當(dāng)前,中國(guó)半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模已超過(guò)北美市場(chǎng),成為半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模最大的地區(qū)。2016年我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)銷售額為6378億元人民幣,實(shí)現(xiàn)了14.77%的增長(zhǎng)率;我國(guó)半導(dǎo)體市場(chǎng)需求規(guī)模也從2008年的6896億元人民幣增長(zhǎng)至2016年的13859.4億元。中國(guó)半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模的飛速發(fā)展,帶來(lái)的是強(qiáng)烈的市場(chǎng)需求。預(yù)計(jì)2018年,我國(guó)半導(dǎo)體市場(chǎng)需求規(guī)模將達(dá)到15940.3億元人民幣。
巨大的需求帶來(lái)中國(guó)大陸晶圓制造“建廠潮”。緊跟國(guó)際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移趨勢(shì),國(guó)內(nèi)外眾多晶圓制造商選擇在中國(guó)大陸投資擴(kuò)產(chǎn)。SEMI數(shù)據(jù)顯示,中國(guó)晶圓廠建設(shè)支出2017年將達(dá)到60億美元,2018年將達(dá)到66億美元。過(guò)去兩年間,全球新建17座12寸晶圓制造廠,其中有10座位于中國(guó)大陸;從2017年到2020年,預(yù)計(jì)全球新增半導(dǎo)體產(chǎn)線62條,這62條產(chǎn)線中有26條位于中國(guó)大陸,占總數(shù)的42%。預(yù)計(jì)2018年投產(chǎn)的新建12寸廠有計(jì)劃月產(chǎn)能7萬(wàn)片的中芯國(guó)際(上海)、計(jì)劃月產(chǎn)能8.5萬(wàn)片的格芯(成都)和計(jì)劃初期月產(chǎn)2萬(wàn)片晶圓的臺(tái)積電(南京)等。
建廠潮還未停止。12月5日三安光電與福建泉州、南安簽署333億投資協(xié)議,建設(shè)高端氮化鎵 LED 襯底、外延、芯片的研發(fā)與制造產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目;高端砷化鎵LED外延、芯片的研發(fā)與制造產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目;大功率氮化鎵激光器的研發(fā)與制造產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目;光通訊器件的研發(fā)與制造產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目;射頻、濾波器的研發(fā)與制造產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目;功率型半導(dǎo)體(電力電子)的研發(fā)與制造產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目;特種襯底材料研發(fā)與制造、特種封裝產(chǎn)品應(yīng)用研發(fā)與制造產(chǎn)業(yè)化等七個(gè)項(xiàng)目,并于12月26日開(kāi)工。
12月18日,廈門海滄與杭州士蘭微在廈門共同簽署戰(zhàn)略合作框架協(xié)議。按協(xié)議約定,項(xiàng)目總投資220億元,規(guī)劃建設(shè)兩條12英寸特色工藝芯片生產(chǎn)線及一條先進(jìn)化合物半導(dǎo)體器件生產(chǎn)線。12月26日,廣州粵芯半導(dǎo)體項(xiàng)目動(dòng)工,項(xiàng)目總投資約70億元,月產(chǎn)3萬(wàn)片12英寸晶圓芯片,達(dá)產(chǎn)后銷售收入100億元,帶動(dòng)上下游企業(yè)形成1000億元產(chǎn)值,預(yù)計(jì)2019年上半年建成投產(chǎn)。
更多的新晶圓廠意味著在未來(lái)幾年將會(huì)有新一輪的晶圓設(shè)備投資。不僅如此,晶圓代工領(lǐng)域可以說(shuō)是一個(gè)技術(shù)與資金雙密集的產(chǎn)業(yè),建造一條12寸產(chǎn)線的投資高達(dá)幾十億美元。根據(jù)集邦咨詢調(diào)查顯示,以一座初期月產(chǎn)能約10k的28nm新晶圓廠為例,其折舊成本占整體營(yíng)收約為49%,相對(duì)于一線晶圓代工廠折舊成本占比約23.6%,以及二線廠的25%,新廠折舊成本高出近一倍。而間接人員成本方面,由于新廠的關(guān)鍵技術(shù)人力不足,必須仰賴至少高于市場(chǎng)行情2~3倍的薪資吸引專業(yè)技術(shù)人才,藉此提升客戶關(guān)系及縮短產(chǎn)品量產(chǎn)的學(xué)習(xí)曲線,集邦咨詢估算,新廠的間接人員成本比重達(dá)34%,遠(yuǎn)高于一線廠與二線廠的10.2%與17.5%。
投資規(guī)模如此之大,如雨后春筍般不斷躥出的晶圓廠引發(fā)了業(yè)界的擔(dān)心:現(xiàn)有的廠的產(chǎn)能利用率都開(kāi)始走低,甚至過(guò)剩,又拿什么來(lái)填這些新廠的產(chǎn)能?芯謀研究分析師顧文軍評(píng)論說(shuō),國(guó)際12寸廠的產(chǎn)線利用率現(xiàn)在都開(kāi)始走低了,也就是說(shuō)現(xiàn)在12寸Fab產(chǎn)能已經(jīng)開(kāi)始走低了,現(xiàn)在12寸產(chǎn)能已經(jīng)開(kāi)始過(guò)剩,國(guó)際上幾家12吋Foundry產(chǎn)能利用率已經(jīng)開(kāi)始走低,國(guó)內(nèi)更是集中在低端靠低價(jià)廝殺,怎么還有那么多人愿意做Foundry?從全民煉鋼到全民半導(dǎo)體,過(guò)猶不及,各地政府或許應(yīng)該審慎思考自己地區(qū)是否適合發(fā)展半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)了。
市場(chǎng)、產(chǎn)能、工藝轉(zhuǎn)換引發(fā)硅晶圓市場(chǎng)暴漲
與晶圓廠相對(duì)應(yīng)的,是中國(guó)發(fā)展自主硅晶圓產(chǎn)業(yè)的熱情同樣高漲。根據(jù)IC Insights數(shù)據(jù)顯示,截至2016年12月底為止,全球晶圓產(chǎn)能(按照8寸晶圓計(jì)算)達(dá)到1711.4萬(wàn)片/月,其中中國(guó)大陸產(chǎn)能全球市場(chǎng)占有率為10.8%;預(yù)計(jì)IC制造晶圓產(chǎn)能(按照8寸晶圓計(jì)算)在2018年和2020年能分別達(dá)到1942萬(wàn)片/月和2130萬(wàn)片/月,預(yù)計(jì)2015年到2020年之間符合年均增速為5.4%。而大陸的晶圓代工份額將從2015年的9.3%增長(zhǎng)至2020年的19.2%。預(yù)計(jì)到2020年,大陸晶圓制造產(chǎn)能將達(dá)到405萬(wàn)片/月。在巨大的市場(chǎng)需求推動(dòng)下,迸發(fā)了今年硅晶圓價(jià)格的持續(xù)上漲及供不應(yīng)求。
全球硅晶圓需求 (2016~2020F, SUMCO)
助推硅晶圓漲勢(shì)的另一個(gè)原因是過(guò)去十年來(lái)硅晶圓市場(chǎng)需求穩(wěn)定增長(zhǎng)。2016與2007年相比,制造一顆IC面積減少了24%以上,2016年IC面積0.044平方英寸/顆,而2007年0.058平方英寸/顆,1年約減少2~3%。但來(lái)自終端需求成長(zhǎng),帶動(dòng)硅晶圓需求量每年約成長(zhǎng)5~7%,故整體硅片面積每年呈3~5%的成長(zhǎng)。供應(yīng)商基本沒(méi)有擴(kuò)充產(chǎn)能,今年需求一下子爆發(fā),自然沒(méi)有充足產(chǎn)能可以應(yīng)對(duì)。據(jù)DIGITIMES的數(shù)據(jù),自2006年至2016年上半,半導(dǎo)體硅晶圓產(chǎn)業(yè)歷經(jīng)長(zhǎng)達(dá)10年的供給過(guò)剩,大多數(shù)硅晶圓供貨商獲利不佳,使得近年來(lái)供給面端動(dòng)作相當(dāng)保守,導(dǎo)致2017年起12寸及8寸硅晶圓陸續(xù)出現(xiàn)供給吃緊狀態(tài),估計(jì)2017年第4季12寸硅晶圓平均售價(jià)可望較2016年同期成長(zhǎng)20~30%,2018年第4季較2017年同期將再成長(zhǎng)20~30%。
在硅晶圓領(lǐng)域,產(chǎn)業(yè)聚集效應(yīng)也非常明顯。目前全球硅晶圓廠商以日本、臺(tái)灣、德國(guó)等五大廠商為主,包括日本信越、日本勝高SUMCO、環(huán)球晶圓、德國(guó)Siltronic、韓國(guó)SK Siltronic,前五大供應(yīng)商囊括約98%的市場(chǎng)份額。而在1998年的時(shí)候,全球還有超過(guò)25家供應(yīng)商。如今五大廠產(chǎn)能已滿載,但業(yè)界估計(jì)全球12寸硅晶圓單月潛在需求量達(dá)600萬(wàn)片以上。
大陸方面,小尺寸4~6寸硅晶圓(含拋光片、外延片)上的年產(chǎn)量約為5,200萬(wàn)片,基本已自給自足。而8寸和12寸的自給率仍很低,12寸硅晶圓幾乎沒(méi)有。目前具8寸硅晶圓及外延片量產(chǎn)包括浙江金瑞泓、昆山中辰(臺(tái)灣環(huán)球晶圓)、北京有研總院、河北普興、南京國(guó)盛、中國(guó)電科46所以及上海新傲,合計(jì)月產(chǎn)能為23.3萬(wàn)片。目前大陸對(duì)8寸月需求量約80萬(wàn)片,預(yù)估2020年將達(dá)到750萬(wàn)~800萬(wàn)片。12寸硅晶圓則幾乎全數(shù)依賴進(jìn)口,因?yàn)樽灾颇芰θ圆蛔悖壳按箨懙脑滦枨鬄?0萬(wàn)片,預(yù)計(jì)2018年月需求達(dá)110萬(wàn)~130萬(wàn)片。
在缺貨漲價(jià)常態(tài)下,占市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)地位的晶圓廠紛紛搶下硅晶圓產(chǎn)能,而硅晶圓供應(yīng)商也是優(yōu)先保證這些大客戶。例如臺(tái)積電和聯(lián)電搶下硅晶圓產(chǎn)能,分別與兩大日系硅晶圓供應(yīng)商簽訂短中期合約,甚至傳聞臺(tái)積電為確保供貨已與硅晶圓廠協(xié)商未來(lái)2年合約,其中2018年漲幅達(dá)2成;美光、英特爾、格芯等也早已提前簽約包下產(chǎn)能等等。
對(duì)于大陸客戶未來(lái)3年開(kāi)出的新產(chǎn)能,硅晶圓廠要求價(jià)格從135美元起跳來(lái)談,且要求先付一大筆保證金,除了對(duì)大陸半導(dǎo)體廠拉高買賣門檻,更對(duì)于其他半導(dǎo)體廠建立報(bào)價(jià)底線,若不肯接受110~120美元價(jià)格,很多陸廠愿意付更高價(jià)格包下產(chǎn)能。這樣一個(gè)供不應(yīng)求并且寡頭壟斷的硅片市場(chǎng), 突出的供需矛盾將倒逼硅片國(guó)產(chǎn)化。投建大硅片項(xiàng)目對(duì)我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的意義就是上游(原材料端)的自主可控。
中國(guó)硅晶圓廠投資情況
與晶圓代工不同的是,蓋一座新硅晶圓廠產(chǎn)能至少要10萬(wàn)片,而成本需4~5億美金,硅晶圓樣品出來(lái)后,后續(xù)還需晶圓廠、封測(cè)廠等下游產(chǎn)業(yè)鏈測(cè)試認(rèn)證。蓋廠加認(rèn)證,估計(jì)1.5~2年才能量產(chǎn),而目前再投資是要投資12寸還是18寸也會(huì)是廠商考量重點(diǎn)。
據(jù)集微網(wǎng)不完全統(tǒng)計(jì),目前國(guó)內(nèi)至少已有9個(gè)硅片項(xiàng)目,包括上海新昇、重慶超硅、寧夏銀和、浙江金瑞泓、鄭州合晶、宜興中環(huán)晶盛項(xiàng)目、西安高新區(qū)項(xiàng)目等。合計(jì)投資規(guī)模超520億元人民幣,正在規(guī)劃中的12寸硅片月產(chǎn)能已經(jīng)達(dá)到120萬(wàn)片,遠(yuǎn)期看可緩解硅片缺貨的問(wèn)題,預(yù)計(jì)未來(lái)大硅片行業(yè)未來(lái)幾年仍將會(huì)有新玩家加入。
國(guó)內(nèi)外半導(dǎo)體硅晶圓產(chǎn)能對(duì)比情況(前瞻產(chǎn)業(yè)研究院)
目前,大陸8英寸硅晶圓已有產(chǎn)線的月產(chǎn)能共計(jì)70萬(wàn)片/月,興建中的產(chǎn)能為26.5萬(wàn)片/月。具備8英寸生產(chǎn)能力的有浙江金瑞泓、昆山中辰(臺(tái)灣環(huán)球晶圓子公司)、北京有研總院,合計(jì)月產(chǎn)能為9.3萬(wàn)片/月,遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到需求。12英寸方面,目前中國(guó)的總需求約為42萬(wàn)片/月,預(yù)計(jì)到2018年總需求為109萬(wàn)片/月。目前大陸還不具備12英寸電子級(jí)硅片的生產(chǎn)能力,最快也要到2017年底。上海新昇半導(dǎo)體預(yù)計(jì)完成第一期產(chǎn)品投產(chǎn),計(jì)劃月產(chǎn)15萬(wàn)片,到2020年第二期產(chǎn)品投產(chǎn),計(jì)劃月產(chǎn)30萬(wàn)片,與龐大的需求相比遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。
今年7月總投資30億元、一期投資15億元的寧夏銀和180萬(wàn)片8英寸半導(dǎo)體硅拋光片項(xiàng)目6日在銀川市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)投產(chǎn)。此項(xiàng)目研發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的40—28nm和16nm制程8英寸半導(dǎo)體拋光片制造技術(shù),并為下一階段12英寸半導(dǎo)體拋光硅片制造技術(shù)研發(fā)奠定了基礎(chǔ)。
9月,F(xiàn)errotec(中國(guó))公司與杭州大江東產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)簽署投資協(xié)議,建設(shè)月產(chǎn)30萬(wàn)片8英寸半導(dǎo)體硅拋光片項(xiàng)目和月產(chǎn)20萬(wàn)片12英寸半導(dǎo)體硅拋光片項(xiàng)目(杭州中芯晶圓大硅片項(xiàng)目),總投資60億元。計(jì)劃通過(guò)新投資項(xiàng)目的實(shí)施,形成8英寸和12英寸半導(dǎo)體大尺寸硅片的規(guī)模化生產(chǎn)能力。
11月,晶盛機(jī)電斥資5億元與中環(huán)股份等在宜興市建設(shè)集成電路用12英寸大硅片生產(chǎn)與制造項(xiàng)目,總投資約30億美元。
12月9日奕斯偉硅產(chǎn)業(yè)基地項(xiàng)目簽約儀式在西安舉行。本次的硅產(chǎn)業(yè)基地項(xiàng)目由西安高新區(qū)與北京芯動(dòng)能公司、北京奕斯偉公司三方共同投資,項(xiàng)目總投資超過(guò)100億元。其中北京芯動(dòng)能投資管理有限公司由京東方科技集團(tuán)股份有限公司、國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金股份有限公司、北京亦莊國(guó)際產(chǎn)業(yè)投資管理有限公司和專業(yè)團(tuán)隊(duì)共同于2015年發(fā)起成立。本次巨頭步入硅產(chǎn)業(yè)投資,未來(lái)有望打破半導(dǎo)體硅片產(chǎn)業(yè)完全依靠進(jìn)口的局面。
雖然硅晶圓廠投資規(guī)模沒(méi)有晶圓廠那么大,也有擔(dān)心這些項(xiàng)目達(dá)產(chǎn)是否會(huì)造成市場(chǎng)供應(yīng)過(guò)剩,從而導(dǎo)致硅晶圓價(jià)格雪崩?
對(duì)此,業(yè)內(nèi)人士表示,如果上述項(xiàng)目都能實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)目標(biāo),8英寸硅片確實(shí)會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)能過(guò)剩;但由于需求持續(xù)增加及工藝復(fù)雜,能量產(chǎn)12英寸硅片的廠家不會(huì)太多,預(yù)計(jì)在該領(lǐng)域不會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)能過(guò)剩。因?yàn)?2英寸大硅片對(duì)技術(shù)和工藝要求非常高,其最大的技術(shù)難點(diǎn)就是長(zhǎng)晶技術(shù)。
目前,輕摻硅片市場(chǎng)占比約70%,對(duì)晶體的缺陷和金屬雜質(zhì)含量非常敏感,只有全球前四的廠家才有量產(chǎn)技術(shù)。比如韓國(guó)LG現(xiàn)在也只能做到40%至50%的良率,而要達(dá)到87%以上良率,項(xiàng)目才有可能盈利,目前僅有重慶超硅、上海新昇真正開(kāi)始走上生產(chǎn)12英寸大硅片的技術(shù)道路。