晶圓產(chǎn)能將持續(xù)緊缺至2022年后，客戶已出現(xiàn)恐慌！問題根源在哪？

芯智訊|Core Zhixun|

2022-03-10 13:11:31 7

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今年下半年以來晶圓代工產(chǎn)能奇缺，代工費(fèi)用也是持續(xù)上漲，并且已向下傳導(dǎo)到了封測端，使得封測產(chǎn)能也被擠爆，封測價(jià)格也是出現(xiàn)了*上漲，而下游的很多芯片也都出現(xiàn)了缺貨及價(jià)格上漲的情況。有分析稱，晶圓代工產(chǎn)能緊缺問題將持續(xù)至明年年中。而昨日臺(tái)灣晶圓代工大廠力積電董事長黃崇仁在接受采訪時(shí)則表示，全球晶圓代工產(chǎn)能不足將持續(xù)到2022年之后，目前已經(jīng)有客戶出現(xiàn)了恐慌的情緒。

晶圓產(chǎn)能緊缺將持續(xù)至2022年？

11月30日，臺(tái)灣晶圓代工大廠力積電召開法人說明會(huì)，力積電董事長黃崇仁對(duì)外表示，由于需求成長率大于產(chǎn)能成長率，且包括5G及AI等應(yīng)用帶動(dòng)更多需求，使得晶圓代工市場出現(xiàn)了產(chǎn)能緊缺，而新建晶圓廠成本高昂，并且從興建到量產(chǎn)至少需要三年，因此新建產(chǎn)能的“遠(yuǎn)水”難救“近火”。目前產(chǎn)能吃緊已經(jīng)到了客戶會(huì)恐慌的情況。黃崇仁對(duì)認(rèn)為，全球晶圓代工產(chǎn)能不足會(huì)持續(xù)到2022年之后。

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黃崇仁表示，今年晶圓代工產(chǎn)能不足，除了需求端爆發(fā)之外，另一大原因在于產(chǎn)能增加十分有限。

黃崇仁援引相關(guān)數(shù)據(jù)稱，近幾年來除了臺(tái)積電、三星等積極擴(kuò)充先進(jìn)制程產(chǎn)能外，其它晶圓代工廠的成熟制程的產(chǎn)能增加很少，過去五年產(chǎn)能成長率不到5％。但是2020-2021年的全球晶圓產(chǎn)能需求成長率卻達(dá)了30～35％，2022年之后，隨著5G及AI相關(guān)的大量應(yīng)用的增長又會(huì)帶動(dòng)龐大需求。

但是在供應(yīng)方面，目前半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)如果要興建新的晶圓廠，一定會(huì)優(yōu)先投資制程更為先進(jìn)的晶圓廠，而對(duì)于像40nm或28nm等成熟制程的晶圓廠的投資則很少。并且，新建晶圓廠的成本高昂，從建廠到量產(chǎn)需要三年左右的時(shí)間，而近期在成熟制程上，很少有新的投資建廠計(jì)劃。

目前力積電擁有2座8英寸及3座12英寸晶圓廠，產(chǎn)能利用率已達(dá)100%。黃崇仁表示，雖然力積電12英寸晶圓產(chǎn)能有10萬片，但是現(xiàn)在連兩三百片的產(chǎn)能也擠不出，產(chǎn)能已緊缺到不可思議，客戶對(duì)于產(chǎn)能的需求甚至已經(jīng)達(dá)到了恐慌的程度。

黃崇仁的話并非危言聳聽。早在今年10月中旬，芯謀研究的顧文軍就在微博上發(fā)文表示，“一個(gè)（芯片）設(shè)計(jì)公司的老總為了拿到產(chǎn)能近日給代工廠的高管下跪！”

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為了解決產(chǎn)能不足的問題，力積電已計(jì)劃在明年3月建全新的基于成熟制程的12英寸晶圓廠。不過，黃崇仁也表示，從建廠到量產(chǎn)需要三年左右的時(shí)間。總體來看，新產(chǎn)能“遠(yuǎn)水”救不了“近火”，產(chǎn)能會(huì)一路缺到2022年之后。

8吋產(chǎn)能爆滿，擴(kuò)產(chǎn)受限，“漲”聲不斷

自2019下半年以來，8英寸晶圓產(chǎn)能就已經(jīng)很緊張，疊加今年新冠疫情的影響，以及傳統(tǒng)*季的來臨，今年下半年CMOS圖像傳感芯片、指紋識(shí)別芯片、電源管理芯片、顯示驅(qū)動(dòng)IC、射頻芯片、MEMS傳感器、MOSFET、部分特殊存儲(chǔ)芯片、部分MCU芯片等主要依賴于8吋晶圓的芯片需求爆發(fā)，進(jìn)一步加重了8英寸晶圓的產(chǎn)能的緊缺問題。

根據(jù)資料顯示，*先進(jìn)、華虹宏力在2020Q3的8英寸晶圓廠產(chǎn)能利用率均超過 100%，聯(lián)電，中芯國際的8英寸晶圓廠產(chǎn)能利用率也處在 95%的高位附近。工廠已經(jīng)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，供貨期也相應(yīng)延長，以功率器件IGBT 為例，當(dāng)前的供貨期遠(yuǎn)高于 IGBT 正常 7-8 周的供貨期。英飛凌、安森美、Microsemi等 IGBT 供應(yīng)商 2020Q1 的供貨期已達(dá) 13-30 周。

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另外，隨著近年來6英寸晶圓廠的陸續(xù)大量關(guān)閉，使得近年來原本依賴于6英寸晶圓的器件，如分立器件、功率器件、MEMS、模擬芯片等產(chǎn)品需求切換至8英寸晶圓，這也持續(xù)的加重了8英寸產(chǎn)能的負(fù)擔(dān)。有數(shù)據(jù)顯示，在2010~2016年間，約超過20座6英寸晶圓廠關(guān)閉。

目前模擬芯片和功率器件適配8英寸晶圓主要有兩大優(yōu)勢：1）8英寸晶圓已具備了成熟的特種工藝，上述芯片對(duì)特種工藝的要求較高。2）8英寸晶圓相對(duì)于12英寸晶圓線具有成本優(yōu)勢，剩余折舊額較低等。這也使得越來越多的“釘子戶”集聚在8英寸晶圓產(chǎn)能上。

同樣對(duì)于聚焦于成熟制程的晶圓廠來說，現(xiàn)有的8英寸晶圓廠大多都已經(jīng)完成折舊，在市場產(chǎn)能緊缺及*效應(yīng)下，更具經(jīng)濟(jì)效益。但是如果貿(mào)然新建新的8英寸晶圓廠，不僅需要大幅增加資金投入，而且即使現(xiàn)在建也要兩三年后才能量產(chǎn)，屆時(shí)市場需求是否還有現(xiàn)在這么*盛？這將是一個(gè)大問題。如果量產(chǎn)后，市場需求不足，產(chǎn)能利用率低下，再加上高額的折舊費(fèi)用，那真是血虧了。畢竟12英寸晶圓廠已經(jīng)是大勢所趨。所以，8英寸晶圓廠的數(shù)量近年來一直是沒有怎么增加，而是維持在一個(gè)平衡。

根據(jù)SEMI（國際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)）預(yù)計(jì)，2019年至2022年，全球8英寸晶圓產(chǎn)量將增加70萬片，增加幅度為14%，年均增速約為4.5%；其中，MEMS傳感器相關(guān)產(chǎn)能約增加25%，功率器件產(chǎn)能約增加23%，年均增速約為6%。未來幾年將推升全球8寸晶圓廠產(chǎn)能至每月接近650萬片。

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另外需要指出的是，現(xiàn)存的8英寸晶圓當(dāng)中有一些還把持在IDM廠商手中，并且部分轉(zhuǎn)向12英寸晶圓廠的IDM廠商還會(huì)將一些依賴于8英寸晶圓的產(chǎn)品外包出去，這些也會(huì)進(jìn)一步擠壓8英寸晶圓代工市場。

總體來看，8英寸晶圓的供給增速落后于市場需求增速，在很多細(xì)分領(lǐng)域差距更為明顯。

而從供給端來看，雖然在2008年以前，8英寸晶圓廠還是主流，但隨著更具利用效率的12英寸晶圓廠的每年新建數(shù)量的增加（12英寸晶圓的可利用面積達(dá)到了8英寸晶圓的兩倍），12英寸晶圓廠已經(jīng)成為當(dāng)前主流。與此同時(shí)，不少的8英寸晶圓廠也開始關(guān)閉，轉(zhuǎn)向12英寸晶圓廠。資料顯示，1999年到2018年間，全球總共關(guān)閉了76家8英寸晶圓廠。

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由于12英寸晶圓廠已經(jīng)成為當(dāng)前主流，這也使得上游的半導(dǎo)體設(shè)備廠近年來也開始將產(chǎn)品線轉(zhuǎn)向12英寸產(chǎn)線，很多8英寸產(chǎn)線所需的半導(dǎo)體設(shè)備已經(jīng)停產(chǎn)，二手設(shè)備昂貴又流通量少，導(dǎo)致8英寸晶圓新產(chǎn)能增長有限。

去年國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備龍頭北方華創(chuàng)副總裁、首席科學(xué)家劉韶華在“2019中國（珠海）集成電路產(chǎn)業(yè)*論壇”上就曾表示，由于車用半導(dǎo)體、物聯(lián)網(wǎng)MCU、PMIC、CIS、分立器件、MEMS、指紋識(shí)別芯片等對(duì)于8英寸廠投片需求的持續(xù)增長，以及部分MOSFET由6英寸廠轉(zhuǎn)向8英寸廠，致使目前8英寸晶圓代工廠的產(chǎn)能爆滿，大廠的產(chǎn)能利用率持續(xù)維持在90%以上。雖然當(dāng)時(shí)（2019年12月）國內(nèi)不少8英寸產(chǎn)線正在擴(kuò)產(chǎn)，在建的產(chǎn)線有6條，但是未來較長一段時(shí)間內(nèi)產(chǎn)能很難增加，關(guān)鍵瓶頸在于核心設(shè)備的緊缺。

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劉韶華當(dāng)時(shí)曾表示，上游的設(shè)備大廠現(xiàn)在更多的關(guān)注于12英寸設(shè)備，對(duì)于8英寸設(shè)備的供應(yīng)量已經(jīng)減少，與此同時(shí)，市場上流通的二手8英寸設(shè)備也比較有限。根據(jù)Surplus Global統(tǒng)計(jì)，近年來全球8英寸二手設(shè)備供應(yīng)量逐年萎縮，2018、2019年供應(yīng)已不足500臺(tái)。而新建一個(gè)月產(chǎn)能9萬片的8英寸成熟制程工廠，大約需要800臺(tái)各類設(shè)備。顯然，上游的8英寸設(shè)備供應(yīng)目前是極其緊缺的，這也推動(dòng)了二手8英寸設(shè)備的價(jià)格持續(xù)上漲。

正是由于上游8英寸設(shè)備供應(yīng)的緊缺，也直接導(dǎo)致了目前8英寸的產(chǎn)能很難在短時(shí)間進(jìn)行擴(kuò)大。即便是現(xiàn)在新建8英寸晶圓廠也需要2-3年才能實(shí)現(xiàn)達(dá)產(chǎn)，這也意味著目前8英寸產(chǎn)能爆滿的狀況，難以在短時(shí)間內(nèi)得到緩解。

在此背景之下，今年下半8英寸晶圓代工市場產(chǎn)能持續(xù)爆滿，供不應(yīng)求，價(jià)格也是水漲船高。此前就有產(chǎn)業(yè)鏈人士透露，在今年8月份，包括臺(tái)積電、聯(lián)華電子在內(nèi)的芯片代工商將8英寸晶圓代工報(bào)價(jià)提高了10%-20%。近日，又有消息稱，今年四季度包括聯(lián)華電子、格芯和*先進(jìn)在內(nèi)的純代工企業(yè)將8英寸晶圓代工報(bào)價(jià)提高了約10%-15%。另有預(yù)測稱，2021年，8英寸晶圓代工報(bào)價(jià)可能最多還將上漲40%。

12吋產(chǎn)能同樣緊缺

受新冠疫情影響，由于上半年廠商對(duì)于市場的預(yù)判、產(chǎn)品的規(guī)劃及備貨都偏保守，而隨著下半年國內(nèi)疫情的控制，以及在5G及AI推動(dòng)下的以智能手機(jī)、PC、平板電腦等為代表的消費(fèi)電子、服務(wù)器、汽車電子需求快速反彈，也推動(dòng)了中高端芯片對(duì)于12英寸晶圓投片量的大幅增長。

比如臺(tái)積電的7nm及5nm產(chǎn)能就一直很緊張，即使9月15日斷供華為之后，臺(tái)積電三季度也創(chuàng)下了新記錄達(dá)到約121.4億美元，而對(duì)于四季度營收預(yù)計(jì)，即使華為貢獻(xiàn)的營收為0，其營收也將會(huì)在124-127億美元之間，依然會(huì)保持增長。而這也主要得益于AMD CPU/GPU、蘋果A14/M1等芯片的需求。

另外，主要基于成熟制程的聯(lián)電的12英寸晶圓代工廠，下半年來得益于聯(lián)電80/90nm制程的TDDI芯片投片量增加，以及三星、聯(lián)發(fā)科、瑞昱等大客戶訂單的增加，產(chǎn)能也是持續(xù)滿載。

據(jù)此前臺(tái)灣媒體的報(bào)道顯示，聯(lián)發(fā)科因應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求增長，緊急增加聯(lián)電22納米下單量；瑞昱主動(dòng)式降噪無線藍(lán)牙耳機(jī)IC、擴(kuò)充底座控制IC訂單也涌入聯(lián)電；三星的ISP影像處理器也從9月開始追加聯(lián)電12寸廠投片量，估計(jì)總量將達(dá)1萬片，而且三星28納米OLED驅(qū)動(dòng)芯片需求增加，都推動(dòng)了聯(lián)電12英寸晶圓代工廠產(chǎn)能的緊張。

根據(jù)富邦投顧最新的研報(bào)資料也顯示，由于目前半導(dǎo)體增長主要來自 HPC/AI/5G/ADAS 等需要先進(jìn)制程支援的應(yīng)用領(lǐng)域需求的快速增長，這也使得高階晶圓的投片量大幅增加，推動(dòng)12英寸晶圓代工產(chǎn)能需求在2020年下半年出現(xiàn)供應(yīng)吃緊的情況，并預(yù)計(jì)2021-2022年供應(yīng)吃緊情況仍不易緩解。

另外，前面提到，相對(duì)于12英寸晶圓來說，目前8英寸晶圓已具備了成熟的特種工藝，并且成本優(yōu)勢明顯。而對(duì)于現(xiàn)有的8英寸晶圓代工廠商來說，轉(zhuǎn)向12英寸晶圓廠，不僅整體投入成本高，量產(chǎn)后，折舊成本也很高，并且基于8英寸晶圓產(chǎn)能的相關(guān)芯片產(chǎn)品的售價(jià)也偏低，因此不論是擴(kuò)產(chǎn)還是新建8英寸晶圓廠都沒有太大的成本效益。而且更為關(guān)鍵的是，其眾多的客戶仍然還是停留在8英晶圓產(chǎn)能上。

特別是對(duì)于像PMIC（電源管理芯片）、LDDI（大尺寸顯示驅(qū)動(dòng)芯片）等產(chǎn)品來說，在8英寸晶圓廠生產(chǎn)是最具成本效益的，并且此類產(chǎn)品也沒有往12英寸晶圓廠及先進(jìn)工藝轉(zhuǎn)進(jìn)的必要性。

不過，隨著8英寸晶圓代工產(chǎn)能的持續(xù)緊缺，以及代工費(fèi)用的持續(xù)上漲，也確實(shí)迫使部分客戶不得不開始對(duì)于一些適合轉(zhuǎn)向12英寸晶圓代工廠生產(chǎn)的相關(guān)產(chǎn)品（比如OLED驅(qū)動(dòng)芯片、CMOS圖像傳感器等）進(jìn)行更改設(shè)計(jì)，逐步轉(zhuǎn)向12英寸晶圓代工廠生產(chǎn)。

這也進(jìn)一步加重了12英寸晶圓代工市場產(chǎn)能緊張的問題。

雖然根據(jù)IC Insights統(tǒng)計(jì)和預(yù)測，2020年全球?qū)⒂?0座新的12英寸晶圓廠進(jìn)入量產(chǎn)階段，全球晶圓產(chǎn)能將新增相當(dāng)于1790萬片8英寸晶圓，2021年新增產(chǎn)能將創(chuàng)歷史新高，達(dá)到約相當(dāng)于2080萬片8英寸晶圓。但是這其中相當(dāng)大一部分都屬于是三星、SK海力士、長江存儲(chǔ)等存儲(chǔ)廠商用于生產(chǎn)自家存儲(chǔ)芯片的產(chǎn)能，只有華虹無錫的12英寸晶圓廠是基于成熟制程的12英寸晶圓代工廠。

資料顯示，無錫12英寸晶圓廠目前已經(jīng)有包括90納米嵌入式閃存、65納米邏輯與射頻工藝平臺(tái)、分立器件三個(gè)平臺(tái)進(jìn)入量產(chǎn)階段，預(yù)計(jì)在2020年底月產(chǎn)量有望達(dá)到2萬片。預(yù)計(jì)2021年該廠產(chǎn)能有望擴(kuò)張到4萬片/月，產(chǎn)能有望在2021年四季度達(dá)到接近滿產(chǎn)。

正如前面力積電董事長黃崇仁所指出的那樣，目前新建12英寸晶圓廠大都是追求先進(jìn)制程，而基于成熟制程的12英寸晶圓代工廠可謂是少之又少。而這也在一定程度上限制了現(xiàn)有的基于8英寸晶圓的成熟制程產(chǎn)品向12英寸晶圓轉(zhuǎn)移。

小結(jié)：

綜合來看，目前晶圓代工市場市場的產(chǎn)能緊缺及*的情況，短期內(nèi)是難以解決的，并且產(chǎn)能緊缺的問題可能確實(shí)會(huì)一直持續(xù)至2022年之后。這主要是由于此前的一些新建產(chǎn)能可能要在未來兩年才能得到釋放，而今明兩年新建的產(chǎn)能也要等到2022年之后才能量產(chǎn)。另外一些客戶的產(chǎn)品由8吋轉(zhuǎn)向12吋也需要時(shí)間。

對(duì)于芯片設(shè)計(jì)廠商來說，能否*到足夠的產(chǎn)能，也就成為了未來兩年能否在市場競爭當(dāng)中脫穎而出的關(guān)鍵。簡單來說，對(duì)于有實(shí)力的芯片設(shè)計(jì)大廠，這或許將是一次機(jī)會(huì)，但是對(duì)于實(shí)力較弱的中小型芯片設(shè)計(jì)廠商來說，這可能將是一場災(zāi)難。

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