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8英寸晶圓產能持續吃緊,半導體行業出現隱憂

發布時間:2022-03-11發布人:菉華

在全球晶圓代工收入破紀錄的背后,卻是8英寸晶圓產能吃緊。這一情況已經從2019年第二季度持續到現在,不但未見緩解跡象,反而越來越嚴峻,成為收入增長下半導體行業的隱憂。

圖片源自報告《Changing Wafer Size and the Move to 300mm》

在摩爾定律的驅動下,芯片晶圓尺寸從6英寸(150mm)發展到8英寸(200mm)再到12英寸(300mm),晶圓尺寸越大,意味著在同一塊晶圓能生產的芯片越多,能夠在降低成本的同時,提高良率。從晶圓尺寸的發展歷程就能看出,相比于12英寸,8英寸產線更為陳舊落后。在良率相同的情況下,一片12英寸的晶圓生產的IC數量約為200顆,是一片8英寸晶圓的兩倍,前者有更高的成本效益。不過,8英寸晶圓也有著自己的優勢,首先是擁有特殊的晶圓工藝,其次大部分折舊的固定資產成本較低,最重要的是對于產能要求不高的廠商而言更加經濟。

如果要從產品上將8英寸晶圓和12英寸晶圓區分開來,8英寸晶圓主要用于需要特征技術或差異化技術的產品,包括功率芯片、圖像傳感器芯片、指紋識別芯片、、無線通信芯片等,涵蓋消費電子、通信、計算、工業、汽車等領域。12英寸晶圓則主要用于制造CPU、邏輯IC和存儲器等高性能芯片,在PC、平板電腦和移動電話等領域使用較多。因此,在傳統的IC市場上,8英寸和12英寸晶圓優勢互補,長期共存。近幾年來,一方面由于8英寸晶圓廠設備老化,維修難度大且無新設備來補充,很多廠商陸續關閉8英寸晶圓廠。根據SEMI報告數據,全球8英寸晶圓產線數量在2007年達到最多200條,隨后開始下降,到2016年減少到188條。另一方面由于5G應用拉動8英寸需求爆發,例如一部5G手機的電源芯片就比一部4G手機的電源芯片多,導致目前8英寸晶圓市場受惠于強勁的電源芯片和顯示驅動芯片需求,產能長期供不應求,甚至出現漲價的情況。

中芯國際和華虹集團這兩家以集成電路制造為主業有晶圓代工廠之外,國內還有武漢新芯、華潤微電子、方正微電子、粵芯半導體、芯恩半導體等公司也有晶圓代工業務線。2006年成立的武漢新芯是國內首家采用3D集成技術生產圖像傳感器、存儲器和AI加速器芯片的制造商,擁有55納米低功耗邏輯,55納米射頻以及55納米嵌入式閃存技術。華潤微電子旗下的代工事業群華潤上華從事開放式晶圓代工業務,提供1.0μm至0.11μm的工藝制程和特色晶圓制造技術服務,主要提供模擬CMOS、BICMOS、射頻及混合CMOS、BCD、功率器件和MEMS等工藝。方正微電子提供0.5μm和1.0μm的功率分立器件和功率集成電路等領域的晶圓制造技術。

2017年成立的粵芯半導體能夠提供90μm至0.18μm的平臺工藝,主要生產模擬芯片、分立器件和圖像傳感器。中芯國際擁有3座8英寸晶圓廠和5座12英寸晶圓廠(含合資控股),遍布北京、天津、上海和江陰。華虹集團擁有3座8英寸晶圓廠和3座12英寸晶圓廠,8英寸晶圓廠月產能約18萬片,12英寸晶圓月產能約4萬片,遍布上海、張江和無錫。此外,擁有8英寸晶圓廠的還有華潤微電子、上海先進(積塔半導體)、士蘭微等公司,只有12英寸晶圓廠的有武漢新芯和粵芯半導體等公司,以華潤微電子和方正微電子為代表的公司依然有6英寸生產線。