莫大康:臺積電興建8英寸生產線的思考

臺積電總裁魏哲家在一年一度的供應鏈論壇上宣佈將在南科6廠旁邊新建一座8英寸晶圓廠,這是繼2003年上海松江廠之後,臺積電15年來首次再興建8英寸晶圓廠。

儘管魏哲家並未透露投資的具體金額,但有業內人士預計,該晶圓廠的投資金額將超過新臺幣500億元(約合16.2億美元)。

莫大康:臺積電興建8英寸生產線的思考

引起業界興趣的是臺積電在先進工藝製程方面一路高歌猛進,連三星與英特爾也只能自嘆不如,它全數拿到全球7納米的市場約100-120億美元的訂單,加上未來5納米生產線於2019年4月試產,及2020年第二季度量產,以及全球第一家3納米廠已通過環評,總投資194億美元,計劃2020年建成及2022-2023年量產。

市場經濟下企業的任何決定,一定與它的利益相關,本文要分析興建8英寸生產線,它的利益點究竟在什麼地方。

全球8英寸硅片現狀

據SEMI和相關數據顯示,2017年全球晶圓產能為17.9 M/wpm(百萬8英寸片/月,下同),其中8英寸片產能約為5.2 M/wpm,而前十大8英寸晶圓廠產能佔8英寸晶圓總產能的54%。

其中大中華地區8英寸晶圓產能,片/月;臺積電約650K,聯電約300K,中芯國際約220K,世界先進195K,上海華虹168K,上海先進77K,華潤上華60K及力晶科技55K。

部分IDM廠8英寸及以下晶圓產能,片/月;德州儀器的400K,意法半導體約350K,英飛凌約250K,恩智浦約220K及東芝180-200K。

而從全球代工現狀分析,據有關數據,臺積電在2018年預測它的銷售額可達377億美元,而硅片年產出量為2,515萬片(8英寸等值計),所以它的每個8英寸硅片平均產值為1,382美元,同樣比較格芯為1,014美元,聯電為715美元,以及中芯國際的671美元。

數據顯示,全球純代工邏輯芯片,2018年第二季度的代工平均價格,依200mm硅片計算,0.5微米為每片370美元,0.35微米為380美元,0.18微米為625美元及0.13微米為710美元。而依300mm硅片計算,90nm為每片1,800美元,65nm為2,100美元,45/40nm為2,655美元,28nm為3,010美元,以及小於等於20nm為6,050美元。

再依2018年第三季度臺積電數據,從工藝節點來看,7nm貢獻了11%的收入,預計第四季度達20%;10nm貢獻了6%的收入,自2017年第四季度以來,10nm的營收持續下滑;16/22nm收入佔比為25%及28nm收入佔比為19%。所以它的28nm及以下先進工藝佔總收入比重為61%。

目前8英寸的產品訂單集中在各種電源管理IC,驅動IC,指紋識別IC及CIS等方面,未來預測MEMS,傳感器,以及物聯網等市場會爆發,導致8英寸硅片的市場需求仍保持穩中有升。

總體上全球8英寸硅片生產線呈以下特徵:

1,由於設備大廠早已停止生產8英寸設備,市場上8英寸設備一機難求,導致全球二手設備市場價格急速上升;

2,之前8英寸設備的工藝分界線在90nm,現階段已經上移至65nm等,導致8英寸生產線的投資金額大幅上升;

3,由於10nm及7nm等的設計費用上升,導致全球Fabless繼續跟蹤定律的產品數量減少,加上如臺積電等採取從前道代工延伸至後道,採用FOWLP等封裝技術,把不同工藝製程的芯片,集成在一體。

預測未來每一部智能手機內將會使用超過10顆以上採用FOWLP封裝技術生產的芯片,稱之為異質集成IC。因此工藝製程縮小的矛盾可能釆用異質集成等來解決,給8英寸硅片開闢了另一扇市場的大門。

興建8英寸生產線的目的複雜

從臺積電的盈利結構分析,目前它的60%營收依賴於28nm及以下,主要是最先進工藝製程,如它的最新7nm製程,據預測訂單可達約100億美元,與之前的28nm一樣是金雞母。

如依臺積電2017年營收321億美元計,年產出硅片量為2350萬片(8英寸計),平均每個硅片產值為1,368美元。而全球8英寸硅片的平均代工價格,按工藝不同大約在700-800美元,即便考慮臺積電有綜合優勢,可能溢價20%,它的每片8英寸代工價格也不可能超過1,000美元。

由此表示臺積電在進行8英寸代工時,它的每個硅片產值僅1,000美元,要比它的每個硅片的平均產值1,368美元低30%以上,這部分的差額將由它最先進工藝製程代工,如10nm等代工每片10,000美元以上來補償,同時表示它的8英寸硅片產出越多,需要補償的金額越大。因此從"田忌賽馬”的邏輯,現階段中國芯片製造業迅速擴大8英寸代工產能的思路是正確的。

按以上邏輯思維,臺積電會不斷地加大投資,年投入100-120億美元,去開發最先進工藝製程來維持它的高營收,而不太可能再擴大它的8英寸產能,這也可解釋為什麼自2003年以來它不再繼續擴充8英寸產能的緣由。

那麼此次重啟8英寸產能擴充的可能原因是什麼?

1,儘管目前臺積電十分風光,全球代工市佔達60%,但是不可否認尺寸縮小的路可能已走到盡頭,未來技術上5nm,3nm等雖然仍能前進,但是從經濟層面上已難以為繼。全球Fabless會更加務實,釆用各種不同製程的適用工藝。

2,物聯網、MEMS及傳感器等市場會爆發,而目前的8英寸設備中的大部分超過15年的使用期限,部分性能可能難以達到技術上的要求。

3,中國半導體業的來勢兇猛,尤其是8英寸產能擴充迅速,為了保持它的龍頭地位,在8英寸生產線佈局方面爭個先手。

所以分析此次臺積電再出手興建8英寸生產線,它的內心肯定是複雜的。但是由於資金充沛,為了未來8芵寸代工在全球的壟斷地位,下個先手可能是主要原因之一。(莫大康)

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