群雄逐鹿八英寸晶圓代工市場|半導體行業觀察

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在經歷了早兩年的漲價和產能緊張等風波之後,八英寸晶圓代工市場似乎已經剎不住車了。

SEMI在日前發布的報告中披露,自2018年7月以來,全球增加了7個200mm新廠房。

而在接下來的2019年到2022年間,全球預計總共將有16個廠房或產線,其中14個為批量Fab廠,這就帶動了全球八英寸產能的直接提升。

八英寸晶圓產能預測

根據SEMI的數據預測,到2022年,全球的200mm晶圓製造廠的總產能達到每月650萬片晶圓。

而這個數據是在移動、物聯網、汽車和工業等方向的應用強烈需求推動下,各地區廠商極力擴張的結果。

資料顯示,過去幾年,隨著智慧型手機的升級,人工智慧、5G、汽車電子和物聯網等新興應用的出現,如指紋識別晶片、MEMS、電源管理晶片、面板驅動IC、MCU、功率器件和Nor Flash等元器件的需求就順勢飆升,這就給成熟的、擁有成本優勢的八英寸產線帶來的巨大的機遇,也讓各大晶圓廠蠢蠢欲動。

看好車用晶片,台積電時隔15年再建八英寸廠

晶圓龍頭台積電最廣為人知的就是他們搭建在12英寸晶圓上的最新工藝,但其實除此之外,他們還在五座八英寸晶圓廠和一座六英寸晶圓廠。

毫無疑問的是,12英寸是台積電晶圓代工營收的主要來源。

但在2018年年底的供應鏈論壇上,台積電總裁魏哲家表示,將在南科六廠旁,新建一座8英寸廠,滿足客戶對特殊製程要求。

據了解,這是繼台積電於2003年在上海松江廠以來,時隔15年再次建造八英寸廠。

從公開資料可以看到,台積電南科六廠是一個八英寸晶圓廠,最近幾年主要聚焦在導入高壓製程的車用晶片為主,並規劃三五族化合物半導體的新製程,擴展用於汽車的大電流SiC市場。

相信台積電這次擴展的八英寸廠也將會瞄準這個方向。

作為第三代半導體的代表,SiC材料較之矽有著寬禁帶、高擊穿電場、高熱導率、電子遷移率以及抗輻射特性使得碳化矽基的SBD以及MOSFET在高頻、高溫、高壓、高功率以及耐輻射的應用場合等優勢。

這種材料的旗艦在經過多年的發展之後,也終於在最近一兩年迎來了爆發窗口,包括ST、安森美和英飛凌等國外廠商正在快速推進,國內也在躍躍欲試,擁有工藝優勢的台積電就看中了這當中的機會。

收購格芯新加坡工廠,世界先進全面發力

另一個在八英寸晶圓代工上動作頻頻的廠商則是台積電旗下的世界先進。

在2018年年初,世界先進曾表示,由於電源管理、影像傳感器、指紋識別晶片和驅動IC對8英寸晶圓代工需求強勁,公司正尋求新建12英寸廠,藉此突破產能瓶頸。

但在半年之後之後,世界先進董事長方略表示,考量投資新廠資金耗費龐大、建廠時程長及新客戶拓展不易等諸多因素,加上設備商已重新開發8英寸新設備, 決定取消新設12英寸廠計劃,將資金轉向全力擴充8英寸產能。

按照方略的說法,這主要是因為他們除了看到高功率產品成長快速、應用增加外,很多分離式元件也逐漸改由8英寸廠生產也是他們做出這個決定的另一個原因。

除了擴建以外,世界先進還在日前宣布收購了格芯位於新加坡的Fab 3E 200mm晶圓廠,進一步擴展其在八英寸上面的影響力。

據介紹,這座工廠主要負責微機電系統(MEMS)、模擬/混合信號晶片製造,月產能約為35000個200mm晶圓。

另外,世界先進同樣布局第三代半導體,不過他們看中的GaN。

據GaN器件先驅EPC介紹,與最優的矽基MOSFET相比,氮化鎵電晶體及集成電路的開關速度快很多及體積更小巧。

相比先進的矽基器件,當今商用化的氮化鎵場效應電晶體及集成電路的性能高出5至50倍。

這個在性能方面的重大改進可推動全新應用的出現,在氮化鎵技術推出之前,這是完全不可能實現的。

作為下一個發展熱點,國內也有很多公司投身其中,相信這也是世界先進介入這個市場的原因。

2018年6月,世界先進披露了他們在GaN方面的進度。

據介紹,他們與設備材料廠Kyma、轉投資GaN矽基板廠QROMIS攜手合作,從2017年開始,已陸續為電源管理IC客戶開出8英寸產能,並預計在今年年中大量開出GaN代工產能,他們也會在未來的8英寸晶圓代工中扮演新角色。

值得一提的是,世界先進隸屬於台積電集團。

三星和SK海力士入局,八英寸晶圓代工再起波瀾

三星和SK海力士則是八英寸晶圓代工的另一股有生力量。

首先看三星方面,這兩年在存儲掙到盆滿缽滿的韓國巨頭對晶圓代工業務這塊肥肉虎視眈眈。

為了全力發展這方面的業務,他們在2017年五月宣布將其晶圓代工業務部門獨立出來,強化與台積電爭奪市場的競爭力。

他們一方面加強先進工藝的研發力度,另一方面就是下沉到八英寸上面,與市場上的競爭對手是廝殺。

2018年年初,三星宣布對外提供成熟的8英寸晶圓代工技術服務,為中小型企業提供多項目晶圓服務(MPW)。

據介紹,三星的八英寸工藝技術解決方案主要在eFlash、顯示器驅動IC、指紋傳感器、RF/IoT等領域,並且在成熟的180nm、130nm、90nm技術之外,還包括了65nm的eFlash,以及70nm的顯示器驅動IC的解決方案。

SK海力士則是八英寸晶圓代工的又一新攪局者。

作為全球知名度DRAM供應商,SK海力士看到了存儲產品的周期性和低抗風險性,為此他們在2018年與無錫一起,推進晶圓代工業務。

去年七月,SK海力士宣布與無錫產業集團合資3.5億美元成立子公司,出資比重分別為50.1%與49.9%,並新建8英寸晶圓代工廠,用於生產傳感器、電源管理晶片等。

按照官方介紹,依託其90nm工藝,SK海力士可以在這個工廠里在八英寸晶圓上生產通常需要12英寸晶圓線才能生產的1300萬像素CIS晶片和小螢幕DDI驅動晶片等,項目投產後將月產10萬枚8英寸晶圓片。

國內八英寸代工廠的亦步亦趨

除了以上公司外,國內的那些八英寸代工廠也在亦步亦趨,淘金八英寸市場。

國內最大的晶圓廠中芯國際在2016年10月宣布,投資15億美元擴建升級天津的8英寸晶圓廠,將天津廠的月產能將從當時的每月4.5萬片晶圓大幅提升到每月15萬片晶圓,這將推動天津廠一躍成為全球規模最大的8英寸晶圓廠。

中芯國際方面表示,擴建後的工廠將覆蓋0.35微米到90納米的工藝,能滿足指紋傳感器、汽車電子、電源管理晶片、物聯網晶片等的市場需求。

到2018年7月,據媒體報導,新建的工廠正式開工。

聯電則在去年年底的董事會上宣布,將投資超過六十億人民幣去擴充其八英寸和十二英寸產能。

根據規劃,8英寸廠產能優化將會以子公司蘇州和艦科技為主,預計將擴充 1 萬片。

據資料顯示,和艦提供從0.5微米至110納米主流邏輯、混合信號、嵌入式非揮發性記憶體、高壓及影像傳感器工藝,代工產品以消費與汽車、工業電子為主,涵蓋液晶驅動、微處理器、電源管理、指紋辨識、智慧卡、身份識別等安全類產品。

在之前,和艦的月產能為六萬片,擴產之後,這個數字將會提升到7萬片。

另外,國內還有一個做MEMS代工的耐威科技,他們最近的表現較為亮眼。

耐威科技表示,在2017年全球MEMS代工廠營收排名中,公司全資子公司Silex超越TSMC(台積電)、SONY(索尼),名次從2016年的第五名躍升到2017年的第三;僅僅落後於意法半導體和TELEDYNE DALSA。

在純MEMS代工領域則是繼續保持全球第二,緊隨TELEDYNE DALSA之後。

至於該公司在北京的8英寸MEMS代工產品,則有望於2019年下半年建成投產。

而國內的八英寸代工龍頭華虹宏力則在無錫投資建設12英寸廠,擴充其影響力。

後記

在先進工藝進展困難,研發成本飆升、終端需求如約而至的時候,晶圓代工廠將目光投向了成本相對低,但市場也足夠大的八英寸晶圓代工市場,尤其像耐威科技押注MEMS代工這個業務,更是順應時勢做出的最好決定。

不過在傳統八英寸代工廠華虹宏力、世界先進、蘇州和艦等依然強勢的前提下,各大代工廠持續加碼這個市場,那就意味著八英寸晶圓代工的競爭將進入白熱化階段。

文/半導體行業觀察 李壽鵬


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