產(chǎn)能利用率僅達(dá)到一半,大廠“捧哏”12英寸,8英寸晶圓廠沒戲了?
TrendForce集邦咨詢研究顯示,2023上半年八英寸產(chǎn)能利用率主要受惠于Driver IC在第二季帶來的零星庫存回補急單,加上晶圓廠啟動讓價策略鼓勵客戶提前投片而獲得支撐。下半年由于總體經(jīng)濟(jì)形勢與庫存問題持續(xù),原先供應(yīng)鏈期待的旺季拉貨效應(yīng)并未發(fā)酵,同時車用、工控在短料獲得滿足后庫存逐漸堆積,導(dǎo)致需求放緩,且Power相關(guān)產(chǎn)品在全球PMIC龍頭德州儀器(TI)削價競爭下,F(xiàn)abless及其他IDM等庫存去化遭嚴(yán)重抑制,加上IDM廠自有新廠產(chǎn)能開出,收斂委外訂單,進(jìn)而再次向晶圓代工廠加大砍單力道, 使得下半年八英寸產(chǎn)能利用率持續(xù)下探至50~60%,無論Tier1、Tier2/Tier3八英寸晶圓代工業(yè)者的產(chǎn)能利用率表現(xiàn)均較上半年更差。
客戶擴(kuò)大砍單,臺積電、三星等遭遇挑戰(zhàn)
各家業(yè)者來看,中芯國際(SMIC)與華虹集團(tuán)(HuaHong Group,八英寸主要為HHGrace)等晶圓代工業(yè)者八英寸產(chǎn)能利用率平均表現(xiàn)較其他廠商略高,主要是上述晶圓代工廠商讓價態(tài)度與幅度較積極,以及中國大陸推動IC替代、本土化生產(chǎn)趨勢有關(guān)。然而,盡管2023下半年各家晶圓代工廠都祭出讓價措施,但由于客戶普遍仍保守看待市況,備貨謹(jǐn)慎,加上沒有急單助力,故此波降價對今年下半年的八英寸產(chǎn)能利用率幫助有限。
展望2024年,預(yù)期中芯國際、HHGrace八英寸產(chǎn)能利用率復(fù)蘇狀況將較產(chǎn)業(yè)平均更快,HHGrace全年甚至有機(jī)會回到80~90%水平。臺積電(TSMC)方面,近期遭PMIC客戶抽單影響,4Q23至1Q24的八英寸產(chǎn)能利用率預(yù)估將跌至60%以下,同期聯(lián)電(UMC)、力積電(PSMC)均面臨50%保衛(wèi)戰(zhàn)。
此外,由于原本需求較穩(wěn)健的日、歐系IDM廠也在今年第三季正式進(jìn)入庫存修正周期,恐使八英寸產(chǎn)能利用率復(fù)蘇時間再度遭推遲。據(jù)TrendForce集邦咨詢了解,英飛凌(Infineon)近期基于庫存過高考量,著手向聯(lián)電、世界先進(jìn)(Vanguard)等委外代工廠砍單,將使第四季世界先進(jìn)八英寸產(chǎn)能利用率持續(xù)下滑至明年第一季,比預(yù)期更低迷。
韓系業(yè)者方面,三星(Samsung)八英寸產(chǎn)能主要生產(chǎn)大尺寸Driver IC、CIS與智能手機(jī)PMIC等,但受消費性終端需求持續(xù)低迷影響,相關(guān)客戶投片規(guī)劃保守,今年下半年八英寸產(chǎn)能利用率已處低檔,且預(yù)期2024全年將維持在約五成。
國內(nèi)企業(yè)加速8英寸布局
近期,三安半導(dǎo)體發(fā)布消息稱,公司攜碳化硅全產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)品亮相SEMICON Taiwan 2023。除了推出650V-1700V寬電壓范圍的SiC MOSFET外,三安半導(dǎo)體還首發(fā)了8英寸碳化硅襯底。三安半導(dǎo)體表示,展會上有多家重要客戶在詳細(xì)詢問三安半導(dǎo)體產(chǎn)品參數(shù)后,表示已經(jīng)確認(rèn)采購意向。
從產(chǎn)能來看,湖南三安現(xiàn)有SiC產(chǎn)能15,000片/月,較2022年底新增3,000片/月,提升25%;GaN-on-Si(硅基氮化鎵)產(chǎn)能2,000片/月。其6英寸碳化硅襯底已通過數(shù)家國際大客戶驗證,并實現(xiàn)批量出貨,且2023年、2024年供應(yīng)已基本鎖定。此外,三安已簽署的碳化硅MOSFET長期采購協(xié)議總金額超70億元,另有幾家新能源汽車客戶的合作意向在跟進(jìn)。
化合物半導(dǎo)體市場對國內(nèi)主流SiC企業(yè)的8英寸襯底進(jìn)度進(jìn)行了統(tǒng)計,除了三安光電之外,目前國內(nèi)在研發(fā)8英寸襯底的企業(yè)及機(jī)構(gòu)還有爍科晶體、晶盛機(jī)電、天岳先進(jìn)、南砂晶圓、同光股份、中科院物理所、山東大學(xué)、天科合達(dá)、科友半導(dǎo)體、乾晶半導(dǎo)體等。其中爍科晶體、天科合達(dá)以及晶盛機(jī)電相對來說進(jìn)度比較快。
襯底之外,外延企業(yè)也在加速建設(shè)8英寸產(chǎn)能,東莞天域計劃購置94.7 畝地用于建設(shè)SiC外延材料研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化,用于SiC外延關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)及全球首條8英寸SiC外延晶片生產(chǎn)線的建設(shè)。此外,瀚天天成位于同翔高新城的SiC產(chǎn)業(yè)園的三期項目也極有可能是定位8英寸SiC外延,這兩家企業(yè)目前都在IPO階段。
總體而言,隨著三安光電8英寸襯底的發(fā)布,SiC市場會越來越熱鬧,競爭也會越來越激烈,從長期來看,這有助于產(chǎn)業(yè)整體的發(fā)展,至于最后哪些企業(yè)能夠突圍而出,這個只能騎驢看唱本。
全球正在加速擴(kuò)建12英寸晶圓廠
SEMI表示,排除低可能性或謠傳的晶圓廠建設(shè),保守估計,2020- 2024年至少新增38座12英寸晶圓廠,其中,中國臺灣增加11座,中國大陸增加8座,兩地區(qū)合計占總數(shù)的一半。預(yù)計2024年12英寸晶圓廠總數(shù)將達(dá)到161座,晶圓廠月產(chǎn)能有望增長180萬片(wpm),達(dá)到700萬片以上。
近幾年,雖然中國大陸在12英寸晶圓廠建設(shè)方面出現(xiàn)了不少泡沫,但總體增長的勢頭,特別是市場對產(chǎn)能的需求量一直是剛性增長。在這種情況下,中國大陸產(chǎn)能占全球比重將快速增加,據(jù)統(tǒng)計,2015年的市占率僅為8%,而到2024年將增至20%,月產(chǎn)能也將達(dá)到150萬片。
與中國大陸相比,日本在全球12英寸晶圓產(chǎn)能比重持續(xù)下降,2015年約占19%,2024年將跌至12%;美洲也將從2015年的13%,跌至2024年的10%。SEMI認(rèn)為,韓國將成為最具發(fā)展?jié)摿Φ氖袌?,投資額在150億-190億美元之間,緊隨其后的中國臺灣投資額約為140億-170億美元,中國大陸為110億-130億美元。
SEMI發(fā)布的最新統(tǒng)計和預(yù)測報告顯示,在2021和2022年強(qiáng)勁增長后,由于存儲和邏輯芯片需求疲軟,預(yù)計2023年12英寸晶圓廠產(chǎn)能擴(kuò)張將放緩,不過,這只是短暫“休息”,SEMI認(rèn)為,到2026年,全球12英寸晶圓廠產(chǎn)能將增加到每月960萬片,創(chuàng)歷史新高。
SEMI總裁Ajit Manocha表示,在2022-2026年間,新增產(chǎn)能的主要驅(qū)動力為:模擬和功率器件IDM的產(chǎn)能以30%的復(fù)合年增長率領(lǐng)先,其次是晶圓代工業(yè),增長率為12%,之后是光電器件的6%,存儲芯片的4%。包括格芯(GlobalFoundries)、華虹半導(dǎo)體、英飛凌、英特爾、Kioxia、美光、三星、SK海力士、中芯國際、意法半導(dǎo)體、德州儀器、臺積電和聯(lián)電在內(nèi)的IDM和晶圓代工廠,將有82座新廠在2023-2026年期間運營。
由于美國的出口管制,中國大陸企業(yè)和政府將12英寸晶圓廠投資重點放在了成熟制程產(chǎn)線上,其全球份額將從2022年的22%增加到2026的25%,產(chǎn)能達(dá)到每月240萬片。
根據(jù)SEMI的預(yù)測,2022-2026年,由于存儲芯片市場需求疲軟,韓國占全球12英寸晶圓產(chǎn)能比重將從25%下滑至23%,盡管中國臺灣地區(qū)的份額也會略有下降,從22%降至21%,但仍有望保持第三名的位置。而日本在全球的份額預(yù)計將從2022年的13%下降到2026年的12%。
在政府投資的推動下,2022-2026年,預(yù)計美洲、歐洲和中東地區(qū)的12英寸晶圓產(chǎn)能份額將增長,到2026年,美洲的份額將增長0.2%至接近9%,歐洲和中東地區(qū)的份額將從6%增加到7%,東南亞的4%基本保持不變。
由于推出了390億美元的芯片制造補貼計劃,美國“芯片法案”帶動本土的英特爾、美光、德州儀器,以及外來的臺積電和三星電子等國際巨頭企業(yè)在美國大規(guī)模興建12英寸晶圓廠。
英特爾在亞利桑那州投資了200億美元建設(shè)兩座晶圓廠,2022年9月,英特爾又斥資 200 億美元在俄亥俄州建造兩座先進(jìn)制程晶圓廠,而且,類似的投資在未來還會增加,十年內(nèi)的總額可能會達(dá)到1000億美元。
“芯片法案”公布之后,美光就宣布了400億美元的投資計劃,這一投資持續(xù)到2030年,將分階段在美國建設(shè)先進(jìn)制程存儲芯片晶圓廠。
臺積電在亞利桑那州建設(shè)的5nm晶圓廠已經(jīng)搬入設(shè)備,在此基礎(chǔ)上,該晶圓代工龍頭2022年12月宣布將再建一座3nm制程晶圓廠,這些項目投資加起來,不少于400億美元。三星在德克薩斯州新建了一座12英寸晶圓廠,其總投資也將由原計劃的170億美元提升至250億美元。
在歐洲,臺積電,英特爾都有新建12英寸晶圓廠的計劃,目前正在規(guī)劃當(dāng)中。
8英寸晶圓廠還有前途嗎?
12英寸晶圓的成本效益高,全球各大芯片廠商也在興建12英寸晶圓廠,難道8英寸晶圓產(chǎn)線已經(jīng)成為昨日黃花,沒有價值了?答案是否定的。
這里有一組數(shù)據(jù),截至2022年,全球有150多座12英寸晶圓廠,其中,42座在中國臺灣,33座在中國大陸,19座在美國,12座在歐洲和中東。雖然先進(jìn)制程工藝很重要,且吸引了大量投資,但仍有相當(dāng)大比例的芯片在8英寸晶圓廠生產(chǎn),特別是90nm-180nm工藝節(jié)點芯片,是8英寸產(chǎn)線的天下。截至2022年,全球約有230座8英寸晶圓廠,其中,51座在美國,49座在歐洲和中東。
從2018年起,8英寸晶圓芯片產(chǎn)能就處于供給不足的狀態(tài),這種狀況一直持續(xù)到2022上半年,特別是在中國大陸,無論是IDM,還是晶圓代工廠,8英寸晶圓產(chǎn)能一直都很緊俏,產(chǎn)能利用率相當(dāng)高。
出現(xiàn)這種狀況的原因主要是市場對模擬芯片的需求量一直在提升,功率器件、電源管理芯片、CMOS圖像傳感器、MEMS傳感器、RF收發(fā)器、濾波器,PA、ADC、DAC等,大都在8英寸晶圓產(chǎn)線投產(chǎn)。
SEMI預(yù)計,2019~2022年,全球8英寸晶圓產(chǎn)量增加約70萬片,增幅為14%,其中,MEMS和傳感器相關(guān)產(chǎn)能約增加25%,功率器件產(chǎn)能提高約23%。2019年,在15個新晶圓廠建設(shè)計劃中,約有一半是8英寸的。
8英寸晶圓產(chǎn)能為何滿足不了應(yīng)用需求呢?主要原因有如下幾點。
一、市場對模擬芯片的需求強(qiáng)勁,特別是新能源汽車的快速發(fā)展,對功率器件(IGBT、MOSFET等)的需求相當(dāng)強(qiáng)勁,而這些芯片主要在8英寸晶圓產(chǎn)線生產(chǎn)。
二、晶圓代工廠的8英寸線產(chǎn)能普遍緊張,而且,大部分模擬、分立器件市場由IDM大廠把持,但因產(chǎn)能有限,這些IDM通常會將訂單外包給晶圓代工廠,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(kuò)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8英寸晶圓代工產(chǎn)能供不應(yīng)求的情勢。
三、相關(guān)設(shè)備供給不足,很多設(shè)備廠已經(jīng)不再生產(chǎn)8英寸晶圓加工設(shè)備了,二手設(shè)備數(shù)量又很有限,以及8英寸硅片產(chǎn)量受限等,也在制約8英寸晶圓產(chǎn)能供給量。
2008-2016年,全球共有15座8英寸晶圓廠轉(zhuǎn)型為12英寸的,然而,從2016年開始,8英寸晶圓廠關(guān)閉的速度開始減緩,這種態(tài)勢一直持續(xù)到2021年前后,8英寸晶圓產(chǎn)線似乎煥發(fā)了第二春。
疫情爆發(fā)以來,全球半導(dǎo)體業(yè)呈現(xiàn)出異常紅火的局面,特別是2020年到2022上半年,各種芯片供不應(yīng)求,8英寸晶圓產(chǎn)能的市場需求非?;鸨5珡?022下半年開始,這股芯片熱快速降溫,進(jìn)入2023年以來,各種芯片全面過剩,8英寸晶圓產(chǎn)能不再像過去幾年那么火爆了。不過,這是全行業(yè)共有的狀況,并不是8英寸獨有的。業(yè)界普遍估計,到了2024年,全球半導(dǎo)體業(yè)將全面復(fù)蘇,到那時,8英寸晶圓產(chǎn)能需求有望再次熱火起來。
