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【制造/封测】12英寸大爆发,头部大厂为何不惧过剩坚持扩产?

来源:全球半导体观察    原作者:王凯琪    

近年半导体行业的扩产动态特点愈发明显,集中于头部大厂,集中于12英寸。伴随着越来越多的大厂将8英寸升舱至12英寸的规划,业界抢夺市占率的战火烧天。

本文将对近年全球12英寸的扩产动态进行盘点,并将从短期视角和长期视野看12英寸晶圆是否过剩,以及跳出过剩视野来探讨当下12英寸厂的发展前景。


超越8英寸晶圆,12英寸迎来大爆发

在摩尔定律驱动下,芯片晶圆尺寸由6英寸—8英寸—12英寸演变。

据全球半导体观察不完全统计,全球晶圆厂12英寸投产规模巨大,晶圆厂中有7家在2021年有新增产能释放,且多数集中于大陆厂家;2022年有11家晶圆厂有新增产能释放,2023又将新增8家,其中头部厂商居多,2024年及2025年还将新增8家。

从晶圆尺寸发展史来看,12英寸晶圆厂从2000年后开始稳定增长,并在2008年产能超过8英寸晶圆厂,此后两者之间的差距不断拉大。据TrendForce集邦咨询显示,2022年全球晶圆代工产能年增约14%,其中8英寸产能因扩产较不符合成本效益,增幅远低于整体产业平均,年增约6%,而12英寸年增幅则为18%。

12英寸晶圆以面积取胜的背后,是成本降低、性能提高的双层加成。基于现实来看,12英寸晶圆的生产成本约比8英寸的晶圆成本多50%,但芯片产出却接近于8英寸的3倍,分摊到每一个芯片,成本约减少了30%。未来随着制程工艺的精进、良率的上升,12英寸晶圆的成本还有望进一步降低。


△全球半导体观察根据公开信息整理

而对比12英寸和8英寸下游终端应用可明显看出,12英寸晶圆实用性极广。从上表可知,先进制程主要是在12英寸晶圆制造厂中生产,这也是台积电、三星、英特尔等大厂加速扩产12英寸的原因之一。

其中值得注意的是,在12英寸成熟制程下游应用上,其适用范围有明显的扩充趋势。据TrendForce集邦咨询研究,PMIC及Audio Codec陆续转进12英寸制造,纾缓8英寸产能紧缺。此外,车规芯片及功率器件也是焦点,据今年上半年的外媒报道显示,目前国际IDM正率先将高利润的汽车MOSFET和IGBT功率模块生产从8英寸迁移至12英寸,以提高其在该领域的竞争力。

而8英寸晶圆则主要用于成熟制程及特种制程,其主要工艺制程集中于0.13-90nm,下游应用以工业、手机和汽车为主,主要包括功率器件、电源管理芯片、非易失性存储器、MEMS、显示驱动芯片与指纹识别芯片等。但是,8英寸晶圆的市场需求与其扩产现状在当下较为矛盾,近年来虽然市场对于8英寸晶圆的需求不断上升,但其产线数量却不断下降。

追其原因,可明显发觉目前业界正处于8英寸向12英寸的过渡期,由于建设投资12英寸晶圆厂的资本支出动辄达到百亿美元,许多厂家考虑到8英寸晶圆产线的“年迈”,设备老旧且更新不易(目前8英寸设备主要来自二手市场),且收益不如12英寸晶圆等因素,越来越多大厂将8英寸晶圆切换到12英寸晶圆上来。

总体来看,目前市场上8英寸及以下更小尺寸晶圆对主流12英寸晶圆构成互补关系,而对于该类小尺寸晶圆未来是否会被弃用而消失的疑问,笔者认为至少在未来很长一段时间内不会,正如当下互联网时代,收音电台依旧留有一席之地般。


从短期和长期视野看12英寸晶圆是否过剩

围绕12英寸晶圆,业界在近两年陷入扩产混战,其中出现了以下两种矛盾现象:一是近段时间许多芯片大幅跌价,部分大厂却对晶圆代工价格以及部分产品进行涨价;二是业界产能过剩的苗头渐起,但头部大厂却不惧寒风,坚持扩产。

理解上述现象,还需要从晶圆大厂自身角度出发,以下将从短期和长期两方面对12英寸晶圆是否过剩进行探讨。

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短期视角:部分成熟制程暂时过剩,但近年多类需求强劲

聚焦于短期视野,在时间上我们不仅仅关注今年,还有即将扩产的两三年。

聚焦于2022年,据TrendForce集邦咨询数据显示,2022年全球晶圆代工产能年增约14%,其中12英寸年增幅则为18%,并且在12英寸新增产能当中约65%为成熟制程(28nm及以上),该制程产能年增率达20%。

TrendForce集邦咨询表明今年大部分新增的产能以成熟制程为主,其中28nm为主打。而近期产能过剩的焦点也大多集中于成熟制程上。

据供应链消息,目前许多大厂对于成熟制程过剩观点更多倾向于,部分成熟制程出现产能过剩情况,但是也有部分成熟制程仍然非常吃紧。目前,虽然许多厂家进入到产品库存调整期,但是由于目前下游面板驱动芯片(DDI)、电源管理芯片、MCU、车用芯片等需求飙升,业界预估此次库存调整持续时间不会太长,成熟制程动力依旧强劲。

此外,市面上许多科技产品以及包括车规级芯片在内的多数芯片产品,采用28nm的制程工艺就基本能够满足使用需求。业界消息显示,市场还有充足的动能对12英寸产能进行消化。

另外,结合当前大厂的扩产进展看,目前受到上游设备、硅片不足制约,叠加国际形势变化、疫情反复、劳动力短缺等各方面原因,全球晶圆厂扩产计划不及预期。此前全球半导体观察根据全球产能投产时间推测,代工厂和国际IDM厂的新产能在2022年和2023年持续放量,到了2024年及2025年产能或将达到高峰,目前该项推测在时间上或将继续往后延,这也在一定程度上缓解了产能过剩的可能。

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长期视野:头部大厂不惧产能过剩,12英寸混战只为抢夺市占率

走10步路看100步是头部大厂长期发展的关键。从长期趋势来看,目前业界大规模的扩产动态已表明头部企业对12英寸晶圆前景看好,其中并不排除头部大厂基于自身强大的实力,并不惧怕当下或存在产能过剩的危机。这也是为何业界在过剩、芯片跌价等传闻甚嚣尘上时,部分头部大厂也只是修正扩产计划正而非放弃扩产的原因。

此前许多大厂已纷纷表示,当前的扩产行为不仅仅是为了缓解短期的芯片短缺问题,更是适应未来长期的市场需求。虽然当下电子消费市场疲软,但未来但云、服务器、高性能运算、车用与工控等领域高速发展,未来市场对于晶圆需求这块蛋糕的需求只会越来越大,头部企业对其发展前景较为看好。

并且,随着未来8英寸向12英寸的逐渐过渡,原有的晶圆尺寸市占率蛋糕将迎来新的分配比例,12英寸份额比重不断加大,头部大厂更是需要把握市场契机,早早稳固市场地位。

此外,各国纷纷出台的芯片补贴政策更是推动产能扩建的一把火,对于头部大厂而言,把握先机早做打算才是抢夺市占率的关键。因此我们可以看到,近两年头部大厂在12英寸晶圆上的竞争日趋激烈,一手抓先进制程,一手回抓成熟制程。

面对接下来更多新增产能开出的现实情况,12英寸晶圆的竞争将前所未有的激烈,特别是在成熟制程方面。当下,跳出过剩谜团来看遍地开花的12英寸厂更为关键,现在许多大厂正在探索成熟制程的更多可能性,或在价格上、技术上亦或是新兴市场发力点上,未来在12英寸上还将擦出怎样的火花,我们拭目以待。

结语

总体而言,我们应当看到,目前12英寸扩产是大势所向,各大厂家的扩产计划或已敲定或已开出,上游硅片等材料的扩产计划也已陆续到来,设备也正在持续发力中,开弓没有回头箭,既已搭上这趟产能竞赛的未来列车,唯有继续前行。

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封面图片来源:拍信网