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具體是什么因素刺激了晶圓代工的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)?

lhl545545 ? 來(lái)源:雷鋒網(wǎng) ? 作者:吳優(yōu) ? 2020-11-25 10:22 ? 次閱讀
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盡管COVID-19大流行對(duì)全球經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生了負(fù)面影響,但是遠(yuǎn)程教育和5G手機(jī)滲透率不斷提高以及電信基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)帶來(lái)的強(qiáng)勁的零件需求,以及一些新興行業(yè)出現(xiàn)讓半導(dǎo)體市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)表現(xiàn)良好。根據(jù)TrendForce最新調(diào)查研究,預(yù)計(jì)2020年全球晶圓代工收入將同比增長(zhǎng)23.8%,為十年來(lái)最高。

具體是什么因素刺激了晶圓代工的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)?國(guó)產(chǎn)晶圓代工表現(xiàn)如何?

5nm產(chǎn)能擴(kuò)張,28nm訂單爆滿(mǎn)

芯片制造領(lǐng)域,消費(fèi)電子對(duì)性能和功耗的追求讓先進(jìn)制程備受關(guān)注,目前最先進(jìn)的節(jié)點(diǎn)5nm工藝制程于2020年初開(kāi)始量產(chǎn),10nm以下先進(jìn)工藝成為今年拉動(dòng)全球晶圓代工收入增長(zhǎng)的原因之一。

根據(jù)TrendForce的研究,在低于10nm節(jié)點(diǎn)的先進(jìn)工藝上,目前臺(tái)積電和三星的晶圓產(chǎn)能已將近滿(mǎn)載。

最先進(jìn)的5nm制程,由于臺(tái)積電無(wú)法為海思半導(dǎo)體繼續(xù)供貨,蘋(píng)果成為臺(tái)積電5nm制程的唯一客戶(hù),使得臺(tái)積電2020年第2季度的5nm產(chǎn)能利用率約在85%-90%范圍內(nèi)。

但隨著5G的到來(lái),智能手機(jī)和基站的電源管理芯片(PMIC)需求已呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng),同時(shí)近些年UMC和Global Foundries已逐步退出先進(jìn)工藝的競(jìng)爭(zhēng),臺(tái)積電依然在積極擴(kuò)張5nm產(chǎn)能。TrendForce 預(yù)計(jì)臺(tái)積電5nm產(chǎn)能擴(kuò)張能使該公司在2021年底之前占領(lǐng)將近60%的先進(jìn)工藝市場(chǎng)份額。

預(yù)計(jì)在2021年,臺(tái)積電除了蘋(píng)果公司用于A(yíng)15 Bionic SoC的5nm+晶圓外,還將為一小批AMD 5nm Zen4 CPU 進(jìn)行試生產(chǎn)。而從2021年末到2022年,聯(lián)發(fā)科、英偉達(dá)高通都將開(kāi)始5nm或4nm量產(chǎn),英特爾的首批外包5nm CPU將有望在2020年投入生產(chǎn),各方面的需求正促使臺(tái)積電擴(kuò)大5nm產(chǎn)能。

與此同時(shí),三星也計(jì)劃在2021年擴(kuò)大其5nm產(chǎn)能,除了滿(mǎn)足高通驍龍885和三星自己的Exynos旗艦SoC需求之外,還將持續(xù)為英偉達(dá)的GeForce GPU提供支持。不過(guò),5nm產(chǎn)能三星依然將落后臺(tái)積電20%。

晶圓代工經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的另一個(gè)原因是AIoT的發(fā)展,28nm及以上制程的產(chǎn)品線(xiàn)更加廣泛,包括CMOS圖像傳感器、小尺寸面板驅(qū)動(dòng)IC、射頻元件、電視系統(tǒng)單芯片、WiFi及藍(lán)牙芯片等眾多需求增長(zhǎng),28nm訂單持續(xù)爆滿(mǎn)。

收入增長(zhǎng)背后是8英寸晶圓產(chǎn)能吃緊

不過(guò),在全球晶圓代工收入破紀(jì)錄的背后,卻是8英寸晶圓產(chǎn)能吃緊。這一情況已經(jīng)從2019年第二季度持續(xù)到現(xiàn)在,不但未見(jiàn)緩解跡象,反而越來(lái)越嚴(yán)峻,成為收入增長(zhǎng)下半導(dǎo)體行業(yè)的隱憂(yōu)。

在摩爾定律的驅(qū)動(dòng)下,芯片晶圓尺寸從6英寸(150mm)發(fā)展到8英寸(200mm)再到12英寸(300mm),晶圓尺寸越大,意味著在同一塊晶圓能生產(chǎn)的芯片越多,能夠在降低成本的同時(shí),提高良率。

從晶圓尺寸的發(fā)展歷程就能看出,相比于12英寸,8英寸產(chǎn)線(xiàn)更為陳舊落后。在良率相同的情況下,一片12英寸的晶圓生產(chǎn)的IC數(shù)量約為200顆,是一片8英寸晶圓的兩倍,前者有更高的成本效益。

不過(guò),8英寸晶圓也有著自己的優(yōu)勢(shì),首先是擁有特殊的晶圓工藝,其次大部分折舊的固定資產(chǎn)成本較低,最重要的是對(duì)于產(chǎn)能要求不高的廠(chǎng)商而言更加經(jīng)濟(jì)。

如果要從產(chǎn)品上將8英寸晶圓和12英寸晶圓區(qū)分開(kāi)來(lái),8英寸晶圓主要用于需要特征技術(shù)或差異化技術(shù)的產(chǎn)品,包括功率芯片、圖像傳感器芯片、指紋識(shí)別芯片、MCU、無(wú)線(xiàn)通信芯片等,涵蓋消費(fèi)電子、通信、計(jì)算、工業(yè)、汽車(chē)等領(lǐng)域。12英寸晶圓則主要用于制造CPU、邏輯IC和存儲(chǔ)器等高性能芯片,在PC、平板電腦和移動(dòng)電話(huà)等領(lǐng)域使用較多。

因此,在傳統(tǒng)的IC市場(chǎng)上,8英寸和12英寸晶圓優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),長(zhǎng)期共存。

近幾年來(lái),一方面由于8英寸晶圓廠(chǎng)設(shè)備老化,維修難度大且無(wú)新設(shè)備來(lái)補(bǔ)充,很多廠(chǎng)商陸續(xù)關(guān)閉8英寸晶圓廠(chǎng)。根據(jù)SEMI報(bào)告數(shù)據(jù),全球8英寸晶圓產(chǎn)線(xiàn)數(shù)量在2007年達(dá)到最多200條,隨后開(kāi)始下降,到2016年減少到188條。另一方面由于5G應(yīng)用拉動(dòng)8英寸需求爆發(fā),例如一部5G手機(jī)的電源芯片就比一部4G手機(jī)的電源芯片多,導(dǎo)致目前8英寸晶圓市場(chǎng)受惠于強(qiáng)勁的電源芯片和顯示驅(qū)動(dòng)芯片需求,產(chǎn)能長(zhǎng)期供不應(yīng)求,甚至出現(xiàn)漲價(jià)的情況。

大陸晶圓代工廠(chǎng)表現(xiàn)如何?

TrendForce表示,先進(jìn)節(jié)點(diǎn)和8英寸產(chǎn)能是晶圓代工行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。那么大陸代工廠(chǎng)的實(shí)力表現(xiàn)如何?

在先進(jìn)制程方面,純晶圓代工廠(chǎng)中芯國(guó)際是領(lǐng)頭羊,提供0.35μm到14nm各節(jié)點(diǎn)的晶圓代工和技術(shù)服務(wù),包括邏輯電路、混合信號(hào)/CMOS射頻電路、高壓電路、系統(tǒng)級(jí)芯片、閃存內(nèi)存、EEPROM、影像傳感器,以及硅上液晶微顯示技術(shù)。

近日中芯國(guó)際聯(lián)席CEO梁孟松博士在投資者調(diào)研會(huì)上表示,中芯國(guó)際14nm在去年第四季度進(jìn)入量產(chǎn),良率已經(jīng)達(dá)到業(yè)界量產(chǎn)水準(zhǔn),第二代先進(jìn)工藝n+1正在穩(wěn)步推進(jìn),目前在做客戶(hù)產(chǎn)品驗(yàn)證,進(jìn)入小量試產(chǎn)階段。

與中芯國(guó)際實(shí)力相當(dāng)?shù)牧硪患揖A代工廠(chǎng)是華虹集團(tuán),華虹集團(tuán)旗下分為華虹半導(dǎo)體和上海華力兩家廠(chǎng)商。其中,華虹半導(dǎo)體提供多種1.0μm至65nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)的可定制工藝,是智能化及微控制器等多種快速發(fā)展的嵌入式非易失性存儲(chǔ)器應(yīng)的首選晶圓代工企業(yè)之一。上海華力則可以為廠(chǎng)商提供65/55nm至28/22nm不同技術(shù)節(jié)點(diǎn)的一站式芯片制造技術(shù)服務(wù),生產(chǎn)的芯片產(chǎn)品涵蓋基帶處理器、圖像傳感器、中小尺寸液晶屏渠道芯片、觸控屏控制器、無(wú)線(xiàn)連接、射頻、無(wú)處理器、智能卡、機(jī)頂盒集成芯片、電源管理芯片和現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列等。

今年1月,華虹集團(tuán)曾向外界透露最新進(jìn)展,14nm FinFET工藝全線(xiàn)貫穿,SRAM良率已達(dá)25%。

除中芯國(guó)際和華虹集團(tuán)這兩家以集成電路制造為主業(yè)有晶圓代工廠(chǎng)之外,國(guó)內(nèi)還有武漢新芯、華潤(rùn)微電子、方正微電子、粵芯半導(dǎo)體、芯恩半導(dǎo)體等公司也有晶圓代工業(yè)務(wù)線(xiàn)。

2006年成立的武漢新芯是國(guó)內(nèi)首家采用3D集成技術(shù)生產(chǎn)圖像傳感器、存儲(chǔ)器和AI加速器芯片的制造商,擁有55納米低功耗邏輯,55納米射頻以及55納米嵌入式閃存技術(shù)。

華潤(rùn)微電子旗下的代工事業(yè)群華潤(rùn)上華從事開(kāi)放式晶圓代工業(yè)務(wù),提供1.0μm至0.11μm的工藝制程和特色晶圓制造技術(shù)服務(wù),主要提供模擬CMOS、BICMOS、射頻及混合CMOS、BCD、功率器件和MEMS等工藝。

方正微電子提供0.5μm和1.0μm的功率分立器件和功率集成電路等領(lǐng)域的晶圓制造技術(shù)。

2017年成立的粵芯半導(dǎo)體能夠提供90μm至0.18μm的平臺(tái)工藝,主要生產(chǎn)模擬芯片、分立器件和圖像傳感器。

在晶圓廠(chǎng)布局上,8英寸和12英寸晶圓廠(chǎng)數(shù)量相當(dāng),6英寸晶圓廠(chǎng)依然占據(jù)一定比例。

其中,中芯國(guó)際和華虹集團(tuán)的生產(chǎn)線(xiàn)數(shù)量最多,中芯國(guó)際擁有3座8英寸晶圓廠(chǎng)和5座12英寸晶圓廠(chǎng)(含合資控股),遍布北京、天津、上海和江陰。華虹集團(tuán)擁有3座8英寸晶圓廠(chǎng)和3座12英寸晶圓廠(chǎng),8英寸晶圓廠(chǎng)月產(chǎn)能約18萬(wàn)片,12英寸晶圓月產(chǎn)能約4萬(wàn)片,遍布上海、張江和無(wú)錫。

此外,擁有8英寸晶圓廠(chǎng)的還有華潤(rùn)微電子、上海先進(jìn)(積塔半導(dǎo)體)、士蘭微等公司,只有12英寸晶圓廠(chǎng)的有武漢新芯和粵芯半導(dǎo)體等公司,以華潤(rùn)微電子和方正微電子為代表的公司依然有6英寸生產(chǎn)線(xiàn)。

在銷(xiāo)售方面,部分晶圓代工銷(xiāo)售增長(zhǎng),電源管理產(chǎn)品需求增加。

中芯國(guó)際2020年第三季的銷(xiāo)售額為1,082.5百萬(wàn)美元,相較于2020年第二季的938.5百萬(wàn)美元增加15.3%,相較于2019年第三季的816.5百萬(wàn)美元增加32.6%,來(lái)自于電源管理、射頻信號(hào)處理、指紋識(shí)別,以及圖像信號(hào)處理相關(guān)收入增長(zhǎng)顯著。

華虹半導(dǎo)體2020年上半年銷(xiāo)售收入4.828億美元,較2019年上半年減少5.0%,財(cái)報(bào)顯示主要是因?yàn)槠骄N(xiāo)售價(jià)格下降及智能卡芯片產(chǎn)品需求下降,部分被MCU和電源管理產(chǎn)品需求增加做抵消。

華潤(rùn)微電子最新財(cái)報(bào)顯示,其2020年前三季度實(shí)現(xiàn)凈利潤(rùn)7.58億元,同比增長(zhǎng)113.63%。

目前看來(lái),擁有先進(jìn)節(jié)點(diǎn)技術(shù)的中國(guó)大陸晶圓代工廠(chǎng)并不多,當(dāng)前主要依賴(lài)中芯國(guó)際,華虹集團(tuán)有望在未來(lái)幾年里實(shí)現(xiàn)14nm量產(chǎn)。而8英寸晶圓廠(chǎng)和12英寸晶圓廠(chǎng)數(shù)量相當(dāng),在8英寸晶圓產(chǎn)能持續(xù)緊缺的情況下,正在建設(shè)8英寸晶圓廠(chǎng)的中國(guó)半導(dǎo)體公司未來(lái)將迎來(lái)新機(jī)遇。
責(zé)任編輯:pj

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