当硅晶柱切成薄片后的晶圆直径不断增大后,大直径的晶圆可以再被切成更多片的裸片(Die),进而提高晶圆产线的产能。这促使晶圆厂需要不断地进行迭代更新,并不是简单的数字游戏,由于越粗的硅晶柱越难拉出好品质的晶圆,12 吋晶圆厂工艺上会比 8 吋或者 6 吋先进许多,更别说 18 吋了。

 

但这是大趋势,和摩尔定律一起推动 IC 制造向前发展。

 

过去的十年中,随着 IC 制造商整合或过渡到 fab-lite 或 fabless 业务模式,IC 行业一直在削减其旧产能。IC Insights 在其最新发布的《2020-2024 年全球晶圆产能》报告中指出,由于过往十年中期(2015/2016 年)的并购活动激增,且越来越多的公司使用 20nm 以下先进制程技术生产 IC 器件,供应商已经淘汰了效率低下的晶圆厂。报告还指出,自 2009 年以来,全球半导体制造商已经关闭或改造了 100 座晶圆厂。

 

北美和日本关闭造晶圆厂数量最多
回顾过往,自 2009 年以来日本和北美 70%的≤200mm(8 吋)晶圆厂已经消失。



图 1:各地区关闭的晶圆厂数量

 

数据显示,日本和北美关闭的晶圆厂占了大多数。究其背后原因,许多关闭的晶圆厂使用了数十载,已经超出其被定义为“有用”的范畴。因此,关闭这些晶圆厂以使用更具成本效益的设施。在一些情况下,拥有晶圆厂成为很重的负担,一些公司选择将晶圆厂外包给晶圆代工厂,转型为 fab-lite 或 fabless 的商业模式。

 


图 2:按晶圆尺寸和年份划分的晶圆厂分布

 

IC Insights 已经得到了另外四个晶圆厂的确切消息,一个是 NJR 的,两个是瑞萨电子的,还一个是 ADI 的,这些晶圆厂预计将在 2020-21 年关闭。同时,TI(德州仪器)在 2020 年 3 月初表示,将在未来几年(计划不晚于 2023 年至 2025 年)关闭两座 6 吋晶圆厂。鉴于新晶圆厂和制造设备的投入飞涨,并且随着越来越多的 IC 公司过渡到 fab-lite 或 fabless 业务模式,IC Insights 预计在未来几年内将有更多的工厂关闭。

 

特别需要指出的是,在 2007-2008 年经济大萧条之后不久,晶圆制造业紧锣密鼓地掀起了一波关闭热潮,当时各公司都在密切审查其运营成本。十年后,新冠病毒对全球企业造成了严重破坏,并极大地影响了全球经济,这是否会掀起另一波关闭工厂的浪潮呢?

 

6 吋晶圆厂还有余热
IC Insights 指出的这个问题无疑是从技术迭代和供需平衡出发给出的“灵魂拷问”。

 

但如果你足够关注 IC Insights 的报告,你会发现排除新冠病毒这个不确定因素的影响,2009 年至今,全球关闭晶圆厂的节奏在 2018 年和 2019 年已经放缓。本次统计的关闭或改造的 100 座晶圆厂中,在 2009 至 2017 年这 9 年当中就有 92 座晶圆厂关闭或改变用途,也就是说 2018 年和 2019 年合计只关闭了 8 座晶圆厂,其中 2019 年只有 3 座。

 

我们把时间再往前提,实际上 2009 年至 2013 年就已经关闭了 72 座晶圆厂。不过,不管是 2009 年至 2013 年这五年,还是 2009 年至 2017 年这 9 年,关闭的晶圆厂中 150mm(6 吋)晶圆厂都是最多的,2009 年至 2013 年期间的数量占比是 40%;2009 年至 2017 年期间的占比则为 41%。

 

从这点来看,6 吋及以下尺寸的晶圆制造会慢慢退出历史舞台。

 

不过,当前还是有一些器件需要 6 吋晶圆的,比如车用 IGBT、MOSFET 功率器件、MEMS、CMOS 图像传感器、二极管和三极管等。还有一点值得注意的是,车用半导体和模拟器件制造商放弃 6 吋工厂后,基本都是向 8 吋晶圆倾斜,但 8 吋晶圆自 2017 年开始就一直紧缺,2019 年的 15 个新晶圆厂建设计划中,约有一半是 8 吋的。

 

因此,新冠疫情造成的影响会不会达到经济危机的程度或者强于经济危机便成为 6 吋及以下晶圆退出历史快慢的关键。

 

本土晶圆制造的“窗口期”和“鸡 / 蛋危机”
新冠疫情出现之前,晶圆制造市场趋势预计是这样的。SEMI 预计,2019~2022 年,全球 8 吋晶圆产量将增加 70 万片,增加幅度为 14%,其中,MEMS 和传感器相关产能约增加 25%,功率器件产能预估将提高 23%。

 

IC Insights2019 年 12 月发布的报告指出,2020 年全球将有 10 座新的 12 吋晶圆厂进入量产,其中两座位于中国大陆,全球晶圆产能将新增 1,790 万片 8 吋约当晶圆,2021 年新增产能将创历史新高达 2,080 万片 8 吋约当晶圆。这些晶圆产能增加主要来自三星、SK 海力士、长江存储、武汉新芯、华虹宏力等。

 

 

 

华夏幸福产业研究院的这个统计表告诉我们,大陆有 27 个在建或者在扩建的晶圆厂,少数是国外企业在华工厂,大部分都是本土企业,目前大陆疫情管控效果积极,这些项目势必会进行下去。本土晶圆制造企业最缺的除了资金就是时间,晶圆厂出产能一般至少需要 2 年的时间,此消彼长之下,对于这些有资金的企业而言,新冠疫情期间可以说是一个“机会难得”的窗口期。

 

需要警醒的一点是 “先有鸡,还是先有蛋”的逻辑陷阱。疫情之下,国内的晶圆厂有望拿到更多的订单,但完成量的尺度实际上握在硅片厂商手里。目前,全球主要的半导体硅片供应商包括日本信越化学(Shin-Estu)、日本三菱住友(SUMCO)、德国 Siltronic、韩国 SK Siltron 以及中国台湾的环球晶圆、合晶科技,五大硅片供货商的全球市占率达到了 92%。其中日本信越化学市占率 27%,日本三菱住友市占率 26%,台湾环球晶圆市占率为 17%,德国 Silitronic 市占率 13%,韩国 LG Siltron 市占率 9%。

 


如果这五家企业由于新冠疫情影响宣布减产,那么新建的晶圆厂中的一部分产线就成为了摆设,IC insights 的问题也会得到“肯定”的答案。

 

文章部分内容来源于 IC insights,谢谢!