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為什么晶圓廠向中國大陸轉移?

中科院半導體所2020-02-02 07:18:48


IDM廠關閉自有舊晶圓廠并委外代工已是未來趨勢,根據市調機構IC Insights統計,自金融海嘯發生后,在2009至2017年的過去9年當中,全球共有92座晶圓廠關閉或改變用途,預期未來幾年將會有更多晶圓廠關閉,而包括臺積電、聯電、世界先進、中芯國際等晶圓代工廠可望直接受惠。


IC Insights統計指出,自2008年至2009年發生全球金融海嘯以來,半導體產業不斷削減8吋以下的舊晶圓廠產能,并改變制程到尺寸更大的晶圓上生產半導體元件,以追求更好的成本效益。


根據統計,在2009至2017年的過去9年當中,全球共有92座晶圓廠關閉或改變用途。若以地域別來看,日本地區關閉了34座晶圓廠最多,北美地區關閉了30座晶圓廠,歐洲地區關閉了17座晶圓廠,亞太地區則關閉了11座晶圓廠。


若由晶圓尺寸別來看,關閉的晶圓廠中以6英寸廠為大宗,占總關廠數量比重達41%,排名第二的是8英寸廠,占總關廠比重達26%。至于4英寸及5英寸廠占關廠總量比重分別為10%及13%。而比較值得注意之處,12吋廠關閉占比亦達10%。


IC Insights針對12英寸廠關閉的情況說明,德國存儲器廠奇夢達(Qimonda)在2009年初破產,是首家關閉12英寸DRAM廠的廠商。臺灣茂德也因不堪虧損在2013年關閉12英寸DRAM廠。至于在改變用途部份,瑞薩2014年將12英寸廠售予索尼,并改變用途于生產CMOS影像傳感器;三星亦在2017年關閉其Line 11的12英寸存儲器廠,并將移轉生產CMOS影像傳感器。


報告中指出,由于半導體產業持續傳出整并案,而且新建晶圓廠的成本高,制程設備的價格也是愈來愈貴,導致生產成本高漲,IDM廠于是將手中晶圓廠關閉,營運模式改成輕晶圓廠(fab-lite),或直接轉型為無晶圓廠(fabless)IC設計公司等。由此來看,未來幾年會有更多晶圓廠關閉,訂單將會由晶圓代工廠接手。


臺積電董事長張忠謀在年初的法人說明會中亦指出,他認為IDM廠會將晶圓持續委外代工,而且認為每個IDM廠都會走向fab-lite的方向,而且會是愈來愈減輕晶圓廠(fab lighter and lighter)。同時,IDM廠除了會將舊有的產品線委外,也會將新的制程及技術交由晶圓代工廠負責生產。


中國12寸晶圓廠規模規劃


根據TrendForce最新統計資料,自2016年至2017年底,中國新建及規劃中的8寸和12寸晶圓廠共計約28座,其中12寸有20座、8寸則為8座,多數投產時間將落在今年。目前中國集成電路制造產業是內資、外資及合資3種方式并存的模式,其中合資及外資部分幾乎占去一半以上產能,且在先進技術對比方面,外資廠商也占有絕對優勢。


談起大陸晶圓代工,大家首先想到的肯定是中芯國際,在獲得大基金的投資之后,中芯國際于2016年10月13日宣布在上海開工建設新的12英寸晶圓廠,該項目投資超過675億人民幣,計劃于2017年年底建成,這座工廠計劃使用14nm工藝。


如果能夠如期達成目標,就意味著中芯國際在制造工藝上達到國際先進、國內領先水平。橫向對比的話,臺積電和三星也不過是在2015年前后才實現14/16nm芯片商業化量產。


自中國成立國家集成電路大基金以來,全國各地開始大量投資半導體產業。上海、北京、武漢、合肥、成都、南京等地紛紛新建或擴建晶圓廠。


在2016年11月9日,國家“909”工程二次升級改造——華力微電子二期12英寸高工藝等級生產線項目正式啟動,總投資達387億元,規劃月產能4萬片。初期制程規劃為28納米,并計劃用數年時間逐步走到20、14納米。

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大手筆投資的還有紫光集團,在2016年投資1600億元人民幣在武漢開工建設了存儲工廠之后,2017年1月18日,總投資額達2600億元人民幣的紫光南京半導體產業基地及新IT投資與研發總部項目在南京正式簽約。


紫光南京半導體產業基地項目主要產品為3D-NANDFLASH、DRAM存儲芯片等,項目一期投資約100億美元,月產芯片10萬片。除上述兩地工廠之外,紫光還計劃于成都興建12寸廠。

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除了中芯國際、華力微電子、紫光集團之外,國內外諸多公司在中國大陸開建晶圓廠。比如德科瑪在淮安規劃2萬片CIS產能,CIS多用于智能手機攝像頭,國內品牌的中高端智能手機的CIS基本被日本索尼壟斷,這個項目有利于提升中國在該領域的話語權。


另外,格芯在成都投建晶圓廠,一直以來備受矚目。11月初,格芯2017技術大會在上海舉行,格芯全球副總裁兼中華區總經理白農表示:“格芯成都工廠作為與成都市 共同合作的晶圓制造基地,正在以驚人的速度實施建設。從今年年初項目宣布啟動,到之后的破土動工以及9月份的上梁儀式,成都工廠的建設再一次見證了中國速度。”

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在9月初舉行的2017北京微電子國際研討會上,魏少軍教授表示,目前中國新建的12英寸生產線共26條,占全球計劃建設的12英寸生產線的42%,全部建成后,中國大陸的全部產能將達到111.4萬片/月。


前段時間,臺積電3納米制程新廠確定落在臺灣南科。當時張忠謀在接受媒體采訪是表示,目前中國大陸芯片代工技術仍不成氣候,可能需要花好幾年的時間才有機會達到臺積電的技術門坎,主因是沒有業內企業愿出售自身擁有的領先技術。


代工業務經歷了30多年的高速增長,人才、先進工藝和產能一直以來都是晶圓廠的核心業務。短期來看,中國的晶圓廠全部建好,也只能滿足全球約45%的產能。如果站在未來來看,跟隨摩爾定律走勢,未來晶圓廠的業績增長可能會有所改變。


另外,中國半導體教父之稱的張汝京博士協同大批合作伙伴,上月在廣州投資68億元建設協同式芯片制造(CIDM)項目,是否會引領下一個業務模式的興起,也很受業內人士關注。



中國12寸晶圓廠產能爆發

根據全球市場研究機構TrendForce最新“中國半導體產業深度分析報告”指出,高資本支出的晶圓廠建設項目備受業界關注,尤其是近期士蘭微、粵芯等新一批晶圓制造項目的出現,將使產業競爭升溫,并帶動產能擴增,預估至2018年底中國12寸晶圓制造月產能將接近70萬片,較2017年底成長42.2%;同時,2018年產值將達人民幣1,767億元,年成長率為27.12%。


觀察廠商布局動態,以中芯國際為首的本土晶圓廠最先進量產制程目前仍處于28nm Poly/SiON階段,雖然在28nm營收占比、28nm HKMG量產推進及14nm研發方面皆取得不錯的成績,但臺積電(南京)、聯芯(廈門)、格芯(成都)等外資廠商的同步登陸布局也進一步加劇與本土廠商在先進制程的競爭;同樣,在國際巨頭長期壟斷的存儲器產業領域下,身為新進者的長江存儲、晉華集成、長鑫存儲本土3家廠商,未來也會長期受到來自國際巨頭廠商在技術專利及價格等多方面的挑戰。


12寸晶圓的機遇


全球芯片制造業正處在一個變革與兼并重組的震蕩時期,尤其是在12寸生產線的建設方面更是消息滿天飛。


但是,半導體產業已經逐漸成為一個國家綜合實力的重要標志,芯片產業每1美元的產值能夠帶動100美元的GDP。其中晶圓制造作為半導體產業鏈中的重中之重,占全球整個半導體市場比重達58.21%,因此芯片制造環節是制約或推動半導體產業發展的重要因素,也成為中國不得不發展的產業之一。


從目前的發展情況來看,中國的12寸晶圓廠的建設主要呈現出以下方面特點:


首先,兩極化趨勢明顯。除了英特爾、三星等少數企業繼續投資擴充產能之外,很多廠商都比較保守。且現在的趨勢是都采用超級大廠(megafab)的模式,即月產12英寸15萬片-20萬片,每條生產線投資在70億-80億美元。 在此情況之下,中國晶圓廠的建設將能夠更好的贏得市場。


其次,國家戰略聚焦。中國正在成為全球半導體產業擴張寶地。中國躍升全球半導體第一大市場,但自給率僅27%,中國提出十三五計劃,在〈中國制造 2025〉中明確制定目標為至2020年,晶圓自給率將達到40%,2025年達50%,中國龐大資金與相關配套政策扶植下,未來幾年半導體建設仍蓬勃發展。


第三,產業鏈向中國轉移。日本面臨成本太高、模式陳舊等困境;中國臺灣雖然增長,但是受市場、人力成本、電力及地震等客觀條件限制,其建廠優勢不如從前;韓國的三星及海力士在存儲器領域的氣勢非凡,但產能不足。因此,對于中國來說是個極好的機遇。


第四,中國巨大市場支撐。中國電子制造業驚人的市場發展速度也推動了芯片需求的加速增長,即使目前新建的晶圓廠全部滿負荷生產也難以滿足中國市場的需求。隨著未來幾年中國大陸半導體晶圓廠商批量涌現,將逐漸削弱中國對進口芯片的依賴,目前中國仍有很大一部分的芯片依賴進口。


第五,產業資本發力。中國半導體業正處于大的變革之中,大基金的推出是一個重要標志。隨著國家集成電路產業投資基金項目啟動,國內龍頭企業陸續啟動收購、重組,帶動了整個集成電路產業的大整合,集成電路的投資市場逐漸火熱。


處于長遠利益和發展的戰略考慮,積極投入建設12寸晶圓廠以及相關產業是完全必要,也是勢在必行的事,雖然短期內想要在12寸線上趕超是很苦難的,但是機遇與挑戰同在!


大批晶圓制造項目集中落地,考驗資源優化分配及地方資本承擔風險能力

從中國政府通過產業基金推動半導體發展的策略來看,TrendForce預估,未來包含一期與二期在內的大基金,與地方投入資本總額將逼近人民幣 1萬億元規模。大基金目前在晶圓制造端的投資,包含企業及項目的部分有中芯國際、華虹宏力、華力微電子、長江存儲、士蘭微、耐威科技等,還有一些重點項目仍在積極對接。


相較于地方資本在晶圓制造的投資,大基金參與或是準備參與的新建重點晶圓制造項目,具備相對更高的避險能力。TrendForce指出,對地方資本來說,目前真正能落實的資金相對有限,而晶圓制造項目對資本的連續性投入要求最為嚴苛,需要同時考慮初期設廠的大規模投資,以及投產中可能存在的產能利用率不高的潛在風險,再加上地方政府換屆時對當地重點專案傳承性影響的不確定因素,對僅有地方資本及企業參與的晶圓制造專案來說,恐會面臨較為嚴峻的挑戰。



總結:為什么在全球晶圓廠都在關閉的情況下,中國卻出現大批量建設晶圓廠的情況呢?日本、北美、歐洲和亞太地區關閉晶圓廠有兩種形式,一是不堪虧損破產關閉,比如德國存儲器廠奇夢達和臺灣茂德,二是改變用途,比如瑞薩、三星等。


而導致IDM關閉晶圓廠也有三個因素,一是晶圓廠建設投資財力巨大,二是代工模式逐漸成熟,技術更先進,三是晶圓制造整體向東部轉移,之前從美國轉移到日本,后來逐漸從美日向韓國、臺灣轉移,現在整體轉移至中國大陸。


為什么會向中國大陸轉移,為什么中國近兩年出現瘋狂建設晶圓廠的現象?中國電子制造業驚人的市場發展速度,推動芯片需求加速增長,即使目前新建的晶圓廠全部滿負荷生產也難以滿足中國市場的需求。另外中國半導體業正處于大的變革之中,隨著國家集成電路產業投資基金項目啟動,國內龍頭企業陸續啟動收購、重組,帶動了整個集成電路產業的大整合,集成電路的投資市場逐漸火熱。


處于長遠利益和發展的戰略考慮,積極投入建設12寸晶圓廠以及相關產業是完全必要,也是勢在必行的事,雖然短期內想要在12寸線上趕超是很苦難的,但是機遇與挑戰同在!

本文來源:芯師爺





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