產能利用率僅達到一半,大廠“捧哏”12英寸,8英寸晶圓廠沒戲了?
TrendForce集邦咨詢研究顯示,2023上半年八英寸產能利用率主要受惠于Driver IC在第二季帶來的零星庫存回補急單,加上晶圓廠啟動讓價策略鼓勵客戶提前投片而獲得支撐。下半年由于總體經濟形勢與庫存問題持續,原先供應鏈期待的旺季拉貨效應并未發酵,同時車用、工控在短料獲得滿足后庫存逐漸堆積,導致需求放緩,且Power相關產品在全球PMIC龍頭德州儀器(TI)削價競爭下,Fabless及其他IDM等庫存去化遭嚴重抑制,加上IDM廠自有新廠產能開出,收斂委外訂單,進而再次向晶圓代工廠加大砍單力道, 使得下半年八英寸產能利用率持續下探至50~60%,無論Tier1、Tier2/Tier3八英寸晶圓代工業者的產能利用率表現均較上半年更差。
客戶擴大砍單,臺積電、三星等遭遇挑戰
各家業者來看,中芯國際(SMIC)與華虹集團(HuaHong Group,八英寸主要為HHGrace)等晶圓代工業者八英寸產能利用率平均表現較其他廠商略高,主要是上述晶圓代工廠商讓價態度與幅度較積極,以及中國大陸推動IC替代、本土化生產趨勢有關。然而,盡管2023下半年各家晶圓代工廠都祭出讓價措施,但由于客戶普遍仍保守看待市況,備貨謹慎,加上沒有急單助力,故此波降價對今年下半年的八英寸產能利用率幫助有限。
展望2024年,預期中芯國際、HHGrace八英寸產能利用率復蘇狀況將較產業平均更快,HHGrace全年甚至有機會回到80~90%水平。臺積電(TSMC)方面,近期遭PMIC客戶抽單影響,4Q23至1Q24的八英寸產能利用率預估將跌至60%以下,同期聯電(UMC)、力積電(PSMC)均面臨50%保衛戰。
此外,由于原本需求較穩健的日、歐系IDM廠也在今年第三季正式進入庫存修正周期,恐使八英寸產能利用率復蘇時間再度遭推遲。據TrendForce集邦咨詢了解,英飛凌(Infineon)近期基于庫存過高考量,著手向聯電、世界先進(Vanguard)等委外代工廠砍單,將使第四季世界先進八英寸產能利用率持續下滑至明年第一季,比預期更低迷。
韓系業者方面,三星(Samsung)八英寸產能主要生產大尺寸Driver IC、CIS與智能手機PMIC等,但受消費性終端需求持續低迷影響,相關客戶投片規劃保守,今年下半年八英寸產能利用率已處低檔,且預期2024全年將維持在約五成。
國內企業加速8英寸布局
近期,三安半導體發布消息稱,公司攜碳化硅全產業鏈產品亮相SEMICON Taiwan 2023。除了推出650V-1700V寬電壓范圍的SiC MOSFET外,三安半導體還首發了8英寸碳化硅襯底。三安半導體表示,展會上有多家重要客戶在詳細詢問三安半導體產品參數后,表示已經確認采購意向。
從產能來看,湖南三安現有SiC產能15,000片/月,較2022年底新增3,000片/月,提升25%;GaN-on-Si(硅基氮化鎵)產能2,000片/月。其6英寸碳化硅襯底已通過數家國際大客戶驗證,并實現批量出貨,且2023年、2024年供應已基本鎖定。此外,三安已簽署的碳化硅MOSFET長期采購協議總金額超70億元,另有幾家新能源汽車客戶的合作意向在跟進。
化合物半導體市場對國內主流SiC企業的8英寸襯底進度進行了統計,除了三安光電之外,目前國內在研發8英寸襯底的企業及機構還有爍科晶體、晶盛機電、天岳先進、南砂晶圓、同光股份、中科院物理所、山東大學、天科合達、科友半導體、乾晶半導體等。其中爍科晶體、天科合達以及晶盛機電相對來說進度比較快。
襯底之外,外延企業也在加速建設8英寸產能,東莞天域計劃購置94.7 畝地用于建設SiC外延材料研發及產業化,用于SiC外延關鍵技術的研發及全球首條8英寸SiC外延晶片生產線的建設。此外,瀚天天成位于同翔高新城的SiC產業園的三期項目也極有可能是定位8英寸SiC外延,這兩家企業目前都在IPO階段。
總體而言,隨著三安光電8英寸襯底的發布,SiC市場會越來越熱鬧,競爭也會越來越激烈,從長期來看,這有助于產業整體的發展,至于最后哪些企業能夠突圍而出,這個只能騎驢看唱本。
全球正在加速擴建12英寸晶圓廠
SEMI表示,排除低可能性或謠傳的晶圓廠建設,保守估計,2020- 2024年至少新增38座12英寸晶圓廠,其中,中國臺灣增加11座,中國大陸增加8座,兩地區合計占總數的一半。預計2024年12英寸晶圓廠總數將達到161座,晶圓廠月產能有望增長180萬片(wpm),達到700萬片以上。
近幾年,雖然中國大陸在12英寸晶圓廠建設方面出現了不少泡沫,但總體增長的勢頭,特別是市場對產能的需求量一直是剛性增長。在這種情況下,中國大陸產能占全球比重將快速增加,據統計,2015年的市占率僅為8%,而到2024年將增至20%,月產能也將達到150萬片。
與中國大陸相比,日本在全球12英寸晶圓產能比重持續下降,2015年約占19%,2024年將跌至12%;美洲也將從2015年的13%,跌至2024年的10%。SEMI認為,韓國將成為最具發展潛力的市場,投資額在150億-190億美元之間,緊隨其后的中國臺灣投資額約為140億-170億美元,中國大陸為110億-130億美元。
SEMI發布的最新統計和預測報告顯示,在2021和2022年強勁增長后,由于存儲和邏輯芯片需求疲軟,預計2023年12英寸晶圓廠產能擴張將放緩,不過,這只是短暫“休息”,SEMI認為,到2026年,全球12英寸晶圓廠產能將增加到每月960萬片,創歷史新高。
SEMI總裁Ajit Manocha表示,在2022-2026年間,新增產能的主要驅動力為:模擬和功率器件IDM的產能以30%的復合年增長率領先,其次是晶圓代工業,增長率為12%,之后是光電器件的6%,存儲芯片的4%。包括格芯(GlobalFoundries)、華虹半導體、英飛凌、英特爾、Kioxia、美光、三星、SK海力士、中芯國際、意法半導體、德州儀器、臺積電和聯電在內的IDM和晶圓代工廠,將有82座新廠在2023-2026年期間運營。
由于美國的出口管制,中國大陸企業和政府將12英寸晶圓廠投資重點放在了成熟制程產線上,其全球份額將從2022年的22%增加到2026的25%,產能達到每月240萬片。
根據SEMI的預測,2022-2026年,由于存儲芯片市場需求疲軟,韓國占全球12英寸晶圓產能比重將從25%下滑至23%,盡管中國臺灣地區的份額也會略有下降,從22%降至21%,但仍有望保持第三名的位置。而日本在全球的份額預計將從2022年的13%下降到2026年的12%。
在政府投資的推動下,2022-2026年,預計美洲、歐洲和中東地區的12英寸晶圓產能份額將增長,到2026年,美洲的份額將增長0.2%至接近9%,歐洲和中東地區的份額將從6%增加到7%,東南亞的4%基本保持不變。
由于推出了390億美元的芯片制造補貼計劃,美國“芯片法案”帶動本土的英特爾、美光、德州儀器,以及外來的臺積電和三星電子等國際巨頭企業在美國大規模興建12英寸晶圓廠。
英特爾在亞利桑那州投資了200億美元建設兩座晶圓廠,2022年9月,英特爾又斥資 200 億美元在俄亥俄州建造兩座先進制程晶圓廠,而且,類似的投資在未來還會增加,十年內的總額可能會達到1000億美元。
“芯片法案”公布之后,美光就宣布了400億美元的投資計劃,這一投資持續到2030年,將分階段在美國建設先進制程存儲芯片晶圓廠。
臺積電在亞利桑那州建設的5nm晶圓廠已經搬入設備,在此基礎上,該晶圓代工龍頭2022年12月宣布將再建一座3nm制程晶圓廠,這些項目投資加起來,不少于400億美元。三星在德克薩斯州新建了一座12英寸晶圓廠,其總投資也將由原計劃的170億美元提升至250億美元。
在歐洲,臺積電,英特爾都有新建12英寸晶圓廠的計劃,目前正在規劃當中。
8英寸晶圓廠還有前途嗎?
12英寸晶圓的成本效益高,全球各大芯片廠商也在興建12英寸晶圓廠,難道8英寸晶圓產線已經成為昨日黃花,沒有價值了?答案是否定的。
這里有一組數據,截至2022年,全球有150多座12英寸晶圓廠,其中,42座在中國臺灣,33座在中國大陸,19座在美國,12座在歐洲和中東。雖然先進制程工藝很重要,且吸引了大量投資,但仍有相當大比例的芯片在8英寸晶圓廠生產,特別是90nm-180nm工藝節點芯片,是8英寸產線的天下。截至2022年,全球約有230座8英寸晶圓廠,其中,51座在美國,49座在歐洲和中東。
從2018年起,8英寸晶圓芯片產能就處于供給不足的狀態,這種狀況一直持續到2022上半年,特別是在中國大陸,無論是IDM,還是晶圓代工廠,8英寸晶圓產能一直都很緊俏,產能利用率相當高。
出現這種狀況的原因主要是市場對模擬芯片的需求量一直在提升,功率器件、電源管理芯片、CMOS圖像傳感器、MEMS傳感器、RF收發器、濾波器,PA、ADC、DAC等,大都在8英寸晶圓產線投產。
SEMI預計,2019~2022年,全球8英寸晶圓產量增加約70萬片,增幅為14%,其中,MEMS和傳感器相關產能約增加25%,功率器件產能提高約23%。2019年,在15個新晶圓廠建設計劃中,約有一半是8英寸的。
8英寸晶圓產能為何滿足不了應用需求呢?主要原因有如下幾點。
一、市場對模擬芯片的需求強勁,特別是新能源汽車的快速發展,對功率器件(IGBT、MOSFET等)的需求相當強勁,而這些芯片主要在8英寸晶圓產線生產。
二、晶圓代工廠的8英寸線產能普遍緊張,而且,大部分模擬、分立器件市場由IDM大廠把持,但因產能有限,這些IDM通常會將訂單外包給晶圓代工廠,同時,在從6英寸轉向8英寸過程中,部分IDM的主要產能專注于12英寸線,沒有額外增添8英寸線,這樣就不得不將8英寸產品外包。因此,大部分IDM擴產幅度比需求增長幅度低,外包的比例會越來越高,這樣就加劇了8英寸晶圓代工產能供不應求的情勢。
三、相關設備供給不足,很多設備廠已經不再生產8英寸晶圓加工設備了,二手設備數量又很有限,以及8英寸硅片產量受限等,也在制約8英寸晶圓產能供給量。
2008-2016年,全球共有15座8英寸晶圓廠轉型為12英寸的,然而,從2016年開始,8英寸晶圓廠關閉的速度開始減緩,這種態勢一直持續到2021年前后,8英寸晶圓產線似乎煥發了第二春。
疫情爆發以來,全球半導體業呈現出異常紅火的局面,特別是2020年到2022上半年,各種芯片供不應求,8英寸晶圓產能的市場需求非常火爆。但從2022下半年開始,這股芯片熱快速降溫,進入2023年以來,各種芯片全面過剩,8英寸晶圓產能不再像過去幾年那么火爆了。不過,這是全行業共有的狀況,并不是8英寸獨有的。業界普遍估計,到了2024年,全球半導體業將全面復蘇,到那時,8英寸晶圓產能需求有望再次熱火起來。
