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12吋和8吋晶圆代工产能再次告急

畅秋 半导体行业观察 2021-01-17


近些天,以台积电为代表的7nm和5nm制程晶圆代工芯片产能同时成为了业界关注的焦点(这些先进制程大都采用12吋晶圆),原因在于:不仅刚刚实现大规模量产的5nm产能供不应求,且已经处于成熟阶段且平稳输出产能的7nm业务也愈发紧张,台积电的多家老客户纷纷加码7nm订单量,使得这家晶圆代工龙头显得有些应接不暇。

无独有偶,近两年都处于紧俏状态的8吋晶圆代工产能,昨天又爆出消息,相关芯片交期已从过去的2至3个月,延长到4个月,且价格可能在第四季度再上涨10%。而就在不久前的8月,以中国台湾地区为代表的晶圆代工厂部分产线已经提高过一次报价,有产业链人士透露,台积电、联电等将8吋晶圆代工报价上调了10%到20%。

供需矛盾与产能扩充


在半导体和IC市场,每年的第三、四季度属于产业生产和需求旺季,特别是第四季度,大量的出货和增库存都出现在这一时段内,而眼下正处于第三、四季度的过渡期内,晶圆代工行情也正当其时,非常应景,12吋和8吋晶圆代工产能同时处于供不应求的高点。

12吋晶圆先进制程产能方面,台积电一家独大,而近一年,对其产能需求增长最快的非AMD莫属了,特别是7nm订单,由于AMD的ZEN 2 和即将推出的ZEN 3架构CPU都是基于7nm制程的,而该公司在CPU市场的增长势头非常猛。另外,AMD的GPU也由台积电代工生产,且依然是以7nm制程为主。这些使得台积电相关产能越发吃紧。

由于AMD的CPU和GPU在索尼和微软新一代游戏机中占有非常重要的位置,而疫情使得市场对这些新游戏机的需求量大涨,这为AMD提供了绝佳的商机。

据悉,无论是索尼的PlayStation 5,还是微软的XBOX Series X,都采用了AMD定制的8核Zen 2架构CPU,GPU则采用了AMD的RDNA 2架构产品。

来自供应链的消息显示,由于联发科无法继续给华为供货手机芯片,前者原本12月要在台积电投片的7nm制程芯片已暂停,这样就释放了约1.3万片的12吋晶圆代工产能,而这部分缺口很可能由AMD填补上。市场预期,索尼和微软的新一代游戏机会缺货到2021年中旬,这样,AMD为这两大客户定制的CPU和GPU“钱”景乐观。据悉,今年下半年游戏机相关处理器在台积电7nm制程产线的投片量高达10.2万片,这从一个侧面反应出12吋晶圆代工产能的紧俏程度。

有统计数据显示,从8吋晶圆代工收入占公司总收入的比例来看,目前,中国大陆及台湾地区主要晶圆代工厂中,华虹及世界先进8吋晶圆代工营收占比高达99%和100%,中芯国际占比75%,联电占比46%、台积电占比30%。

下面具体来看8吋晶圆代工产能,进入第三季度以来,由于市场对电源管理芯片、功率器件、显示面板驱动IC,以及CMOS图像传感器(CIS)等需求愈加强劲,再加上新增产能有限,使得全球市场的8吋晶圆代工产能更加吃紧,在这种情况下,8吋晶圆代工龙头企业联电和世界先进的相关产能都已满载。

这种情势使代工厂进一步增强了定价话语权,以8吋晶圆代工产能主要来源地中国台湾为例,相关厂商都表示,目前产能确实很满,在与客户洽谈新的代工订单与价格时,情势对于晶圆代工厂较为有利。而相关IC设计厂商则表示,现在想新增投片量非常难。一般来说,长期合作且投片量大的客户,会被代工厂列为优先照顾对象。而投片量小、价格相对低,或合作关系较普通的IC设计厂,面临产能不足时,加价换产能是一种方式,但就算加价,也不一定会拿到足够的产能。

在具体制程方面,55nm的产能最为强手,因为相关芯片几乎都是市场迫切需求的,如高端的CMOS图像传感器,NOR Flash,以及AMOLED驱动芯片等。这些芯片的应用范围越来越广泛,包括家电、车用、安全监控等。

此外,8吋晶圆代工产能的很大一部分用量都给了功率器件,其在2018年就呈现出了快速增长的态势,当时就是使8吋晶圆代工产能不足的主要力量。如今,这种供需矛盾更加突出。以MOSFET为例,相关芯片需求方即使主动加价,也难以获得产能,即便加价后顺利投片,也难以在下游客户那里拿回增加的成本,这种现象越来越普遍。

为了寻求产能支持,有些MOSFET厂商在考虑从8吋晶圆升级到12吋晶圆生产,不过,这种想法的可操作性不强,主要原因在于,用12吋晶圆生产MOSFET在技术层面没有问题,但就目前的产业情况来看,成本难以接受,要想实现这种规划,恐怕还需要一些年头。

厂商方面,台积电以12吋晶圆代工为主,而8吋的典型代表企业则是联电,而且,今年是该公司长期以来少有的丰收年,不仅8吋,联电的12吋晶圆代工业务表现也非常抢眼。例如,近期,该公司12吋厂订单大增,其中,联发科因物联网应用需求强,紧急增加了联电22nm制程下单量,加上瑞昱主动式降噪无线蓝牙耳机、扩充底座控制IC订单涌入,都是主要订单来源。另外,三星8月发布新机,其ISP影像处理器从9月开始追加联电12吋晶圆投片量,估计总量将达1万片,而且,三星28nm制程的OLED驱动芯片需求增加,订单也交给了联电12吋产线。同时,联电80nm、90nm制程受惠TDDI芯片订单量增加,在三星、联发科、瑞昱等大客户订单带动下,使得联电12吋产能利用率同步满载。

8吋晶圆代工代表企业世界先进产能吃紧状况将延续到2021年,且近期也在酝酿涨价。由于世界先进早就看准8吋需求只增不减,2019年初宣布买下GlobalFoundries位于新加坡Tampines的8吋晶圆厂,成功抓住了这一波8吋晶圆代工需求窗口期。

台积电方面,其每年在先进制程产能(12吋晶圆)扩充上的投资都不低于100亿美元,现已确定的是南科F18厂1~3期为5nm生产基地,1、2期已量产,3期正在装机,预估至2022年,其5nm产能较2020年将增加3倍。而Fab18厂4~6期为3nm基地,目前正在建设中。同时,南科还会建设特殊制程与先进封装厂。

在中国大陆晶圆代工厂商中,中芯国际目前的产能利用率也在高位,今年第二季度达到了98.6%,而去年同期为91.1%,月产能从上一季度的47.6万片增加至48万片,在今年年底前,中芯国际8吋产能每月会增加3万片,12吋每月会增加2万片。

华虹半导体在今年第二季度的整体产能利用率达到93.4%,环比提升11%。该公司8吋晶圆代工厂月产能为17.8万片,产能利用率高达100%,主要芯片产品是功率器件,如IGBT,另外还有MCU和CIS等。

谈到晶圆代工,就不能不谈一股新生势力,那就是SK海力士,该公司一直在筹划进入晶圆代工领域,SK海力士于今年3月斥资4.35亿美元买下了MagnaChip的晶圆代工部门,取得了后者8吋晶圆代工的产线及技术,该部门最快将于今年年底完成分拆,预计该业务将会向市场释放出一部分8吋晶圆代工产能。

以上主要谈了晶圆代工产商,而在非晶圆代工的IDM领域,无论是8吋厂,还是12吋厂,整体上也都呈现出产能扩充的态势。据IC Insights统计和预测,2020年全球将有10座新的12吋晶圆厂进入量产阶段,全球晶圆产能将新增1790万片8吋约当晶圆,2021年新增产能将创历史新高,达到2080万片8吋约当晶圆。新增产能主要来自于韩国大厂三星及SK海力士,还有中国的长江储存、武汉新芯,以及华虹宏力等。

结语


今年,特别是进入第三季度以来,全球8吋和12吋晶圆代工产能愈发紧张,一方面是因为近两年行业一直处于供不应求的状态,另一方面就是行业从传统淡季进入了旺季,需求更多了,而同时增加出来的产能很有限。另外,还有一点,那就是华为效应,即由于受到贸易限制,华为在今年的第二和第三季度大大增加了各种芯片的投片量,这使得以台积电、联发科为首的厂商在相应时期内的出货量和营收猛涨,这在短期内也对晶圆代工产能更加趋于紧张起到了推波助澜的作用。


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