全球12吋矽晶圓缺貨如野火燎原,不僅台積電、NAND Flash存儲器廠和大陸半導體廠三方人馬爭相搶料,加上10納米測試晶圓的晶棒消耗量大增,台積電為鞏固蘋果(Apple)iPhone 8新機料源,一路追價搶料,業者預計第2季12吋矽晶圓價格將再上漲15%,且可望一路漲到2018年,半導體供應鏈恐進入萬物皆漲的時代。
據2016-2021年中國晶圓行業市場需求與投資諮詢報告,全球12吋矽晶圓單月產能約520萬片,目前五大矽晶圓供應商都產能滿載,其中,台廠台勝科和環球晶圓產能占全球約20%,台勝科月產能約28萬片,環球晶圓(包含SunEdison)月產能約75萬片,都已成為半導體大廠綁產能的目標,尤其台勝科未來有機會獲得日商母廠Sumco在10/7/5納米高階矽晶圓技術,可望明顯受惠。
近期傳出美光(Micron)高階採購主導陸續拜訪日本和台灣矽晶圓廠,要求充足的12吋矽晶圓產能奧援,其中,美光傳出開出溢價30%來綁料,至於三星電子(Samsung Electronics)亦加入搶料大戰,由於2017年3D NAND產能將大量開出,各廠都必須有充足的料源供應,才能打贏3D NAND戰役。
全球矽晶圓市場過去主要大客戶為台積電,由於存儲器廠常陷入供過於求,導致矽晶圓廠高度依賴台積電訂單,然隨著DRAM產業整合,3D NAND時代來臨,加上大陸半導體廠瘋狂擴廠,使得矽晶圓變成洛陽紙貴,包括邏輯、存儲器及大陸業者三方人馬競相加價搶料。
半導體業者透露,台積電這次願意接受矽晶圓漲價,主要是確保蘋果iPhone 8供貨無虞,加上10納米製程晶棒消耗量擴大,排擠到量產晶圓產能,2017年正值台積電10納米製程量產之際,確保充足的矽晶圓產能將是關鍵。
第1季矽晶圓報價已率先喊漲,以目前供需缺口,業界估計第2季12吋矽晶圓有機會再上漲15%,漲幅不亞於第1季,且有機會一路漲到2017年底,屆時恐帶動半導體供應鏈萬物皆漲,所有零組件都面臨漲價壓力。
目前矽晶圓主要分為用於DRAM/NAND Flash和指紋辨識產品的Polished wafer、用在邏輯產品的Epi wafer,以及用在低階產品的Annealed wafer,近期存儲器廠要求上游長晶爐產能轉去生產Polished wafer,且願意付較高價格,排擠到Epi wafer產能,讓台積電感受到矽晶圓料源緊缺的嚴重性。
另外,大陸半導體廠瘋狂擴建12吋廠,加入這一波搶矽晶圓大戰,由於大陸12吋廠對於測試晶圓需求量大,近期亦積極來台搶料。儘管矽晶圓產業亦是大陸扶植半導體政策一環,中芯國際創辦人張汝京成立上海新升半導體,成為大陸第一家12吋矽晶圓供應商,但目前良率仍偏低,暫難影響矽晶圓市場供需。
整體來看,這一波矽晶圓熱潮陷入三方人馬拉鋸戰,由於存儲器用的Polished wafer排擠到邏輯產品用的Epi wafer產能,加上測試晶圓亦大量排擠量產晶圓,形成雙重排擠效應,導致矽晶圓供需缺口明顯擴大。
晶圓是指矽半導體集成電路製作所用的矽晶片,由於其形狀為圓形,故稱為晶圓;在矽晶片上可加工製作成各種電路元件結構,而成為有特定電性功能之IC產品。
最近,國際半導體產業協會(SEMI)預估,大陸政府積極扶植半導體產業,2018年大陸晶圓廠相關支出將可突破100億美元大關。
大陸2004年至2014年半導體設備及材料支出超過700億美元規模;期間,在外商與大陸廠商同步擴產帶動下,目前大陸封裝設備支出已占全球1/3。
儘管大陸2004年至2014年也建立了許多重要的晶圓廠,但到2014年底,大陸建置的晶圓產能仍不到全球的10%,先進位程能力遠遠落後海外。
2014年中國政府發布「國家集成電路產業發展推進綱領」,將引領大陸整體半導體供應鏈製造能力達到與國際水平相當。
隨著大陸政府將集成電路產業列為戰略性及領導產業,相關投資基金到位,大陸晶圓廠投資激增,SEMI預估,2018年大陸晶圓廠設備相關支出可能超過100億美元,未來幾年也將維持在這水準。
SEMI認為,未來大陸半導體廠及當地供應鏈可能面臨智慧財產權保護、人才獲取及過度依賴政府支持等挑戰,這些廠商應建立穩固的經營模式及核心競爭力,避免只採取價格競爭。
據2016-2021年中國晶圓行業市場需求與投資諮詢報告顯示,大陸第一波密集興建8寸晶圓廠的熱潮是在2000年左右開始,華虹半導體成立於1997年,中芯半導體2000年成立,而上海宏力半導體也成立於2000年,之後具有聯電色彩的和艦半導體2001年在大陸蘇州成立,2003年正式投產,台積電也在2003年成立上海松江8寸晶圓廠。
總結來看,大陸半導體廠至今的營運成果多半不盡理想,中芯半導體虧損多年,於2012年終於轉虧為盈,目前全力拚40納米製程,同時也布局28納米先進位程。2011年在大陸政府的力促下,華虹和宏力也成功完成合併,是對抗中芯國際勢力的大陸當地晶圓代工廠代表。
國際半導體廠看好當地內需市場,這幾年也陸續進駐大陸,SK海力士(SK Hynix)、英特爾(Intel)、三星電子(Samsung Electronics)等半導體大廠,目前在大陸都設有晶圓廠。台系晶圓代工廠聯電也傳出將在廈門與大陸政府合資成立12寸晶圓廠,搶先卡位當地即將再度崛起的晶圓代工商機。
回顧2016年,全球純晶圓代工業者的總體營收正式突破500億美元大關,台積電仍穩居龍頭寶座,營收規模為排名第二的GlobalFoundries的五倍以上,在全球純晶圓代工產業的市占率接近六成,成長率表現則與整體產業相當。值得注意的是,排名第四的中芯國際、以色列的TowerJazz與歐洲的X-Fab都展現出非常強勁的成長動能,營收成長率分別為31%、30%與54%。TowerJazz與X-Fab都屬於利基型晶圓代工業者,主力產品為射頻、類比與微機電系統(MEMS)晶圓代工。
展望未來,ICinsights看好晶圓代工將在半導體市場扮演更吃重角色。
晶圓代工客戶主要有兩種,一是無廠IC設計公司,二是整合元件製造商(IDM),這兩者蓬勃發展是晶圓代工廠自1998年來,蒸蒸日上的主要動能來源。除此之外,晶圓代工還受惠於有越來越多中型半導體公司包含超微、Avago(現稱Broadcom)等,過去幾年來都已轉型採用無廠商業模式。
台積電穩居晶圓代工龍頭,去年營收成長11%至294.9億美元,市占率逼近六成(59%)。格羅方德(GlobalFoundries)營收成長10%、市占率維持在11%。第三名的聯電成長3%,市占率下滑1個百分點至9%。
緊追聯電之後的陸廠中芯,去年營收跳增31%,市占率進步一個百分點至6%。力晶(5346)營收僅成長1%,市占率持平在3%。
展望未來五年,ICinsight預測晶圓代工市場每年將以7.6%的複合成長率擴大,2021年將來到721億美元。
各地區晶圓代工產能:大陸市場成長最快
2016-2021年中國晶圓行業市場需求與投資諮詢報告指出,2015年晶圓代工業整體產能已超越記憶體,成為半導體產業最大的部門,在未來幾年可望持續領先。
在兩岸持續投資下,預料晶圓代工產能每年將成長5%,超越業界整體表現,晶圓代工產能到2017年底預計將達到每月6百萬片8寸約當晶圓,而台灣更穩坐全球擁有最大晶圓代工產能的地區。
台灣的晶圓代工產能居全球之冠,其中12寸的產能占全球晶圓代工產能比重55%以上。台積電與聯電是台灣晶圓代工產能的兩大推手。台積電竹科12寸廠Fab 12第7期、中科12寸廠Fab 15第5及第6期正積極準備迎接10納米以下製程產能。聯電則持續擴充28納米產能,南科12寸廠Fab 12A廠第5期也準備投入14納米製程。
另一方面,晶圓代工產能全球第二的中國大陸則是成長最快的市場。2015年中國大陸整體晶圓代工產能為每月95萬片8寸約當晶圓,預計到了2017年底將增至每月120萬片,占全球晶圓代工產能將近20%。中國大陸晶圓代工龍頭中芯國際目前正致力提升北京12寸廠Fab B1廠和上海12寸廠Fab 8廠等既有廠房的產能,同時該公司也正在提升新成立的北京12寸廠Fab B2廠與深圳8寸廠Fab 15廠產能。
中芯的擴充計畫同時包含了先進的28納米及40納米產能,以及技術成熟的8寸晶圓製程。其他擴大產能的業者還包括武漢新芯,旗下A廠產能將持續投入NOR Flash代工業務;上海華力也即將成立第二座晶圓廠,預計明年動工,2018下半年起可望開始投注產能。
未來幾年,台灣的晶圓代工業者也將對中國大陸晶圓代工產能有所貢獻;今年稍晚聯電位於廈門的Fab 12X廠將開始投產,2017年有力晶合肥廠,台積電南京廠則將在2018年上線,這三處廠房全面投產後,將帶來每月至少11萬片12寸晶圓的產能。
除了增加產能,先進位程的技術競賽也特別激烈。台積電、三星、格羅方德(GlobalFoundries)都想在10納米以下技術節點取得領先地位。技術的演進將帶動晶圓代工業者在未來幾年內持續投資,其中又以台灣與中國大陸為最。
晶圓是指矽半導體集成電路製作所用的矽晶片,由於其形狀為圓形,故稱為晶圓;在矽晶片上可加工製作成各種電路元件結構,而成為有特定電性功能的集成電路產品。下面進行晶圓行業現狀分析。
半導體行業分析表示,半導體晶圓行業的產業鏈上游企業為中游製造廠商提供生產所需的一切原材料、設備以及線路設計,中游企業負責半導體晶圓的加工製造和封裝測試,下游則涉及產品的最終應用。
晶圓是指製作矽半導體集成電路所用的矽晶片,其原始材料是矽。高純度的多晶矽溶解後摻入矽晶體晶種,然後慢慢拉出,形成圓柱形的單晶矽。矽晶棒在經過研磨,拋光,切片後,形成矽晶圓片,也就是晶圓。
目前國內晶圓生產線以8英寸和12英寸為主。矽材料占比約為整個半導體市場的95%,其他材料主要是化合物半導體材料,以第二代半導體材料GaAs晶圓和第三代半導體材料SiC,GaN晶圓為主。
其中,矽晶圓以邏輯晶片,存儲晶片等等為主,是應用最廣泛的半導體晶圓材料。GaAs 晶圓以射頻晶片為主,主要應用場景是低壓,高頻率;第三代半導體材料以高功率,高頻率晶片為主,主要應用場景是大頻率,高功率。
截至2019年12月,中國台灣地區的晶圓廠裝機產能占全球的22%。中國台灣自2015年首次超越韓國成為全球第1大晶圓產能基地後,將在2020-2024年期間將繼續保持第1名的位置。
近年來中國大陸地區的產能擴張使其排名不斷攀升,機構預計到2022年有望躍升為全球第二,僅次於中國台灣地區。至2019年底,中國大陸地區產能占全球的14%。相比之下,北美地區的產能份額將在預測期內進一步逐漸下降。
受終端半導體市場需求上行影響,半導體晶圓製造產能也隨之提升,根據IC Insight數據,2018年全球晶圓產能為1945萬片/月,預計到2022年全球晶圓產能將上升至2391萬片/月,較2018年增長22.93%,年複合增長率為5.3%。以上便是晶圓行業現狀分析的所有內容了。