巨大的需求帶來中國大陸晶圓製造 '建廠潮' . 緊跟國際半導體產業轉移趨勢, 國內外眾多晶圓製造商選擇在中國大陸投資擴產. SEMI數據顯示, 中國晶圓廠建設支出2017年將達到60億美元, 2018年將達到66億美元. 過去兩年間, 全球新建17座12寸晶圓製造廠, 其中有10座位於中國大陸; 從2017年到2020年, 預計全球新增半導體產線62條, 這62條產線中有26條位於中國大陸, 佔總數的42%. 預計2018年投產的新建12寸廠有計劃月產能7萬片的中芯國際 (上海) , 計劃月產能8.5萬片的格芯 (成都) 和計劃初期月產2萬片晶圓的台積電 (南京) 等.
建廠潮還未停止. 12月5日三安光電與福建泉州, 南安簽署333億投資協議, 建設高端氮化鎵 LED 襯底, 外延, 晶片的研發與製造產業化項目; 高端砷化鎵LED外延, 晶片的研發與製造產業化項目; 大功率氮化鎵雷射器的研發與製造產業化項目; 光通訊器件的研發與製造產業化項目; 射頻, 濾波器的研發與製造產業化項目; 功率型半導體(電力電子)的研發與製造產業化項目; 特種襯底材料研發與製造, 特種封裝產品應用研發與製造產業化等七個項目, 並於12月26日開工.
12月18日, 廈門海滄與杭州士蘭微在廈門共同簽署戰略合作框架協議. 按協議約定, 項目總投資220億元, 規劃建設兩條12英寸特色工藝晶片生產線及一條先進化合物半導體器件生產線. 12月26日, 廣州粵芯半導體項目動工, 項目總投資約70億元, 月產3萬片12英寸晶圓晶片, 達產後銷售收入100億元, 帶動上下遊企業形成1000億元產值, 預計2019年上半年建成投產.
更多的新晶圓廠意味著在未來幾年將會有新一輪的晶圓設備投資. 不僅如此, 晶圓代工領域可以說是一個技術與資金雙密集的產業, 建造一條12寸產線的投資高達幾十億美元. 根據集邦諮詢調查顯示, 以一座初期月產能約10k的28nm新晶圓廠為例, 其折舊成本佔整體營收約為49%, 相對於一線晶圓代工廠折舊成本佔比約23.6%, 以及二線廠的25%, 新廠折舊成本高出近一倍. 而間接人員成本方面, 由於新廠的關鍵技術人力不足, 必須仰賴至少高於市場行情2~3倍的薪資吸引專業技術人才, 藉此提升客戶關係及縮短產品量產的學習曲線, 集邦諮詢估算, 新廠的間接人員成本比重達34%, 遠高於一線廠與二線廠的10.2%與17.5%.
投資規模如此之大, 如雨後春筍般不斷躥出的晶圓廠引發了業界的擔心: 現有的廠的產能利用率都開始走低, 甚至過剩, 又拿什麼來填這些新廠的產能? 芯謀研究分析師顧文軍評論說, 國際12寸廠的產線利用率現在都開始走低了, 也就是說現在12寸Fab產能已經開始走低了, 現在12寸產能已經開始過剩, 國際上幾家12吋Foundry產能利用率已經開始走低, 國內更是集中在低端靠低價廝殺, 怎麼還有那麼多人願意做Foundry? 從全民鍊鋼到全民半導體, 過猶不及, 各地政府或許應該審慎思考自己地區是否適合發展半導體產業了.
市場, 產能, 工藝轉換引發矽晶圓市場暴漲
與晶圓廠相對應的, 是中國發展自主矽晶圓產業的熱情同樣高漲. 根據IC Insights數據顯示, 截至2016年12月底為止, 全球晶圓產能 (按照8寸晶圓計算) 達到1711.4萬片/月, 其中中國大陸產能全球市場佔有率為10.8%; 預計IC製造晶圓產能 (按照8寸晶圓計算) 在2018年和2020年能分別達到1942萬片/月和2130萬片/月, 預計2015年到2020年之間符合年均增速為5.4%. 而大陸的晶圓代工份額將從2015年的9.3%增長至2020年的19.2%. 預計到2020年, 大陸晶圓製造產能將達到405萬片/月. 在巨大的市場需求推動下, 迸發了今年矽晶圓價格的持續上漲及供不應求.
助推矽晶圓漲勢的另一個原因是過去十年來矽晶圓市場需求穩定增長. 2016與2007年相比, 製造一顆IC面積減少了24%以上, 2016年IC面積0.044平方英寸/顆, 而2007年0.058平方英寸/顆, 1年約減少2~3%. 但來自終端需求成長, 帶動矽晶圓需求量每年約成長5~7%, 故整體矽片面積每年呈3~5%的成長. 供應商基本沒有擴充產能, 今年需求一下子爆發, 自然沒有充足產能可以應對. 據DIGITIMES的數據, 自2006年至2016年上半, 半導體矽晶圓產業曆經長達10年的供給過剩, 大多數矽晶圓供貨商獲利不佳, 使得近年來供給面端動作相當保守, 導致2017年起12寸及8寸矽晶圓陸續出現供給吃緊狀態, 估計2017年第4季12寸矽晶圓平均售價可望較2016年同期成長20~30%, 2018年第4季較2017年同期將再成長20~30%.
在矽晶圓領域, 產業聚集效應也非常明顯. 目前全球矽晶圓廠商以日本, 台灣, 德國等五大廠商為主, 包括日本信越, 日本勝高SUMCO, 環球晶圓, 德國Siltronic, 韓國SK Siltronic, 前五大供應商囊括約98%的市場份額. 而在1998年的時候, 全球還有超過25家供應商. 如今五大廠產能已滿載, 但業界估計全球12寸矽晶圓單月潛在需求量達600萬片以上.
在缺貨漲價常態下, 佔市場領導地位的晶圓廠紛紛搶下矽晶圓產能, 而矽晶圓供應商也是優先保證這些大客戶. 例如台積電和聯電搶下矽晶圓產能, 分別與兩大日系矽晶圓供應商簽訂短中期合約, 甚至傳聞台積電為確保供貨已與矽晶圓廠協商未來2年合約, 其中2018年漲幅達2成; 美光, 英特爾, 格芯等也早已提前簽約包下產能等等.
對於大陸客戶未來3年開出的新產能, 矽晶圓廠要求價格從135美元起跳來談, 且要求先付一大筆保證金, 除了對大陸半導體廠拉高買賣門檻, 更對於其他半導體廠建立報價底線, 若不肯接受110~120美元價格, 很多陸廠願意付更高價格包下產能. 這樣一個供不應求並且寡頭壟斷的矽片市場, 突出的供需矛盾將倒逼矽片國產化. 投建大矽片項目對我國半導體產業的意義就是上遊 (原材料端) 的自主可控.
中國矽晶圓廠投資情況
與晶圓代工不同的是, 蓋一座新矽晶圓廠產能至少要10萬片, 而成本需4~5億美金, 矽晶圓樣品出來後, 後續還需晶圓廠, 封測廠等下遊產業鏈測試認證. 蓋廠加認證, 估計1.5~2年才能量產, 而目前再投資是要投資12寸還是18寸也會是廠商考量重點.
據集微網不完全統計, 目前國內至少已有9個矽片項目, 包括上海新升, 重慶超矽, 寧夏銀和, 浙江金瑞泓, 鄭州合晶, 宜興中環晶盛項目, 西安高新區項目等. 合計投資規模超520億元人民幣, 正在規劃中的12寸矽片月產能已經達到120萬片, 遠期看可緩解矽片缺貨的問題, 預計未來大矽片行業未來幾年仍將會有新玩家加入.
目前, 大陸8英寸矽晶圓已有產線的月產能共計70萬片/月, 興建中的產能為26.5萬片/月. 具備8英寸生產能力的有浙江金瑞泓, 崑山中辰(台灣環球晶圓子公司), 北京有研總院, 合計月產能為9.3萬片/月, 遠遠達不到需求. 12英寸方面, 目前中國的總需求約為42萬片/月, 預計到2018年總需求為109萬片/月. 目前大陸還不具備12英寸電子級矽片的生產能力, 最快也要到2017年底. 上海新升半導體預計完成第一期產品投產, 計劃月產15萬片, 到2020年第二期產品投產, 計劃月產30萬片, 與龐大的需求相比遠遠不夠.
今年7月總投資30億元, 一期投資15億元的寧夏銀和180萬片8英寸半導體矽拋光片項目6日在銀川市經濟技術開發區投產. 此項目研發了具有自主智慧財產權的40—28nm和16nm製程8英寸半導體拋光片製造技術, 並為下一階段12英寸半導體拋光矽片製造技術研發奠定了基礎.
9月, Ferrotec(中國)公司與杭州大江東產業集聚區簽署投資協議, 建設月產30萬片8英寸半導體矽拋光片項目和月產20萬片12英寸半導體矽拋光片項目 (杭州中芯晶圓大矽片項目) , 總投資60億元. 計劃通過新投資項目的實施, 形成8英寸和12英寸半導體大尺寸矽片的規模化生產能力.
11月, 晶盛機電斥資5億元與中環股份等在宜興市建設整合電路用12英寸大矽片生產與製造項目, 總投資約30億美元.
12月9日奕斯偉矽產業基地項目簽約儀式在西安舉行. 本次的矽產業基地項目由西安高新區與北京芯動能公司, 北京奕斯偉公司三方共同投資, 項目總投資超過100億元. 其中北京芯動能投資管理有限公司由京東方科技集團股份有限公司, 國家整合電路產業投資基金股份有限公司, 北京亦莊國際產業投資管理有限公司和專業團隊共同於2015年發起成立. 本次巨頭步入矽產業投資, 未來有望打破半導體矽片產業完全依靠進口的局面.
雖然矽晶圓廠投資規模沒有晶圓廠那麼大, 也有擔心這些項目達產是否會造成市場供應過剩, 從而導致矽晶圓價格雪崩?
對此, 業內人士表示, 如果上述項目都能實現量產目標, 8英寸矽片確實會出現產能過剩; 但由於需求持續增加及工藝複雜, 能量產12英寸矽片的廠家不會太多, 預計在該領域不會出現產能過剩. 因為12英寸大矽片對技術和工藝要求非常高, 其最大的技術難點就是長晶技術.
目前, 輕摻矽片市場佔比約70%, 對晶體的缺陷和金屬雜質含量非常敏感, 只有全球前四的廠家才有量產技術. 比如韓國LG現在也只能做到40%至50%的良率, 而要達到87%以上良率, 項目才有可能盈利, 目前僅有重慶超矽, 上海新升真正開始走上生產12英寸大矽片的技術道路.