最近，有不少報(bào)道反映了半導(dǎo)體行業(yè)8英寸晶圓產(chǎn)能緊張的情況。其中有一些觀點(diǎn)，或者值得更深入的探討，或者略有偏頗，甚至有一定的誤區(qū)。在此做些許補(bǔ)充和探討如下。

一、8英寸晶圓產(chǎn)能是從今年開(kāi)始出現(xiàn)緊張狀況，并將持續(xù)到2021年4月到5月。

個(gè)人觀點(diǎn)：本輪8英寸晶圓產(chǎn)能的緊張狀況，并不是今年才出現(xiàn)的新現(xiàn)象，而是早就開(kāi)始了。

根據(jù)SEMI報(bào)告的數(shù)據(jù)，全球8英寸晶圓產(chǎn)線的數(shù)量在2007年達(dá)到199條登頂，隨后就已經(jīng)開(kāi)始逐漸下降，到2015年時(shí)只有178條，因此相關(guān)市場(chǎng)早就出現(xiàn)過(guò)供應(yīng)緊張狀態(tài)。

我們目前看到的這一輪產(chǎn)能緊張狀況，實(shí)際上早在2015年末就已現(xiàn)端倪。當(dāng)年產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)了對(duì)200mm（即8英寸）晶圓廠芯片的超額需求，IC供應(yīng)鏈開(kāi)始緊張，導(dǎo)致2016年和2017年8英寸產(chǎn)能短缺。根據(jù)Semico Research制造總經(jīng)理Joanne Itow的數(shù)據(jù)，2017年200 mm晶圓需求增長(zhǎng)了9.2%。而到2018年，8英寸全年產(chǎn)能在年初就早早被預(yù)訂完畢。

根據(jù)超越摩爾領(lǐng)域的預(yù)測(cè)，8英寸晶圓需求的擴(kuò)張從2017年開(kāi)始，將至少持續(xù)到2023年。Lam Research副總裁兼Reliant產(chǎn)品部總經(jīng)理Evan Patton甚至說(shuō)：“在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，我們預(yù)計(jì)200 mm設(shè)備的業(yè)務(wù)將持續(xù)增長(zhǎng)。我們的規(guī)劃期限為2030年，且有跡象表明這個(gè)期限可能會(huì)進(jìn)一步向后延長(zhǎng)。”因此這一輪8英寸產(chǎn)能擴(kuò)張，可能比目前網(wǎng)上很多報(bào)道中預(yù)測(cè)的2021年4到5月的周期要長(zhǎng)得多。

二、8英寸晶圓產(chǎn)能的緊張，部分原因是由于8英寸晶圓產(chǎn)線數(shù)量不斷下滑，部分原因是設(shè)備廠商基本停止8英寸設(shè)備生產(chǎn)，許多二手設(shè)備和配件都買不到，導(dǎo)致維護(hù)困難。

個(gè)人觀點(diǎn)：8英寸產(chǎn)線數(shù)量和設(shè)備的制造翻新，雖然仍不能滿足市場(chǎng)需求，但實(shí)際上都在恢復(fù)性增長(zhǎng)

最近網(wǎng)報(bào)的很多消息都指出，8英寸產(chǎn)線大多已經(jīng)老舊，數(shù)量不斷下降。而求是緣半導(dǎo)體聯(lián)盟顧問(wèn)莫大康更表示，“目前國(guó)際大廠早已停產(chǎn)8英寸設(shè)備”。如果是指幾年前，大致情形確實(shí)如此。但近年來(lái)，一些情況其實(shí)已經(jīng)和正在發(fā)生改觀，因此補(bǔ)充如下：

在產(chǎn)線方面，正是由于本文第一點(diǎn)，本輪8英寸產(chǎn)能的緊張其實(shí)開(kāi)始于幾年前，所以很多晶圓代工廠已經(jīng)開(kāi)始行動(dòng)恢復(fù)8英寸產(chǎn)線的產(chǎn)能。比如，臺(tái)積電在2003年上海松江8英寸產(chǎn)線之后已經(jīng)停止投資8英寸產(chǎn)線15年。卻在2018年底，再度出手在其南科6廠旁邊開(kāi)建8英寸生產(chǎn)線。2019年SK海力士也在無(wú)錫投資新建8英寸晶圓代工廠。

根據(jù)SEMI報(bào)告的數(shù)據(jù)，8英寸產(chǎn)線（IDM+代工廠）在2016年已經(jīng)恢復(fù)到188條。2019年底，全球15個(gè)總投資金額達(dá)380億美元的Fab廠中，約有一半用于8英200mm晶圓尺寸生產(chǎn)線再次迎來(lái)小幅度增長(zhǎng)。到2020年年底，8英寸產(chǎn)線數(shù)量將恢復(fù)性增長(zhǎng)到191條——相當(dāng)于2008年時(shí)的業(yè)界水平。而到2021年年底，將繼續(xù)增長(zhǎng)到202家——這將超過(guò)2007年199條的歷史記錄。

在設(shè)備方面，由于同一原因，包括ASML、KLA-Tencor、Lam Research、TEL這樣的頂尖設(shè)備供應(yīng)商都已經(jīng)開(kāi)始制造新的200 mm晶圓設(shè)備。而且二手翻新設(shè)備也在行動(dòng)中。比如Lam Research開(kāi)發(fā)和翻新蝕刻、沉積和清潔相關(guān)的8英寸設(shè)備；Applied Materials公司在制造新的200 mm設(shè)備同時(shí)，也在各個(gè)細(xì)分市場(chǎng)進(jìn)行翻新。而東京電子在提供8英寸機(jī)臺(tái)之外，還推出OEE（整體設(shè)備效率）硬件和軟件升級(jí)，翻新和改善老舊8英寸設(shè)備的性能。

三、8英寸晶圓支持90納米或更低端制程的芯片產(chǎn)品

個(gè)人觀點(diǎn)：這樣的早期標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)技術(shù)進(jìn)步的現(xiàn)狀進(jìn)行修訂和調(diào)整

確實(shí)，最早的8英寸晶圓制程支持度就是在90nm。一般而言，這也是現(xiàn)在業(yè)內(nèi)對(duì)8英寸晶圓與12英寸晶圓的工藝分界線的通用判斷標(biāo)準(zhǔn)。

但是應(yīng)當(dāng)注意到：隨著近年來(lái)工藝技術(shù)發(fā)展水平的進(jìn)步，8英寸晶圓能夠支持的制程，已經(jīng)部分上移到70nm，甚至65nm，這為8英寸產(chǎn)線的商業(yè)壽命又做了一次有益的延長(zhǎng)。比如2018年初三星就宣布的8英寸晶圓代工技術(shù)服務(wù)中，就既有成熟的180nm、130nm、90nm制程，也包括了65nm的eFlash以及70nm的顯示器驅(qū)動(dòng)IC的解決方案。8英寸晶圓適用制程向高端延伸，既顯示出8英寸產(chǎn)線增添了新的生命力，也暗示著新型8英寸產(chǎn)線的投資額將繼續(xù)攀升。

四、8英寸產(chǎn)線的投資成本遠(yuǎn)低于12英寸產(chǎn)線，是8英寸產(chǎn)線產(chǎn)能緊張的原因之一

個(gè)人觀點(diǎn)：關(guān)于產(chǎn)線投資成本的問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)綜合芯片產(chǎn)品和設(shè)計(jì)、代工收益、投資規(guī)模、月產(chǎn)能、設(shè)備折舊等多方面綜合考慮，不好一概而論。

首先看投資和月產(chǎn)能。整體來(lái)看，12英寸晶圓產(chǎn)線的投資確實(shí)比8英寸產(chǎn)線要高。但也要看具體項(xiàng)目。

比如，中芯國(guó)際在上海的12英寸的SN1工廠而言，建設(shè)成本達(dá)到100億美元，大約700億人民幣左右。但是，2020年9月26日，浙江嘉興海寧市海芯微12英寸晶圓生產(chǎn)線項(xiàng)目開(kāi)工，總產(chǎn)能每月10萬(wàn)片晶圓/月，總投資額才100億元人民幣。二者同為12英寸查詢，投資相差很大。

再如2018年臺(tái)積電新建的8英寸晶圓產(chǎn)線，投資額新臺(tái)幣500億元，約合16.2億美元差不多才100億人民幣。2020年05月30日 ，中車產(chǎn)業(yè)園在贛州經(jīng)開(kāi)區(qū)建8英寸晶圓，一期年產(chǎn)50萬(wàn)片絕緣柵雙極型晶體管IGBT功率芯片，投資80億元。這兩個(gè)8英寸產(chǎn)線的投資，與嘉興12英寸產(chǎn)線的投資相差不多。

再?gòu)难邪l(fā)角度看，通常一個(gè)芯片產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計(jì)費(fèi)用，至少有10倍以上的產(chǎn)品銷售額，才能保證達(dá)到財(cái)務(wù)均衡。而低端制程的產(chǎn)品，研發(fā)費(fèi)遠(yuǎn)低于高制程產(chǎn)品。根據(jù)Semiengingeering網(wǎng)站上的說(shuō)法，研發(fā)28nm及以上芯片的費(fèi)用在5000萬(wàn)美元以上，而16nm芯片在1億美元，10nm在1.74億左右，7nm芯片在3億美元左右，而5nm芯片在5.5億美元左右。而紫光展銳科技有限公司執(zhí)行副總裁周晨表示，展銳研發(fā)的某型6nm芯片，其研發(fā)投入至少在2-3億美元以上。由此可見(jiàn)高端制程的芯片產(chǎn)品，其設(shè)計(jì)研發(fā)費(fèi)用是驚人的。

另外一方面，是芯片代工的收入。在這一點(diǎn)上，高端制程占盡風(fēng)光。以純代工邏輯芯片為例，2018年第二季度的代工平均價(jià)格，8英寸晶圓計(jì)，0.5微米制程370美元/片， 0.35微米制程380美元/片，0.18微米制程625美元/片，0.13微米制程710美元/片；而12英寸晶圓，90nm 制程為1，800美元/片，65nm制程為2，100美元/片，45/40nm/片為2，655美元/片，28nm制程為3，010美元/片，20nm或更高端制程為6，050美元/片。

與其說(shuō)8英寸產(chǎn)線的主要優(yōu)勢(shì)，是初始的投資成本低，不如說(shuō)是當(dāng)前的折舊費(fèi)用低。第一座8英寸晶圓廠是1990年出現(xiàn)的，大部分現(xiàn)存8英寸廠家都是10年甚至更長(zhǎng)時(shí)間之前建成的，按照業(yè)內(nèi)5年-10年的折舊率，即便不使用加速折舊法，也基本上已經(jīng)折舊完畢。因此8寸產(chǎn)線的利潤(rùn)率很高。而高端制程產(chǎn)線大多是近年建成 ，近期折舊費(fèi)用負(fù)擔(dān)很高，要等折舊期到尾聲后，盈利水平優(yōu)勢(shì)才能凸顯出來(lái)。當(dāng)然，高端工藝制程雖然投資門檻高，折舊高，但只要良率高、達(dá)滿產(chǎn)，收益，特別是折舊期后的利潤(rùn)還是有保障的。

小結(jié)

綜上所述，8英寸晶圓代工產(chǎn)能緊張，本質(zhì)上是近年來(lái)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、汽車互聯(lián)網(wǎng)和新能源等諸多領(lǐng)域共同發(fā)力的結(jié)果。因此，8英寸晶圓產(chǎn)能約束的問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)從更廣闊的產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)去判斷，而不應(yīng)局限在代工產(chǎn)線這一個(gè)環(huán)節(jié)以及投資門檻這一個(gè)角度去分析。與此同時(shí)，我們也不應(yīng)忘記，即便因?yàn)槿A為被制裁，抑制了一部分需求，28nm-5nm高端制程的產(chǎn)能仍然很快被全球各大芯片巨頭瓜分。因此，12英寸晶圓的產(chǎn)能同樣是非常緊張的。正是在這樣一個(gè)幾乎是中高端制程全產(chǎn)業(yè)鏈供不應(yīng)求的大環(huán)境中，中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)才迎來(lái)了所謂“黃金十年”的戰(zhàn)略機(jī)遇期。
責(zé)任編輯:tzh