深度解读为什么晶圆厂向中国大陆转移?

阿芯2018年3月5日
为什么全球都在关闭晶圆厂,而中国大陆却在疯狂建设晶圆厂,自2016年至2017年底,中国新建及规划中的8寸和12寸晶圆厂共计约28座,其中12寸有20座、8寸则为8座,多数投产时间将落在今年。

IDM厂关闭自有旧晶圆厂并委外代工已是未来趋势,根据市调机构IC Insights统计,自金融海啸发生后,在2009至2017年的过去9年当中,全球共有92座晶圆厂关闭或改变用途,预期未来几年将会有更多晶圆厂关闭,而包括台积电、联电、世界先进、中芯国际等晶圆代工厂可望直接受惠。

IC Insights统计指出,自2008年至2009年发生全球金融海啸以来,半导体产业不断削减8吋以下的旧晶圆厂产能,并改变制程到尺寸更大的晶圆上生产半导体元件,以追求更好的成本效益。

根据统计,在2009至2017年的过去9年当中,全球共有92座晶圆厂关闭或改变用途。若以地域别来看,日本地区关闭了34座晶圆厂最多,北美地区关闭了30座晶圆厂,欧洲地区关闭了17座晶圆厂,亚太地区则关闭了11座晶圆厂。

若由晶圆尺寸别来看,关闭的晶圆厂中以6英寸厂为大宗,占总关厂数量比重达41%,排名第二的是8英寸厂,占总关厂比重达26%。至于4英寸及5英寸厂占关厂总量比重分别为10%及13%。而比较值得注意之处,12吋厂关闭占比亦达10%。

IC Insights针对12英寸厂关闭的情况说明,德国存储器厂奇梦达(Qimonda)在2009年初破产,是首家关闭12英寸DRAM厂的厂商。台湾茂德也因不堪亏损在2013年关闭12英寸DRAM厂。至于在改变用途部份,瑞萨2014年将12英寸厂售予索尼,并改变用途于生产CMOS影像传感器;三星亦在2017年关闭其Line 11的12英寸存储器厂,并将移转生产CMOS影像传感器。

报告中指出,由于半导体产业持续传出整并案,而且新建晶圆厂的成本高,制程设备的价格也是愈来愈贵,导致生产成本高涨,IDM厂于是将手中晶圆厂关闭,营运模式改成轻晶圆厂(fab-lite),或直接转型为无晶圆厂(fabless)IC设计公司等。由此来看,未来几年会有更多晶圆厂关闭,订单将会由晶圆代工厂接手。

台积电董事长张忠谋在年初的法人说明会中亦指出,他认为IDM厂会将晶圆持续委外代工,而且认为每个IDM厂都会走向fab-lite的方向,而且会是愈来愈减轻晶圆厂(fab lighter and lighter)。同时,IDM厂除了会将旧有的产品线委外,也会将新的制程及技术交由晶圆代工厂负责生产。

中国12寸晶圆厂规模规划

根据TrendForce最新统计资料,自2016年至2017年底,中国新建及规划中的8寸和12寸晶圆厂共计约28座,其中12寸有20座、8寸则为8座,多数投产时间将落在今年。目前中国集成电路制造产业是内资、外资及合资3种方式并存的模式,其中合资及外资部分几乎占去一半以上产能,且在先进技术对比方面,外资厂商也占有绝对优势。

谈起大陆晶圆代工,大家首先想到的肯定是中芯国际,在获得大基金的投资之后,中芯国际于2016年10月13日宣布在上海开工建设新的12英寸晶圆厂,该项目投资超过675亿人民币,计划于2017年年底建成,这座工厂计划使用14nm工艺。

如果能够如期达成目标,就意味着中芯国际在制造工艺上达到国际先进、国内领先水平。横向对比的话,台积电和三星也不过是在2015年前后才实现14/16nm芯片商业化量产。

自中国成立国家集成电路大基金以来,全国各地开始大量投资半导体产业。上海、北京、武汉、合肥、成都、南京等地纷纷新建或扩建晶圆厂。

在2016年11月9日,国家“909”工程二次升级改造——华力微电子二期12英寸高工艺等级生产线项目正式启动,总投资达387亿元,规划月产能4万片。初期制程规划为28纳米,并计划用数年时间逐步走到20、14纳米。

大手笔投资的还有紫光集团,在2016年投资1600亿元人民币在武汉开工建设了存储工厂之后,2017年1月18日,总投资额达2600亿元人民币的紫光南京半导体产业基地及新IT投资与研发总部项目在南京正式签约。

紫光南京半导体产业基地项目主要产品为3D-NANDFLASH、DRAM存储芯片等,项目一期投资约100亿美元,月产芯片10万片。除上述两地工厂之外,紫光还计划于成都兴建12寸厂。

除了中芯国际、华力微电子、紫光集团之外,国内外诸多公司在中国大陆开建晶圆厂。比如德科玛在淮安规划2万片CIS产能,CIS多用于智能手机摄像头,国内品牌的中高端智能手机的CIS基本被日本索尼垄断,这个项目有利于提升中国在该领域的话语权。

另外,格芯在成都投建晶圆厂,一直以来备受瞩目。11月初,格芯2017技术大会在上海举行,格芯全球副总裁兼中华区总经理白农表示:“格芯成都工厂作为与成都市 共同合作的晶圆制造基地,正在以惊人的速度实施建设。从今年年初项目宣布启动,到之后的破土动工以及9月份的上梁仪式,成都工厂的建设再一次见证了中国速度。”

在9月初举行的2017北京微电子国际研讨会上,魏少军教授表示,目前中国新建的12英寸生产线共26条,占全球计划建设的12英寸生产线的42%,全部建成后,中国大陆的全部产能将达到111.4万片/月。

中国12寸晶圆厂产能爆发

根据全球市场研究机构TrendForce最新“中国半导体产业深度分析报告”指出,高资本支出的晶圆厂建设项目备受业界关注,尤其是近期士兰微、粤芯等新一批晶圆制造项目的出现,将使产业竞争升温,并带动产能扩增,预估至2018年底中国12寸晶圆制造月产能将接近70万片,较2017年底成长42.2%;同时,2018年产值将达人民币1,767亿元,年成长率为27.12%。

观察厂商布局动态,以中芯国际为首的本土晶圆厂最先进量产制程目前仍处于28nm Poly/SiON阶段,虽然在28nm营收占比、28nm HKMG量产推进及14nm研发方面皆取得不错的成绩,但台积电(南京)、联芯(厦门)、格芯(成都)等外资厂商的同步登陆布局也进一步加剧与本土厂商在先进制程的竞争;同样,在国际巨头长期垄断的存储器产业领域下,身为新进者的长江存储、晋华集成、长鑫存储本土3家厂商,未来也会长期受到来自国际巨头厂商在技术专利及价格等多方面的挑战。

12寸晶圆的机遇

全球芯片制造业正处在一个变革与兼并重组的震荡时期,尤其是在12寸生产线的建设方面更是消息满天飞。

但是,半导体产业已经逐渐成为一个国家综合实力的重要标志,芯片产业每1美元的产值能够带动100美元的GDP。其中晶圆制造作为半导体产业链中的重中之重,占全球整个半导体市场比重达58.21%,因此芯片制造环节是制约或推动半导体产业发展的重要因素,也成为中国不得不发展的产业之一。

从目前的发展情况来看,中国的12寸晶圆厂的建设主要呈现出以下方面特点:

首先,两极化趋势明显。除了英特尔、三星等少数企业继续投资扩充产能之外,很多厂商都比较保守。且现在的趋势是都采用超级大厂(megafab)的模式,即月产12英寸15万片-20万片,每条生产线投资在70亿-80亿美元。 在此情况之下,中国晶圆厂的建设将能够更好的赢得市场。

其次,国家战略聚焦。中国正在成为全球半导体产业扩张宝地。中国跃升全球半导体第一大市场,但自给率仅27%,中国提出十三五计划,在〈中国制造 2025〉中明确制定目标为至2020年,晶圆自给率将达到40%,2025年达50%,中国庞大资金与相关配套政策扶植下,未来几年半导体建设仍蓬勃发展。

第三,产业链向中国转移。日本面临成本太高、模式陈旧等困境;中国台湾虽然增长,但是受市场、人力成本、电力及地震等客观条件限制,其建厂优势不如从前;韩国的三星及海力士在存储器领域的气势非凡,但产能不足。因此,对于中国来说是个极好的机遇。

第四,中国巨大市场支撑。中国电子制造业惊人的市场发展速度也推动了芯片需求的加速增长,即使目前新建的晶圆厂全部满负荷生产也难以满足中国市场的需求。随着未来几年中国大陆半导体晶圆厂商批量涌现,将逐渐削弱中国对进口芯片的依赖,目前中国仍有很大一部分的芯片依赖进口。

第五,产业资本发力。中国半导体业正处于大的变革之中,大基金的推出是一个重要标志。随着国家集成电路产业投资基金项目启动,国内龙头企业陆续启动收购、重组,带动了整个集成电路产业的大整合,集成电路的投资市场逐渐火热。

处于长远利益和发展的战略考虑,积极投入建设12寸晶圆厂以及相关产业是完全必要,也是势在必行的事,虽然短期内想要在12寸线上赶超是很苦难的,但是机遇与挑战同在!

大批晶圆制造项目集中落地,考验资源优化分配及地方资本承担风险能力

从中国政府通过产业基金推动半导体发展的策略来看,TrendForce预估,未来包含一期与二期在内的大基金,与地方投入资本总额将逼近人民币 1万亿元规模。大基金目前在晶圆制造端的投资,包含企业及项目的部分有中芯国际、华虹宏力、华力微电子、长江存储、士兰微、耐威科技等,还有一些重点项目仍在积极对接。

相较于地方资本在晶圆制造的投资,大基金参与或是准备参与的新建重点晶圆制造项目,具备相对更高的避险能力。TrendForce指出,对地方资本来说,目前真正能落实的资金相对有限,而晶圆制造项目对资本的连续性投入要求最为严苛,需要同时考虑初期设厂的大规模投资,以及投产中可能存在的产能利用率不高的潜在风险,再加上地方政府换届时对当地重点专案传承性影响的不确定因素,对仅有地方资本及企业参与的晶圆制造专案来说,恐会面临较为严峻的挑战。

前段时间,台积电3纳米制程新厂确定落在台湾南科。当时张忠谋在接受媒体采访是表示,目前中国大陆芯片代工技术仍不成气候,可能需要花好几年的时间才有机会达到台积电的技术门坎,主因是没有业内企业愿出售自身拥有的领先技术。

代工业务经历了30多年的高速增长,人才、先进工艺和产能一直以来都是晶圆厂的核心业务。短期来看,中国的晶圆厂全部建好,也只能满足全球约45%的产能。如果站在未来来看,跟随摩尔定律走势,未来晶圆厂的业绩增长可能会有所改变。

另外,中国半导体教父之称的张汝京博士协同大批合作伙伴,上月在广州投资68亿元建设协同式芯片制造(CIDM)项目,是否会引领下一个业务模式的兴起,也很受业内人士关注。


总结:为什么在全球晶圆厂都在关闭的情况下,中国却出现大批量建设晶圆厂的情况呢?日本、北美、欧洲和亚太地区关闭晶圆厂有两种形式,一是不堪亏损破产关闭,比如德国存储器厂奇梦达和台湾茂德,二是改变用途,比如瑞萨、三星等。

而导致IDM关闭晶圆厂也有三个因素,一是晶圆厂建设投资财力巨大,二是代工模式逐渐成熟,技术更先进,三是晶圆制造整体向东部转移,之前从美国转移到日本,后来逐渐从美日向韩国、台湾转移,现在整体转移至中国大陆。

为什么会向中国大陆转移,为什么中国近两年出现疯狂建设晶圆厂的现象?中国电子制造业惊人的市场发展速度,推动芯片需求加速增长,即使目前新建的晶圆厂全部满负荷生产也难以满足中国市场的需求。另外中国半导体业正处于大的变革之中,随着国家集成电路产业投资基金项目启动,国内龙头企业陆续启动收购、重组,带动了整个集成电路产业的大整合,集成电路的投资市场逐渐火热。

处于长远利益和发展的战略考虑,积极投入建设12寸晶圆厂以及相关产业是完全必要,也是势在必行的事,虽然短期内想要在12寸线上赶超是很苦难的,但是机遇与挑战同在!

来源:全球半导体观察及网络、芯师爷

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