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當(dāng)硅晶柱切成薄片后的晶圓直徑不斷增大后，大直徑的晶圓可以再被切成更多片的裸片(Die)，進(jìn)而提高晶圓產(chǎn)線的產(chǎn)能。這促使晶圓廠需要不斷地進(jìn)行迭代更新，并不是簡單的數(shù)字游戲，由于越粗的硅晶柱越難拉出好品質(zhì)的晶圓，12 吋晶圓廠工藝上會比 8 吋或者 6 吋先進(jìn)許多，更別說 18 吋了。
但這是大趨勢，和摩爾定律一起推動 IC 制造向前發(fā)展。
過去的十年中，隨著 IC 制造商整合或過渡到 fab-lite 或 fabless 業(yè)務(wù)模式，IC 行業(yè)一直在削減其舊產(chǎn)能。IC Insights 在其最新發(fā)布的《2020-2024 年全球晶圓產(chǎn)能》報告中指出，由于過往十年中期（2015/2016 年）的并購活動激增，且越來越多的公司使用 20nm 以下先進(jìn)制程技術(shù)生產(chǎn) IC 器件，供應(yīng)商已經(jīng)淘汰了效率低下的晶圓廠。報告還指出，自 2009 年以來，全球半導(dǎo)體制造商已經(jīng)關(guān)閉或改造了 100 座晶圓廠。
北美和日本關(guān)閉造晶圓廠數(shù)量最多
回顧過往，自 2009 年以來日本和北美 70%的≤200mm（8 吋）晶圓廠已經(jīng)消失。
圖 1：各地區(qū)關(guān)閉的晶圓廠數(shù)量
數(shù)據(jù)顯示，日本和北美關(guān)閉的晶圓廠占了大多數(shù)。究其背后原因，許多關(guān)閉的晶圓廠使用了數(shù)十載，已經(jīng)超出其被定義為“有用”的范疇。因此，關(guān)閉這些晶圓廠以使用更具成本效益的設(shè)施。在一些情況下，擁有晶圓廠成為很重的負(fù)擔(dān)，一些公司選擇將晶圓廠外包給晶圓代工廠，轉(zhuǎn)型為 fab-lite 或 fabless 的商業(yè)模式。
圖 2：按晶圓尺寸和年份劃分的晶圓廠分布
IC Insights 已經(jīng)得到了另外四個晶圓廠的確切消息，一個是 NJR 的，兩個是瑞薩電子的，還一個是 ADI 的，這些晶圓廠預(yù)計將在 2020-21 年關(guān)閉。同時，TI（德州儀器）在 2020 年 3 月初表示，將在未來幾年（計劃不晚于 2023 年至 2025 年）關(guān)閉兩座 6 吋晶圓廠。鑒于新晶圓廠和制造設(shè)備的投入飛漲，并且隨著越來越多的 IC 公司過渡到 fab-lite 或 fabless 業(yè)務(wù)模式，IC Insights 預(yù)計在未來幾年內(nèi)將有更多的工廠關(guān)閉。
特別需要指出的是，在 2007-2008 年經(jīng)濟(jì)大蕭條之后不久，晶圓制造業(yè)緊鑼密鼓地掀起了一波關(guān)閉熱潮，當(dāng)時各公司都在密切審查其運(yùn)營成本。十年后，新冠病毒對全球企業(yè)造成了嚴(yán)重破壞，并極大地影響了全球經(jīng)濟(jì)，這是否會掀起另一波關(guān)閉工廠的浪潮呢？
6 吋晶圓廠還有余熱
IC Insights 指出的這個問題無疑是從技術(shù)迭代和供需平衡出發(fā)給出的“靈魂拷問”。
但如果你足夠關(guān)注 IC Insights 的報告，你會發(fā)現(xiàn)排除新冠病毒這個不確定因素的影響，2009 年至今，全球關(guān)閉晶圓廠的節(jié)奏在 2018 年和 2019 年已經(jīng)放緩。本次統(tǒng)計的關(guān)閉或改造的 100 座晶圓廠中，在 2009 至 2017 年這 9 年當(dāng)中就有 92 座晶圓廠關(guān)閉或改變用途，也就是說 2018 年和 2019 年合計只關(guān)閉了 8 座晶圓廠，其中 2019 年只有 3 座。
我們把時間再往前提，實際上 2009 年至 2013 年就已經(jīng)關(guān)閉了 72 座晶圓廠。不過，不管是 2009 年至 2013 年這五年，還是 2009 年至 2017 年這 9 年，關(guān)閉的晶圓廠中 150mm（6 吋）晶圓廠都是最多的，2009 年至 2013 年期間的數(shù)量占比是 40%；2009 年至 2017 年期間的占比則為 41%。
從這點來看，6 吋及以下尺寸的晶圓制造會慢慢退出歷史舞臺。
不過，當(dāng)前還是有一些器件需要 6 吋晶圓的，比如車用 IGBT、MOSFET 功率器件、MEMS、CMOS 圖像傳感器、二極管和三極管等。還有一點值得注意的是，車用半導(dǎo)體和模擬器件制造商放棄 6 吋工廠后，基本都是向 8 吋晶圓傾斜，但 8 吋晶圓自 2017 年開始就一直緊缺，2019 年的 15 個新晶圓廠建設(shè)計劃中，約有一半是 8 吋的。
因此，新冠疫情造成的影響會不會達(dá)到經(jīng)濟(jì)危機(jī)的程度或者強(qiáng)于經(jīng)濟(jì)危機(jī)便成為 6 吋及以下晶圓退出歷史快慢的關(guān)鍵。
本土晶圓制造的“窗口期”和“雞 / 蛋危機(jī)”
新冠疫情出現(xiàn)之前，晶圓制造市場趨勢預(yù)計是這樣的。SEMI 預(yù)計，2019~2022 年，全球 8 吋晶圓產(chǎn)量將增加 70 萬片，增加幅度為 14%，其中，MEMS 和傳感器相關(guān)產(chǎn)能約增加 25%，功率器件產(chǎn)能預(yù)估將提高 23%。
IC Insights2019 年 12 月發(fā)布的報告指出，2020 年全球?qū)⒂?10 座新的 12 吋晶圓廠進(jìn)入量產(chǎn)，其中兩座位于中國大陸，全球晶圓產(chǎn)能將新增 1,790 萬片 8 吋約當(dāng)晶圓，2021 年新增產(chǎn)能將創(chuàng)歷史新高達(dá) 2,080 萬片 8 吋約當(dāng)晶圓。這些晶圓產(chǎn)能增加主要來自三星、SK 海力士、長江存儲、武漢新芯、華虹宏力等。
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華夏幸福產(chǎn)業(yè)研究院的這個統(tǒng)計表告訴我們，大陸有 27 個在建或者在擴(kuò)建的晶圓廠，少數(shù)是國外企業(yè)在華工廠，大部分都是本土企業(yè)，目前大陸疫情管控效果積極，這些項目勢必會進(jìn)行下去。本土晶圓制造企業(yè)最缺的除了資金就是時間，晶圓廠出產(chǎn)能一般至少需要 2 年的時間，此消彼長之下，對于這些有資金的企業(yè)而言，新冠疫情期間可以說是一個“機(jī)會難得”的窗口期。
需要警醒的一點是 “先有雞，還是先有蛋”的邏輯陷阱。疫情之下，國內(nèi)的晶圓廠有望拿到更多的訂單，但完成量的尺度實際上握在硅片廠商手里。目前，全球主要的半導(dǎo)體硅片供應(yīng)商包括日本信越化學(xué)（Shin-Estu）、日本三菱住友（SUMCO）、德國 Siltronic、韓國 SK Siltron 以及中國臺灣的環(huán)球晶圓、合晶科技，五大硅片供貨商的全球市占率達(dá)到了 92%。其中日本信越化學(xué)市占率 27%，日本三菱住友市占率 26%，中國臺灣環(huán)球晶圓市占率為 17%，德國 Silitronic 市占率 13%，韓國 LG Siltron 市占率 9%。
如果這五家企業(yè)由于新冠疫情影響宣布減產(chǎn)，那么新建的晶圓廠中的一部分產(chǎn)線就成為了擺設(shè)，IC insights 的問題也會得到“肯定”的答案。
文章部分內(nèi)容來源于 IC insights，謝謝！
