十二英寸晶圓如何取捨,看國內晶圓廠怎樣規劃

受指紋識別、LED驅動、電源管理、MOSFET和MCU等芯片產品火熱的影響,全球的八英寸晶圓廠從去年到現在都一直處於產能滿載的狀況,某些代工廠甚至表示將購買新的八英寸產線來滿足客戶的需求;但另一方面,有一些專家則鼓吹,八英寸產線的時代使命已經完成,廠商和開發者需要轉向主流的十二英寸產線。

其實關於這兩個方向的討論,一直都存在。就作者看來,對比當初八英寸對六英寸產線的逐步取替,晶圓代工廠的發展主流必然是往大尺寸轉移,但還需要一個過程。

八英寸產能需求旺盛,升級轉型同步推進

可以肯定的是,從目前狀況看來,八英寸晶圓廠仍大有可為。

Lam Research的Reliant產品組總經理Evan Patton在接受外媒採訪時提到,“200mm市場似乎會持續強勁到2030年或更後面”。SEMI的報告也顯示,八英寸晶圓產能需求旺盛將會至少持續到2021年。

八寸晶圓廠數量和產能

全球領先的特色工藝晶圓製造企業——華虹宏力的營收數據也足以證實這一點。

該公司最新的財報顯示,2017年Q4,華虹宏力的季度營收創造了歷史新高的2.169億美元,環比增長了3.3%,同比增長更是達到11.8%。放大到整個2017財年,華虹宏力的營收也同比增長12%,達到了8.081億美元。以上數據從側面反映,華虹宏力所聚焦的領域恰處在一個黃金時代。

以現在逐漸升溫的物聯網為例,隨處可在的智能產品不但帶來了MCU的需求,還帶來了電源芯片、甚至指紋識別(智能家居中的智能鎖)的需求。另外,工業、汽車應用也推動汽車電子和功率器件等需求爆發,而這恰好是八英寸廠所對口的領域,聚焦於此的代工廠隨之收穫巨大利好。但我們也要看到背後的一些困境。

二手設備供應商Surplus Global的美洲和歐洲執行副總裁Emerald Greig也指出:“現市場上500種可用的八英寸設備難以滿足工廠的需求。八英寸設備短缺的情況還會持續,一些設備的零部件的缺少則是又一問題。”

換句話說,雖然八英寸晶圓廠的火爆局面短期內不會改變,且完成設備折舊的廠房會帶來更好的利潤。但居安思危的企業已經意識到十二英寸廠是大勢所趨。

知名數據分析機構IC Insights的研究數據顯示,截至2017年底,十二英寸佔全球IC晶圓廠產能的比例為66.1%,預計到2018年則提升至68.9%,2019年更會突破70%的市場佔有率,到2021年底更可達到71.2%的水平。如果以硅晶圓的面積來看,這五年的年平均複合成長率可達8.1%。

各尺寸晶圓在全球半導體產能佔據之比例

這就給此前以八英寸為主的華虹宏力,帶來了新的挑戰。過去,他們在八英寸上積累了豐富的差異化技術經驗,如何依賴這些優秀工藝的基礎,推動其往十二英寸轉移,就成為了華虹宏力乃至全球八英寸晶圓廠考慮的重要問題。

十二英寸工藝,適合的才是最好的

往十二英寸產線遷移,需要考慮成本投入和人才招攬之外,運營方向和戰略是重中之重。

半導體廠的成本可拆分成折舊、間接人員、材料及直接人員等項目,據TrendForce調查顯示,以一座初期月產能約10k的28nm新晶圓廠作為假設基礎,其折舊成本佔整體營收約為49%,相較於晶圓代工一線廠折舊成本佔比約23.6%,以及二線廠的25%,新廠折舊成本高出近一倍。

TrendForce進一步指出,由於新廠的關鍵技術人力不足,必須仰賴至少高於市場行情2~3倍的薪資吸引專業技術人才,藉此提升客戶關係及縮短產品量產的學習曲線。按他們估算,新廠的間接人員成本比重達34%,遠高於一線廠與二線廠的10.2%與17.5%。

另外,佔晶圓代工廠材料成本約三成的空白硅晶圓從去年以來一直供不應求,甚至有消息稱中國新廠以高於一、二線大廠20%的價格確保空白硅晶圓供貨無虞。在工藝選擇方面,如果不根據市場需求選擇工藝,則會面臨投入大量資金,費盡力氣開發出產品之後,才發現這已經是一個雞肋的紅海市場。因此對於新興的十二英寸晶圓廠玩家來說,入局了之後,挑戰才剛剛開始。

近年來,華虹集團胸懷大局開新局,迅速開啟了大發展的新時代。隨著政策和國家大基金的雙重加持,集團旗下華虹宏力蓄勢而發,正在大踏步走進這個大市場。

2017年8月,華虹集團與無錫市政府簽署戰略合作協議,將在無錫高新區建設數條十二英寸生產線,以超100億美元的總投資,成為無錫市最大的單體投資項目。現華虹無錫項目一期已啟動建設,產能規劃為每月4萬片,工藝等級90~65nm/55nm。

今年3月2日,華虹集團黨委書記、董事長張素心先生在華虹無錫集成電路研發和製造基地項目開工儀式上表示:“這是一條特色工藝集成電路生產線,支持5G和物聯網等新興領域的應用”。這就是筆者把華虹作為一個轉型代表的原因。

4月3日華虹集團又緊鑼密鼓地舉行了2018技術研討會暨華虹半導體(無錫)有限公司一期(華虹七廠)樁基工程啟動儀式。張素心董事長表示新時代、芯征程,華虹將全力以赴地承擔起“910”工程的責任,全力建設好十二英寸新項目,在全球化合作的大生態體系基礎上,支持和幫助國內半導體全產業鏈發展壯大,爭取在全球產業分工體系中的話語權和影響力。

前面已經提到,華虹宏力是一個專注於差異化特色工藝的公司。經過多年的發展,他們已打造起涵蓋 1.0μm 到90nm 工藝的專業且高附加值代工服務,包括嵌入式非易失性存儲器、電源管理 IC、功率器件、射頻等特色工藝平臺以及標準邏輯、混合信號等通用工藝平臺。華虹宏力在這些領域擁有深厚的技術積累。以90nm工藝為例,華虹宏力的八英寸廠已在這個節點成功量產。依賴於這些先進的經驗,華虹宏力想在工藝上實現從八英寸到十二英寸的轉移,已有相當的基礎優勢。

瞄準5G、物聯網和汽車電子等新興應用,也為他們帶來了龐大的成長空間。

根據張素心董事長介紹:“無錫基地一期項目計劃將於 2019 年上半年完成土建施工,下半年完成淨化廠房建設和動力機電設備安裝、通線並逐步實現達產,成為華虹在上海金橋、張江和康橋以外的第四個集成電路製造基地。”相信屆時,5G將逐步商用,物聯網也會迎來新階段。

受當下市場與資本的雙重驅動,八英寸產線持續緊俏,而十二英寸的需求也在迅速崛起。華虹宏力的“八英寸+十二英寸”雙管齊下戰略,將會是他們征戰未來市場的武器。對這家晶圓廠來說,走的每一步似乎都恰到好處。

市場上的其他八英寸晶圓廠們,學會這種轉型方式了嗎?


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