《半导体晶圆产业报告:全球晶圆产能分析及前景预测》

  • 来源专题:集成电路
  • 编译者: tengfei
  • 发布时间:2016-06-06
  • 市场研究机构IC Insights近日公布了最新的2016~2020年全球晶圆产能报告,显示全球营运中的12寸(300mm)晶圆厂数量持续成长,预期在2016年可达到100座。

    IC Insights报告中其他关于12寸晶圆厂重点还包括:

    有几座预定2013年开幕的晶圆厂延迟到了2014年;而随着台湾业者茂德(ProMOS)的两座大型12寸厂在2013年关闭,导致营运中的12寸晶圆厂数量在2013首度减少。

    截至2015年底,全球有95座量产级的IC厂采用12寸晶圆(有大量研发晶片厂以及少数生产非IC产品,例如CMOS影像感测器的量产晶圆厂,但不包括在统计中)。

    目前全球有8座12寸晶圆厂预计2017年开幕,有可能使该年度成为自2014年有9座晶圆厂开始营运以来,第二个有最多数量晶圆厂开始营运的年份。

    到2020年底,预期全球将有再22座的12寸晶圆厂营运,让全球应用于IC生产的12寸晶圆厂总数达到117座。而如果18寸(450mm)晶圆迈入量 产,12寸晶圆厂的高峰数量可达达到125座左右;而营运中8寸(200mm)量产晶圆厂的最高数量则是210座(在2015年12月为148座)。

    12寸晶圆厂数量持续成长

    今日的12寸晶圆厂可以很巨大,但它们以一种模组化的格式装备;每个“模组”通常具备每月25K~45K晶圆片的产能,并与最接近的晶圆厂模组紧密连结;台积电(TSMC)已经将这种模组化方案最佳化,其Fab 12、14与15等据点都是分阶段扩张。

    而18寸晶圆技术持续迈向量产,尽管其步伐不愠不火;而因为微影技术是转移至18寸晶圆最大的挑战之一,设备业者ASML在2014年3月宣布将暂时延迟18寸晶圆设备的开发,有产业界人士认为这是个18寸晶圆可能永远部会发生的征兆。

    此外ASML还指出,其延迟18寸晶圆设备开发的决定是基于客户的要求。IC Insights并不认为这意味着18寸晶圆将胎死腹中,不过该尺寸晶圆的试产可能要到2019年以后才会发生,而量产则还要再2~3年。

    全球不同尺寸硅片市场现状及发展预测

    (全球不同尺寸硅片市场前景预测)

    300mm硅片也就是12英寸硅片,自2009年起成为全球硅圆片需求的主流(大于50%),预计2017 年将占硅片市场需求大于75%的份额。12寸的流片工艺是半导体制造中的很重要的工艺,所以我们现在也看到,大陆新建的晶圆代工厂,大多是12寸的工厂,其次还有一些使用二手设备的8寸的工厂,但6寸以下的新晶圆代工厂几乎没有。

    截止2014年,全球300mm硅片实际出片量已占各种硅片出片量的65%左右,平均约450万片/月。2015年第1~第2季度每月平均需求量约500万片。目前,12英寸硅片主要用于生产90nm-28nm及以下特征尺寸(16nm和14nm)的存储器、数字电路芯片及混合信号电路芯片。

    2014年,在前十大的300mm晶圆需求厂商中,使用量最大的是三星,主要用于制作存储器和逻辑芯片,第二大是美光,只做存储器,第三大是Toshiba和SanDisk的公司,也基本上都是逻辑产品, 第四大的使用者是海力士,几乎全是存储器,而第五大使用者是台湾的台积电(TSMC),几乎全部用作逻辑芯片,英特尔是第六大使用量。在前十大使用量中,台积电,联电(UMC),Powerchip等,12寸硅片代工和存储器,华人做的很不错。而我们国内对12寸硅片的需求量,也开始起来了,从半导体市场的需求量来看,大概从2004年开始,中国的需求量已经超过美国成为全球半导体需求最大的国家,2010年左右,中国大陆半导体的需求量占全球的50%,2016年,基本占全球需求量的60%。

    大陆半导体需求量非常大,我们自己的IC(集成电路)产业生产量不够,所以现在IC(集成电路)已经成为中国大陆进口额最多的单一项目,连续数年超过了石油的进口额。中国作为IC(集成电路)的使用大国,生产却量能不够,过多依赖进口,因此,目前国家成立的集成电路产业投资基金(大基金)及地方政府成立的集成电路专项基金,目的就是加速集成电路产业的发展和提升。

    在2000年左右,国内IC(集成电路)生产可供应大约6-8%的国内需求,也就是超过90%依赖进口。到中芯国际建立后加上其它同行,国内整体可以供应15%的国内IC(集成电路)需求量。但从大概2006年至今,供应量虽然加大了不少,但需求量也同步增加,国内IC自我供应的百分比依然维持在15%左右。政府也较为关心IC行业发展,希望在2025年前,国内IC行业的自给率能够达到至少50%。

    而集成电路制造目前基本上是12寸,而且工艺都是40nm以下,2025年左右应该可以做到10nm甚至以下(尺寸)更先进工艺量产。其中,28nm在2017-2018年将会是主力,20nm的比重增加,而16nm和14nm难度很大,量产的数量还不太多,但预计2019年16nm和14nm应该会大规模量产,28nm的产品工艺会转到16nm或14nm的工艺产品线,28nm工艺产量会慢慢下降。但是由于28nm是寿命较长的技术,2019年之后28nm工艺需求依然会很高,国家也因此希望加快研发并量产28nm的硅片(300mm大硅片),这是一个很好的机会。

    目前的问题在于,最上游的是设计公司,这在我们国内现在发展地相当不错,有几家公司都可以设计到16nm、14nm;但生产方面,上游材料IC等级的多晶硅目前还没有,但马上就会有了,已经有几家企业在立项推进。多晶硅的原材料,高纯度的石英,目前已知的全世界的储量,中国最多,品质最好,但我们之前却是将石英还原成金属硅后低价外销,再高价进口多晶硅,并且石英还原成金属硅的阶段是高度污染的。好在之前太阳能产业带动了国内多晶硅产业的发展,目前太阳能等级的多晶硅,我国的产量已经是全球第一了。

    太阳能等级的多晶硅纯度为99.9999%,总共6个“9”,现在做的好一点的在7-8个“9”而半导体等级要11个“9”,目前国内实验室可以做少量的半导体级的,但要做几吨单晶,目前还做不到。所以国家对此也很重视,02专项里就有立项解决半导体等级的多晶硅量产问题,预计大概在2-3年内可以做到11个“9”的多晶硅的量产,大致可以满足国内产业链的需求。

    但是IC产业链中,多晶硅的下游环节:做成IC等级的晶棒和硅片,还是目前我们国家IC产业链缺失的重要一环。

    目前,在产业链后端,国内IC Wafer Fabrication已经起来,封装测试海峡两岸已是全球第一,这方面大陆的进展比台湾还要快些;另外,产品组装已是世界第一,例如iPhone;End-user consumers亦是全球第一。国内IC产业链后端很强,前端反而弱些。

    现在300mm半导体级的硅片,国内一个月需求量约45-50万片,而目前国内的产量几乎为零,这是产业链上最为紧缺的一环。而这一环,全球日本生产的最多,日本信越和SUMCO,这两家的产能和实际供应量总和占全球2/3以上。300mm半导体级的大硅片,不仅是产业链缺失的重要一环,也是国家安全战略发展的需要。

    国家在2012--2013年,科技部的02专项中,已有大硅片方面项目的经费准备,但迟迟不能发出项目,原因就是虽然有国内研发机构曾经做过12寸大硅片,研发成功,但由于良率不高还不能量产。2014年,科技部02专项的领导也与我们沟通过,要求是不仅研发成功,更要量产成功。量产的概念不是几千片,是每个月10万片以上交付客户,连续6个月交付客户10万片以上,才算完成项目。

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  • 《新冠疫情对中国半导体产业影响分析》

    • 来源专题:集成电路
    • 编译者:shenxiang
    • 发布时间:2020-02-13
    • 当前形势下,新冠疫情已经对我国经济和各个行业带来了一定影响,半导体也不例外!这场疫情给产业带来的影响到底如何?芯谋研究认为可以从短期、中期和长期三个视角,来分析本次疫情对我国半导体产业造成的影响及后果。 短期影响 短期三大影响因素:复工率低、工作时间与效率不足、原材料供应吃紧。 受疫情影响,企业员工全面恢复工作的时间不定,工作时长及沟通交流的效率都会受到严重影响。从城市的角度看,武汉受到的影响最大,其次是北上广深等一线城市,庞大的外来人口回流后还要进行二次隔离……虽然很多公司采用了“轮流上班”和“远程上班”等方法来解决这个问题,但员工的工作状态和工作进度也会受到一定的干扰。从设计、制造、封测三业来看,在受到上述影响的同时,各具体环节又略有不同。 设计业:对于设计公司而言,主要是无法尽快全面复工,根据芯谋研究的调研,2月10号复工率大概在25%左右。因为北京、上海、深圳、杭州和无锡等全国设计产业的重镇,基本上都对外地返回的员工有着较为严格的隔离要求,多数设计企业响应地方政府号召,采用了在家办公、轮流办公等方式,导致在整个2月份都很难完全复工。这对员工的交流、工作效率造成比较大的影响;同时也限制了企业和供应商及客户之间的交流,产业链上下游之间互动减弱。虽然也有通过VPN和虚拟网的方式,让许多员工在家里办公,但是设计业受到工期缩短、效率降低的影响相对较大。需要提醒的是,目前客户的订单并没有减少,但订单交付肯定会有延缓,这势必会造成下半年尤其是第三季度制造业的产能紧张。 制造业:短期而言对制造行业影响有限。Fab除工厂整修外,全年整天24小时运转,就算是长假,也不例外。只是短期内排班的员工略显不足,全面开工需要做好更严密的防范措施。对于Fab来说,现在的订单都是2019年排期,短时间不会受到影响。目前还没有客户提出订单推迟或者减少,产能紧张局势暂时还在持续。 过去半年国内主要制造企业产能一直很满,从产业链传导的角度看,第四季度和2021年第一季度产能会相对缓和。不过因为疫情影响到终端的消费需求一定会有变化,未来势必会传导到制造和封测,所以需要密切关注此次疫情事件对经济造成的全面影响,终端需求的下降或会在半年后有所体现。 就个体而言,对武汉的12吋晶圆制造企业造成的影响比较大。短期产能扩张,中期持续融资、长期人才引进都会受到严重影响,需要引起高度重视。 封测业:对于晶圆制造、封测、装备和材料等加工属性产业而言,越是高端的制造业、自动化程度越高的影响越小,反之亦然。封测行业加工属性更强,劳动力需求更大,因员工和复工率受到的短期影响较大,封测产能的紧张会直接影响到设计公司。 但对晶圆制造和封装,尤其是晶圆制造业来说,物流运输导致的原材料供应紧张是当下最重要的问题。因为各地的交通管制,导致供应链物流无法保证,且效率大降,很多材料的运送存在可能不到位的情况——虽然按照规律一般的晶圆制造、封测厂通常会备有一至两个月的库存,但实际上有的因为过去从未出现过全国范围内交通管制的先例,以及供应商春节期间停工等因素,不少工厂的库存并不充足。 短期看,休克式停工、隔离式复工一定会给产业带来不小的冲击。幸好每年第一季度乃至上半年是半导体产业的传统淡季,按照真实业绩来看,一般第一季度占全年的15%,第二季度占据20%。芯谋研究预估,设计业的全年营收比之前预期的将下降10%左右,制造业则为5%左右。短期影响的关键是疫情能否在第一季度得到控制。 中期影响 中期三大影响:经济增速下滑、全球交流受限、中国出口受阻。 半导体产业的增长和经济增速高度挂钩,受疫情影响,今年中国经济的压力更大,这对中国半导体产业肯定是不利因素。但对中国半导体产业来说,从去年开始,因为华为等科技企业供应链本土化的带动,半导体处在内需拉动的新阶段,加以基数较低,今年相信仍能保持两位数的增长,但需要注意的是上半年复工缺人,下半年尤其是第三季度谨防产能紧张。同时企业可能会有担心消费和经济下滑、担忧终端需求不足带来的风险,做出保守甚至错误的决断,可能带来“需求下降--供给缩减—需求反弹—供给不足”的连环反馈。 但中期一个很严峻的影响就是中国与全球流动的受限,包括人与人的交流,货物的出口等。这对中国半导体产业来说,或许更值得注意。对内取决于疫情何时能够结束,对外取决于其它国家和国际组织对中国的评判和决定。随着疫情的发展,其它国家对与中国贸易的态度也会变化。世界卫生组织已经宣布新冠肺炎疫情为构成“国际关注的突发公共卫生事件”,西方部分国家也开始出台措施,减少国际航班,限制相关交流,会导致进出口受阻,这对经济和半导体产业影响很大。未来国际航班和货运进出口是否进一步执行更严格的检验检疫,这非常关键。 此次疫情,肯定会让过去几年热到虚火旺盛的半导体产业冷一点,静一点,慢一点,这有积极的一面。 过去几年,政治热、资本热、创业热的三热并起让半导体领域出现了“大干快上”、“超英赶美”的浮夸现象,这对中国半导体是严重的伤害!今年的疫情会对半导体产业虚火旺盛的非理性现象有很大的抑制作用,也会加速企业的大浪淘沙、去伪存真、去粗取精。竞争永远不是坏事情,磨难才是试金石,越是危机,越是考验企业家的时候。 对中国半导体而言,中期更值得关注和警惕的是下半年美国是否会在半导体等高科技产业上“搞事情”。或许上半年“特”殊时期,下半年“特”来搞事。(本文暂不展开,会在下面一篇文章中专门阐述。)中期看,主要影响在于出口、华为后续、以及特朗普的下一步动作。 长期影响 长期两大影响:对半导体产业的持续投资、对全球人才的吸引。 资金和人才是发展半导体产业的两大重要因素。疫情对产业的长期影响主要恰恰就在这两个方面。 “芯片”和“药片”是高科技产业的两个重要代表,也是科创板所鼓励和推动的两类行业。去年之前,贸易战和科技争端暴露出来我国“芯片”方向能力的局限,为此国家和地方投入了巨额资金发展芯片产业。今年,又暴露出来我们在“药片”上的不足,预计未来会有较多资金投入到医药领域,因此我们担心政府会否把用在半导体产业上的钱转移或者减少。譬如武汉,疫情过后,肯定会有众多财政预算用到医疗卫生领域,这可能对目前包括长存在内的几个大项目的后续支持会有较大影响。 半导体从来都是资本和产业的协奏曲。未来产业的推动取决于政府对半导体产业的战略性、长期性和艰巨性的认知,以及持续投入的态度、巨额投入的决心。我们希望国家和政府对于芯片产业的扶持不要降低,坚持不懈,持续发展。 人才是半导体产业发展的核心要素,作为国际化的产业,我们非常需要国际化的人才。长远来看,疫情对我们吸引高端国际人才或会有着潜移默化的心理影响,更值得我们关注。高端人才和全球化人力资源的欠缺一直是我们半导体产业无法回避的痛。此次事件,或许会增大我们在全球吸引高端人才的难度。记得之前国内某些半导体公司曾经邀请国外的华人专家来国内工作,但因为其家人对雾霾、食品安全等生活因素的顾虑而作罢。不少国内企业也曾经遇到这样的问题:外国专家愿意加入,但希望在国外工作。此次事件后,或许我们又需要更为努力地去吸引国际人才。