盡管COVID-19大流行對全球經(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)體市場經(jīng)濟(jì)表現(xiàn)良好。根據(jù)TrendForce最新調(diào)查研究，預(yù)計2020年全球晶圓代工收入將同比增長23.8%，為十年來最高。
具體是什么因素刺激了晶圓代工的經(jīng)濟(jì)增長?國產(chǎn)晶圓代工表現(xiàn)如何?
5nm產(chǎn)能擴(kuò)張，28nm訂單爆滿
在芯片制造領(lǐng)域，消費電子對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5nm工藝制程于2020年初開始量產(chǎn)，10nm以下先進(jìn)工藝成為今年拉動全球晶圓代工收入增長的原因之一。
根據(jù)TrendForce的研究，在低于10nm節(jié)點的先進(jìn)工藝上，目前臺積電和三星的晶圓產(chǎn)能已將近滿載。
最先進(jìn)的5nm制程，由于臺積電無法為海思半導(dǎo)體繼續(xù)供貨，蘋果成為臺積電5nm制程的唯一客戶，使得臺積電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，智能手機(jī)和基站的電源管理芯片(PMIC)需求已呈指數(shù)級增長，同時近些年UMC和Global Foundries已逐步退出先進(jìn)工藝的競爭，臺積電依然在積極擴(kuò)張5nm產(chǎn)能。TrendForce 預(yù)計臺積電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)工藝市場份額。
預(yù)計在2021年，臺積電除了蘋果公司用于A15 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)和高通都將開始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積電擴(kuò)大5nm產(chǎn)能。
與此同時，三星也計劃在2021年擴(kuò)大其5nm產(chǎn)能，除了滿足高通驍龍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，5nm產(chǎn)能三星依然將落后臺積電20%。
晶圓代工經(jīng)濟(jì)增長的另一個原因是AIoT的發(fā)展，28nm及以上制程的產(chǎn)品線更加廣泛，包括CMOS圖像傳感器、小尺寸面板驅(qū)動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，28nm訂單持續(xù)爆滿。
收入增長背后是8英寸晶圓產(chǎn)能吃緊
不過，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，不但未見緩解跡象，反而越來越嚴(yán)峻，成為收入增長下半導(dǎo)體行業(yè)的隱憂。
在摩爾定律的驅(qū)動下，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，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，8英寸晶圓也有著自己的優(yōu)勢，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，最重要的是對于產(chǎn)能要求不高的廠商而言更加經(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)分開來，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、指紋識別芯片、MCU、無線通信芯片等，涵蓋消費電子、通信、計算、工業(yè)、汽車等領(lǐng)域。12英寸晶圓則主要用于制造CPU、邏輯IC和存儲器等高性能芯片，在PC、平板電腦和移動電話等領(lǐng)域使用較多。
因此，在傳統(tǒng)的IC市場上，8英寸和12英寸晶圓優(yōu)勢互補(bǔ)，長期共存。
近幾年來，一方面由于8英寸晶圓廠設(shè)備老化，維修難度大且無新設(shè)備來補(bǔ)充，很多廠商陸續(xù)關(guān)閉8英寸晶圓廠。根據(jù)SEMI報告數(shù)據(jù)，全球8英寸晶圓產(chǎn)線數(shù)量在2007年達(dá)到最多200條，隨后開始下降，到2016年減少到188條。另一方面由于5G應(yīng)用拉動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英寸晶圓市場受惠于強(qiáng)勁的電源芯片和顯示驅(qū)動芯片需求，產(chǎn)能長期供不應(yīng)求，甚至出現(xiàn)漲價的情況。
大陸晶圓代工廠表現(xiàn)如何?
TrendForce表示，先進(jìn)節(jié)點和8英寸產(chǎn)能是晶圓代工行業(yè)競爭力的關(guān)鍵。那么大陸代工廠的實力表現(xiàn)如何?
在先進(jìn)制程方面，純晶圓代工廠中芯國際是領(lǐng)頭羊，提供0.35μm到14nm各節(jié)點的晶圓代工和技術(shù)服務(wù)，包括邏輯電路、混合信號/CMOS射頻電路、高壓電路、系統(tǒng)級芯片、閃存內(nèi)存、EEPROM、影像傳感器，以及硅上液晶微顯示技術(shù)。
近日中芯國際聯(lián)席CEO梁孟松博士在投資者調(diào)研會上表示，中芯國際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)，目前在做客戶產(chǎn)品驗證，進(jìn)入小量試產(chǎn)階段。
與中芯國際實力相當(dāng)?shù)牧硪患揖A代工廠是華虹集團(tuán)，華虹集團(tuán)旗下分為華虹半導(dǎo)體和上海華力兩家廠商。其中，華虹半導(dǎo)體提供多種1.0μm至65nm技術(shù)節(jié)點的可定制工藝，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器應(yīng)的首選晶圓代工企業(yè)之一。上海華力則可以為廠商提供65/55nm至28/22nm不同技術(shù)節(jié)點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、無線連接、射頻、無處理器、智能卡、機(jī)頂盒集成芯片、電源管理芯片和現(xiàn)場可編程門陣列等。
今年1月，華虹集團(tuán)曾向外界透露最新進(jìn)展，14nm FinFET工藝全線貫穿，SRAM良率已達(dá)25%。
除中芯國際和華虹集團(tuán)這兩家以集成電路制造為主業(yè)有晶圓代工廠之外，國內(nèi)還有武漢新芯、華潤微電子、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。
2006年成立的武漢新芯是國內(nèi)首家采用3D集成技術(shù)生產(chǎn)圖像傳感器、存儲器和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)。
華潤微電子旗下的代工事業(yè)群華潤上華從事開放式晶圓代工業(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。
在晶圓廠布局上，8英寸和12英寸晶圓廠數(shù)量相當(dāng)，6英寸晶圓廠依然占據(jù)一定比例。
其中，中芯國際和華虹集團(tuán)的生產(chǎn)線數(shù)量最多，中芯國際擁有3座8英寸晶圓廠和5座12英寸晶圓廠(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英寸晶圓廠和3座12英寸晶圓廠，8英寸晶圓廠月產(chǎn)能約18萬片，12英寸晶圓月產(chǎn)能約4萬片，遍布上海、張江和無錫。
此外，擁有8英寸晶圓廠的還有華潤微電子、上海先進(jìn)(積塔半導(dǎo)體)、士蘭微等公司，只有12英寸晶圓廠的有武漢新芯和粵芯半導(dǎo)體等公司，以華潤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。
在銷售方面，部分晶圓代工銷售增長，電源管理產(chǎn)品需求增加。
中芯國際2020年第三季的銷售額為1,082.5百萬美元，相較于2020年第二季的938.5百萬美元增加15.3%，相較于2019年第三季的816.5百萬美元增加32.6%，來自于電源管理、射頻信號處理、指紋識別，以及圖像信號處理相關(guān)收入增長顯著。
華虹半導(dǎo)體2020年上半年銷售收入4.828億美元，較2019年上半年減少5.0%，財報顯示主要是因為平均銷售價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。
華潤微電子最新財報顯示，其2020年前三季度實現(xiàn)凈利潤7.58億元，同比增長113.63%。
雷鋒網(wǎng)小結(jié)
目前看來，擁有先進(jìn)節(jié)點技術(shù)的中國大陸晶圓代工廠并不多，當(dāng)前主要依賴中芯國際，華虹集團(tuán)有望在未來幾年里實現(xiàn)14nm量產(chǎn)。而8英寸晶圓廠和12英寸晶圓廠數(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英寸晶圓廠的中國半導(dǎo)體公司未來將迎來新機(jī)遇。
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