8英寸晶圆产能持续吃紧,半导体行业出现隐忧

          发布时间:2021-03-11发布人:菉华

          在全球晶圆代工收入破纪录的背后,却是8英寸晶圆产能吃紧。这一情况已经从2019年第二季度持续到现在,不但未见缓解迹象,反而越来越严峻,成为收入增长下半导体行业的隐忧。

          图片源自报告《Changing Wafer Size and the Move to 300mm》

          在摩尔定律的驱动下,芯片晶圆尺寸从6英寸(150mm)发展到8英寸(200mm)再到12英寸(300mm),晶圆尺寸越大,意味着在同一块晶圆能生产的芯片越多,能够在降低成本的同时,提高良率。从晶圆尺寸的发展历程就能看出,相比于12英寸,8英寸产线更为陈旧落后。在良率相同的情况下,一片12英寸的晶圆生产的IC数量约为200颗,是一片8英寸晶圆的两倍,前者有更高的成本效益。不过,8英寸晶圆也有着自己的优势,首先是拥有特殊的晶圆工艺,其次大部分折旧的固定资产成本较低,最重要的是对于产能要求不高的厂商而言更加经济。

          如果要从产品上将8英寸晶圆和12英寸晶圆区分开来,8英寸晶圆主要用于需要特征技术或差异化技术的产品,包括功率芯片、图像传感器芯片、指纹识别芯片、MCU、无线通信芯片等,涵盖消费电子、通信、计算、工业、汽车等领域。12英寸晶圆则主要用于制造CPU、逻辑IC和存储器等高性能芯片,在PC、平板电脑和移动电话等领域使用较多。因此,在传统的IC市场上,8英寸和12英寸晶圆优势互补,长期共存。近几年来,一方面由于8英寸晶圆厂设备老化,维修难度大且无新设备来补充,很多厂商陆续关闭8英寸晶圆厂。根据SEMI报告数据,全球8英寸晶圆产线数量在2007年达到最多200条,随后开始下降,到2016年减少到188条。另一方面由于5G应用拉动8英寸需求爆发,例如一部5G手机的电源芯片就比一部4G手机的电源芯片多,导致目前8英寸晶圆市场受惠于强劲的电源芯片和显示驱动芯片需求,产能长期供不应求,甚至出现涨价的情况。

          中芯国际和华虹集团这两家以集成电路制造为主业有晶圆代工厂之外,国内还有武汉新芯、华润微电子、方正微电子、粤芯半导体、芯恩半导体等公司也有晶圆代工业务线。2006年成立的武汉新芯是国内首家采用3D集成技术生产图像传感器、存储器和AI加速器芯片的制造商,拥有55纳米低功耗逻辑,55纳米射频以及55纳米嵌入式闪存技术。华润微电子旗下的代工事业群华润上华从事开放式晶圆代工业务,提供1.0μm至0.11μm的工艺制程和特色晶圆制造技术服务,主要提供模拟CMOS、BICMOS、射频及混合CMOS、BCD、功率器件和MEMS等工艺。方正微电子提供0.5μm和1.0μm的功率分立器件和功率集成电路等领域的晶圆制造技术。

          2017年成立的粤芯半导体能够提供90μm至0.18μm的平台工艺,主要生产模拟芯片、分立器件和图像传感器。中芯国际拥有3座8英寸晶圆厂和5座12英寸晶圆厂(含合资控股),遍布北京、天津、上海和江阴。华虹集团拥有3座8英寸晶圆厂和3座12英寸晶圆厂,8英寸晶圆厂月产能约18万片,12英寸晶圆月产能约4万片,遍布上海、张江和无锡。此外,拥有8英寸晶圆厂的还有华润微电子、上海先进(积塔半导体)、士兰微等公司,只有12英寸晶圆厂的有武汉新芯和粤芯半导体等公司,以华润微电子和方正微电子为代表的公司依然有6英寸生产线。


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