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广东粤芯落地,我国晶圆厂热背后的冷思考

2017/12/27
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昨日,广州又落实了一个新的 12 寸芯片制造项目“粤芯”,据透露,这个项目总投资共 70 亿元,预计在 2019 年量产。继大陆半导体教父张汝京的协同式芯片制造(CIDM)项目“芯恩”之后,广东省府再添一个晶圆项目。
 
对于广州来说,先后规划了两个晶圆制造项目后,也算是在这波集成电路建设热潮中不至于颗粒无收,也补全了珠三角的集成电路产业链。但从笔者看来,正在到处兴建晶圆制造项目,真的不担心会面临产能过剩吗?虽然这是一个老生常谈的话题。但在这里值得我们再关注一下,首先看一下我国的晶圆厂建设究竟有多热。
 
 
先看纯晶圆代工领域,除了传统的晶圆代工厂商台积电格芯、联电、中芯国际、华力等厂分别在中国南京、成都、厦门、上海 / 深圳、上海等地扩建 12 寸晶圆厂外;淮安德科码、合肥晶合、芯恩和文中开头提到的粤芯的杀入;加上 SK 海力士联合中国合资建代工厂的传言,光是在纯晶圆代工领域,就有了那么多的玩家。
 
 
再加上一些 IDM,例如三星、Intel、SK 海力士在国内的存储厂,士兰微最新宣布的 12 英寸晶圆厂项目,还有长江存储、晋华集成电路、合肥长鑫这些聚焦存储的国产 IDM 厂商。可以看到的是,在未来几年内,国内将有一大批的晶圆厂投产。
 
SEMI 半导体产业研究主管 Christian Dieseldorff 在 2016 年年底的一份数据显示,从全球现状看来,目前处于规划或建设阶段,预计将于 2017~2020 年间投产的前端半导体晶圆厂将达 62 座,其中 26 座设于大陆,占全球总数 42%。
 
前期需要投入大量的资金
建设一个晶圆厂,需要的成本大体上可以划分为人才、设备、专利授权和土地成本。由于国内很多晶圆厂,基本上都是与政府合作,这方面的成本相对来说可以忽略不计(如台积电已 1.73 亿元获得了南京厂土地的五十年的使用权)。我们先看一下其他的投入。
 
人才和专利授权这块就不细谈了,因为作为半导体行业的从业者,大家应该对这方面的投入应该有基本的了解。另一方面,作者对这块也没有太深入的了解,暂且按下,我们先看一下在工厂设备方面的投入。
 
在 SEMI 于 12 月底发布的最新“全球经验换”报告指出,中国晶圆厂建设支出 2017 年将达到 60 亿美元,2018 年将达到 66 亿美元,打破了另一项纪录——一年内没有一个地区在晶圆厂建设上花费超过 60 亿美元。如下图所示,更多的新晶圆厂意味着在未来几年将会有新一轮的晶圆设备投资。
 
 

 

根据半导体行业观察之前的报道显示,目前建造一条 12 英寸 32/28nm 的规模生产线需要超过 40 亿美元,12 英寸 14nm 生产线投资高达 100 亿美元。对于更先进的工艺,这样的投资成本更是惊人的。而且折旧成本也是惊人的。
 
根据集邦咨询调查显示,以一座初期月产能约 10k 的 28nm 新晶圆厂作为假设基础,其折旧成本占整体营收约为 49%,相对于一线晶圆代工厂折旧成本占比约 23.6%,以及二线厂的 25%,新厂折旧成本高出近一倍。
 
 
而来到间接人员成本,由于新厂的关键技术人力不足,必须仰赖至少高于市场行情 2~3 倍的薪资吸引专业技术人才,藉此提升客户关系及缩短产品量产的学习曲线,集邦咨询估算,新厂的间接人员成本比重达 34%,远高于一线厂与二线厂的 10.2%与 17.5%,集邦强调。
 
也就是说,无论后续量产时候,差能状况如何,这些前期成本都已经投入了。
 
市场足够支撑起这么多工厂运营吗?
这是一个大家都在关注的问题。因如果没有足够的市场支撑,前期很多的投资就会沦为炮灰。从市场角度看,看到潜力,才会投入巨资来建造晶圆厂。正如之前台积电中国区负责人在 ICCAD 2017 上接受半导体行业观察采访时提到:
 
“做工厂不难,只要你有钱,那就去把买设备、机器买回来就可以建起来一个晶圆厂了;但晶圆代工这个生意难就难在,你需要找到你的客户在哪里,要明白到你要搞什么工艺,做什么产品,才能更好地做相关布置。因此投入资金、投入人力、投入物力的时候需要搞清楚,你盖的厂要搞什么工艺,要做什么区分,下一步要做什么?产能卖给谁?这些都要弄清楚”。
 
从中外合资的企业先看。
 
拿台积电的南京厂来说,根据他们的规划,南京厂初期会以两家 IC 设计厂为主要客户,随着手机、人工智能智能汽车先进制程的迫切需求,这都需要依赖台积电 16nm 以下的制程。罗镇球表示,台积电南京厂现在导入的项目已经达到 20 多个,这也基本符合了预期。
 
联电厦门厂的 55nm、40nm 和 28nm,尤其是 28nm,现在基本是最甜蜜的节点,但是 28HKMG 工艺除了台积电外,他们基本是唯一的成熟供应商,庞大的市场需求也能够让他们的产能获得青睐。
 
但是来到了格芯方面,前期是 12 寸的 0.13 和 0.18 工艺,这种传统是在 8 寸晶圆上做的工艺首次提到了现在的大晶圆,按照格芯方面的说法,能够看到了市场的需求,但真实情况,我们需要等到真正量产才能一窥真假。
 
至于 FD-SOI 工艺,这个押宝物联网射频的工艺,在和 FinFET 的竞争中,由于硅片、配套 IP 和工具的不完善,在未来需要面对的风险极大。
 
至于晶合,这家合肥与中国台湾力晶合作的驱动芯片的高端工艺研发、生产制造及相关技术服务公司主要技术来源是中国台湾力晶。从力晶过往在驱动 IC 方面的表现看来,他们的 LCD 驱动 IC 代工表现不错。虽然说今年出现了 LCD 驱动 IC 产能紧张的状况。
 
但考虑到中日韩都在转单 OLED 的过程中,LCD 驱动 IC 未来的市场未来并不明朗。且中国台湾台积电、联电、华邦、茂矽等厂商在当中也有布局,晶圆产能需求大,在晶圆未来几年的供不应求的前提下,这个领域能够给晶合带来多大的市场容量,尚不可知。
 
来到本土的晶圆厂,除了中芯国际的规划比较明晰以外,其他厂商的有关市场、客户、工艺、产品这些都不足够清楚,如果单单说一个逻辑芯片或者说 CIS、CMOS 器件,这样对 Fabless 来说,这样的 Fab 吸引力又能有多少?
 
就拿现在厂商看好的物联网、5GAI汽车电子来说,这些市场的前景是否真有分析师说的那么巨大,尚且不说,但当中涉及的制造技术,我们也许都尚且有欠缺的。
 
魏少军教授在今年的 ICCAD 年会上表示,中国 2017 年的设计公司较之 2016 年,基本维持稳定,那就意味着芯片设计公司的爆发潮已经趋于稳定。对于那些晶圆厂来说,这也是一个考验。
 
况且在三星、Intel 和 SK 海力士这些厂商切入之后,他们的工艺积累会带来很大的吸引力,本土晶圆厂在和其竞争中,就没有任何优势。
 
也就是说,在国内的晶圆厂建设热潮中,最终的受益者可能都是那些合资企业中的外企,至于国内的那些合作方,更多情况下只能是账面上挣到钱了,至于技术方面是否能够通过合作获取,这就看政府方面的合作谈判手段了。学中国汽车是没戏的,如果能学习高铁的引进经验,也是还能看到更好的结果。
 
况且,正如芯谋研究分析师顾文军所说:“国际 12 寸厂的产线利用率现在都开始走低了,也就是说现在 12 寸 Fab 产能已经开始走低了,现在 12 吋产能已经开始过剩,国际上几家 12 吋 Foundry 产能利用率已经开始走低,国内更是集中在低端靠低价厮杀,怎么还有那么多人愿意做 Foundry?”
 
国家扶持是好事,
但真的要遍地开花吗?
我不去猜测投资这些晶圆厂背后的其他想法,就当这些项目的投入都是一心一意地投入到国产晶圆制造业务中去。我们也需要肯定一点,为了自主可控,为了提升我国的集成电路水平,是需要建设自己的晶圆厂,但是真的需要遍地开发,几乎每个省市都建设晶圆厂项目吗?
 
回看中国台湾晶圆制造产业的发展,其实早期的时候中国台湾也到处都在建设晶圆厂,但不一样的是,当时技术水平的差距没有现在那么大,市场变化也没有那么瞬息万变。况且中国台湾方面的合作跟国内不一样的是,中国台湾当时的工研院输出了很多重要技术给台积电和联电,这就协助打造了中国台湾晶圆代工双雄。至于 IDM 方面,则是美日韩三方携手合作输送获得的最好结果,他们之间的合作能够齐齐去挣大陆的钱。
 
但考虑到大陆一贯的做事方式和庞大的市场,自主可控势必会对欧美日韩甚至中国台湾的厂商造成巨大的利益威胁,这就是中国的外资合作没能获得巨大收益的一个重要原因。看一下台积电连年 50%往上的毛利,三星在过去一年对中国终端厂商的收割,就明白到发展自主的晶圆制造产业是势在必行,不过现在的现状是似乎有点矫枉过正了。
 
在国家资金的支持下,各地的项目林立,争得还是同一个市场。如果说各自有各自的技术优势在其中,这样的竞争也是比较良性的,但从现在看来,有重复性投资或者建设的嫌疑。过往光伏投资的教训依然血淋淋,且很多分析机构不看好半导体产业未来的需求,的这样的遍地开发的晶圆制造投资带来的潜在产能过剩风险(虽然晶圆厂产能爬升不高,但也潜在封签),谁来承担?
 
因此就编者看来,国内的晶圆制造,尤其是晶圆代工方面,需要聚焦,集中在一些现在主流的技术上面投资,为企业建设自主造血的系统,再瞄准先进技术,采取集中投资的方式,这样也许会获得更好的效果。我认为,只要有了技术,其他一切都好办。
 
希望在中国集成电路人的努力下,我国集成电路能够走上正确的快车道。

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