圆厂的设备上。8英寸晶圆厂的设备有限,二手设备价格昂贵且流通性低,导致8英寸晶圆新增产能增长受限。
据相关统计,2008年至2016年间,至少有30多家8英寸晶圆厂关闭,另有10多家晶圆厂由8英寸改造为12英寸。2015年至2017年,全球8英寸晶圆厂产能增长率仅为7%左右。到2019年,全球8英寸晶圆厂总数已不足200家。
此外,2010 年至 2016 年间,超过 20 家 6 英寸晶圆厂关闭,分立器件、功率器件、MEMS 和模拟芯片等产品的需求转向 8 英寸晶圆,这进一步增加了 8 英寸晶圆产能的压力。
晶圆代工市场:主流企业的工厂分布情况如何?它们对产能紧张和价格上涨持何种态度?
晶圆代工市场一直保持着持续增长的趋势。根据IC Insights的数据,2019年至2024年全球半导体晶圆代工市场的复合年增长率将接近10%,远高于2014年至2019年6%的复合年增长率。
从市场结构来看,主要有台积电、三星、格罗方德、联电、中芯国际等企业。其中,台积电占据主导地位,市场份额超过50%。与此同时,中国大陆也涌现出许多晶圆代工厂,主要集中在8英寸以下晶圆的生产能力上。
面对 8 英寸晶圆产能紧张、价格上涨等市场状况,下文总结了主流晶圆代工厂的产能分布和规划,以及它们对市场价格上涨的态度。
目前8英寸晶圆代工价格尚未上涨。
作为晶圆代工领域的领导者,台积电的晶圆厂主要为12英寸和8英寸晶圆厂,此外还有一座6英寸晶圆厂。由于苹果、AMD、英伟达、高通和联发科等客户对7nm和5nm先进工艺的强劲需求,台积电的产能在本轮短缺浪潮中已趋于紧张,没有剩余产能可以承接新客户。
针对市场上8英寸晶圆产能紧张的问题,台积电CEO魏哲佳曾在第三季度业绩发布会上表示,由于与客户保持着密切的合作关系,公司没有提高8英寸晶圆代工价格。
数据来源:ChinaFlashMarket 整理
正在考虑扩大8英寸晶圆厂的生产规模
三星的晶圆代工厂主要生产12英寸晶圆,仅有一条8英寸晶圆代工厂。目前共有6条生产线在产,其中5条位于韩国(韩国志兴2条,韩国华城3条),1条位于美国奥斯汀工厂。三星华城V1生产线累计投资60亿美元,于2020年投产。该生产线采用EUV光刻技术,生产7nm和5nm芯片,并于第一季度交付。
三星华城V1是三星首条EUV半导体生产线。为了进一步扩大EUV生产线规模并提升7nm以下工艺技术,三星于2020年5月在平泽启动了一条新生产线的建设。该生产线将专注于基于EUV技术的5nm及以下工艺。预计将于2021年下半年全面投产。
面对 8 英寸晶圆产能短缺和晶圆代工成本上涨,有报道称三星正在考虑投资其 8 英寸晶圆厂的自动化,以提高生产效率并满足市场需求。
数据来源:ChinaFlashMarket 整理
计划新建一座8英寸晶圆厂以满足未来需求
GlobalFoundries的晶圆代工厂主要位于德国、新加坡和美国,其中8英寸晶圆厂和12英寸晶圆厂各占一半。8英寸晶圆厂主要集中在新加坡,12英寸晶圆厂主要位于美国和德国。
2019年,GlobalFoundries以236亿美元的价格将位于新加坡的Fab 3E 8英寸晶圆厂出售给了World Advanced。同年,该公司又以430亿美元的价格将位于纽约州的Fab 10 12英寸晶圆厂出售给了安森美半导体。2020年新建的成都工厂也已关闭,但GlobalFoundries随后宣布将在纽约州马耳他镇购置一块土地,用于建设一座先进的8英寸晶圆厂,以满足未来的增长需求。
来源:GlobalFoundries 官方网站
数据来源:ChinaFlashMarket 整理
部分8英寸晶圆客户的价格有所上涨。
联电共有12座晶圆厂,包括4座12英寸晶圆厂、7座8英寸晶圆厂和1座6英寸晶圆厂。这些晶圆厂主要集中在新加坡、日本、中国大陆和台湾地区,月产能超过750,000万片晶圆(约合8英寸晶圆)。
2020年,受益于大尺寸面板驱动IC和5G手机电源管理芯片的需求,以及客户持续增加安全库存,联电第二季度整体产能利用率提升至98%,8英寸晶圆出货量达到2.22万片。由于2020年下半年8英寸晶圆产能持续紧张,联电已上调部分8英寸晶圆客户的价格,并正在考虑在2021年第一季度再次提价。
来源:UMC官方网站
8英寸晶圆产能确实紧张,年内产能将会提升。
针对8英寸晶圆目前的市场形势,中芯国际表示:“产能确实紧张。” 得益于强劲的订单,中芯国际上调了第三季度财务预期,预计营收将在9.3亿美元至9.5亿美元之间,较第二季度的938亿美元进一步增长。
中芯国际预计今年其位于天津、上海和深圳的三个8英寸晶圆生产基地的月产能将增加30,000万片。在12英寸晶圆方面,中芯国际预计月产能将增加20,000万片。
此外,中芯国际正与北京开发区管理委员会签署合作框架协议,成立一家专注于28nm及以上制程晶圆代工项目的合资企业。一期计划建设月产能100,000万片(以12英寸晶圆计算)的晶圆,这将为后续的业绩增长注入动力。
资料来源:中芯国际财务报告
中国市场对8英寸芯片的订单应接不暇。
SK海力士最初专注于韩国清州M8生产线的晶圆代工业务。2017年,该公司正式将晶圆代工业务拆分为一家名为SK海力士系统IC公司的独立业务实体。该公司主要专注于晶圆代工业务,并以8英寸晶圆的生产为主流。
近年来,中国市场涌入大量8英寸晶圆订单。2018年,SK海力士系统集成电路公司与无锡实业集团成立了一家3.5亿美元的合资子公司,双方分别持股50.1%和49.9%,并建设了一座8英寸晶圆代工厂。该项目投产后,月产能可达11.5万片8英寸晶圆,并于2020年3月成功流片。
2021年供应仍将超过需求,我们确实正在考虑提价。
1999年,在台积电的协助下,世界先进技术有限公司成功引进逻辑产品代工技术,成为台积电的代工合作伙伴。2020年,世界先进技术有限公司宣布从DRAM工厂转型为晶圆代工企业。2004年7月,世界先进技术有限公司正式停止DRAM的生产制造,成功转型为一家100%的晶圆代工企业。
资料来源:《世界先进金融报告》
目前全球共有四座8英寸晶圆厂,包括2019年收购的GlobalFoundries新加坡Fab 3E 8英寸晶圆厂,分别位于台湾和新加坡。World Advanced 2019年的年产能约为2.5万片8英寸晶圆,出货量达到2.12万片,产能利用率为85%。预计2020年产能将达到约2.6万片8英寸晶圆。
World Advanced认为,由于市场需求强劲,8英寸晶圆代工产能紧张,预计2021年全年都将持续供不应求。该公司正在与客户探讨与8英寸晶圆代工价格上涨相关的问题。
8. 功率半导体
客户下了一笔价格更高的订单,并决定启动12英寸工厂建设项目。
力芯集团于2019年5月完成了公司重组。其子公司力芯科技将三座12英寸晶圆厂及相关业务和资产转移至力芯电子制造有限公司(“力芯”)。力芯目前拥有两座8英寸晶圆厂和三座12英寸晶圆厂。
力芯半导体制造股份有限公司表示:由于晶圆代工产能供应确实短缺,公司目前已满负荷运转,并且确实有IC设计公司为了争夺产能而提高订单价格。为应对客户对新增产能的强劲需求,公司决定启动桐洛12英寸晶圆厂建设方案,计划于2021年第二季度开工建设。此外,力芯投资的中国大陆晶圆代工厂合肥京河也已全面投产。截至2020年7月底,月产能为2.5万片,预计到年底月产能将达到3万片。
Source: Power Semiconductor official website
无锡工厂持续提升产能,并正在考虑扩建工厂二期工程。
华虹半导体拥有三座8英寸晶圆厂和三条12英寸晶圆生产线。2019年,其月产能从174,000万片(8英寸等效晶圆)提升至201,000万片,产能利用率达91.2%。由于功率半导体国产化进程加快,2020年市场需求好于预期。华虹半导体8英寸晶圆产能利用率已达100%,12英寸晶圆产能利用率也持续提升。
At the same time, the Wuxi plant aims to increase its production capacity to 40,000 pieces/month by the end of 2020 or early 2021, and is considering the second phase of expansion of the Wuxi plant. The total production capacity is expected to reach 80,000 pieces/month. The 8-inch plant also has room for expansion of 10,000 to 20,000 pieces/month in the future.
数据来源:ChinaFlashMarket 整理
产能紧张,不排除提高OEM价格的可能性。
DB HiTek是一家位于韩国的晶圆代工厂,主要利用8英寸晶圆厂生产电源管理器和图像传感器。其总部和两家工厂(Fab1和Fab2)均位于韩国。工厂产能已满负荷运转。2019年,近100,000万片8英寸晶圆订单未能交付,这一数字几乎是2018年未能交付订单数量的两倍。预计2020年产能供应仍将紧张,因此东方高科技不排除提高OEM价格的可能性。
来源:东方高科技官方网站
8英寸生产线已满负荷运转,暂时不会涨价。具体情况视情况而定。
目前,华润微电子生产的晶圆主要为6英寸晶圆,8英寸晶圆的利用率尚不高。在12英寸晶圆方面,公司于2018年与重庆市签署协议,在其位于重庆的现有工厂内建设一条12英寸晶圆生产线。该项目正按计划推进,预计将于2020年投产。
华润微电子表示,进入第三季度以来,8英寸生产线已满负荷运转,整体产能利用率保持在90%以上。目前暂无提价计划,公司将继续密切关注市场及价格走势。
数据来源:公开数据
吉塔半导体专注于模拟电路和功率器件的晶圆制造。2018年,上海项目正式开工建设,建成了一条月产能60,000万片的8英寸生产线和一条月产能50,000万片的12英寸特种工艺生产线。产品主要面向工业控制、汽车、电力、能源等领域,并提升了功率器件(IGBT)、电源管理、传感器等芯片的产能。
2020年,吉塔半导体也与上海盛美半导体设备有限公司正式达成战略合作协议。双方将充分发挥各自优势,携手推进半导体设备及相关工艺的创新。
京和集成是一家位于安徽的12英寸晶圆代工厂。截至2019年底,其月产量已达20,000万片晶圆。公司计划到2020年底达到12英寸晶圆月产能30,000万片,到2021年底达到40,000万至45,000万片。
由赛维电子股份有限公司控股子公司投资建设的“8英寸MEMS国际代工生产线建设项目”于2020年9月正式投产,初期产能为1万片/月。该项目将分阶段建设,全面投产后,最终产能将达到3万片/月,标志着先进的8英寸MEMS芯片生产线正式进入量产阶段。
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