八吋晶圆供不应求,世界先进和联电同时爆出产能全满

发布时间:2018-07-27 00:00
作者:
来源:半导体行业观察
阅读量:1770

最近两年,产能吃紧和涨价已经成为了半导体业的永恒话题。而在前些年,还被很多人看不上眼,觉得营收能力有限的8英寸晶圆代工产线,最近一年一跃成为了香饽饽,产能供不应求,营收能力大涨,重新回到了行业视野的中心点。

就在前几天,8英寸晶圆代工产业龙头世界先进和联电同时爆出产能全满的消息。

世界先进三座8英寸厂产能全满,还传出其8英寸晶圆代工平均售价(ASP)将上涨5%~10%,并开始筛选订单,优先生产高毛利产品。

联电也宣布,8英寸厂产能全满,将调涨价格并顺势扩产。由于产能明显不足,该公司在大陆的和舰厂也将扩产15%,据悉,这是该厂近年最大的单一扩产动作。

市场如此火爆,8英寸晶圆为何能产生这么大的诱惑力呢?

SEMI的报告显示,2017年,全球的晶圆(硅片)出货总面积为11810百万平方英寸,同比 增加10%,全球晶圆总营收同比增长21%,晶圆价格上涨明显,累计上涨约10%。

根据SEMI和IC insight的数据,2017年全球晶圆产能为17.9Mwpm(百万片/月),其中,8英寸片产能约为5.2 Mwpm。

预计到2021年,8英寸晶圆产能仍将逐步增长,以可用硅晶圆面积计算,每年平均增长幅度为1.1%。

在2017年的基础上,2018年8英寸晶圆价格继续攀升。目前,上游硅片产能难以满足下游快速增长的需求,SUMCO的一季报显示,本年度硅片出厂价格有望增长20%,2018年Q4价格将较2016年Q4增长40%。

8英寸晶圆的优势

按照尺寸分类,目前行业应用的晶圆主要有6英寸、8英寸和12英寸这3种,其中8英寸和12英寸的应用量最大。

而相较于12英寸产品,8英寸晶圆有诸多优势,其中,最主要的是以下两个:

首先,8英寸晶圆已具备了成熟的特种工艺,而特种工艺技术能够使尺寸较小的晶粒包含较多的模拟内容,或支持较高电压。

特种工艺技术包括高精度模拟CMOS、射频CMOS、嵌入式存储器CMOS、CIS、高压CMOS、 BiCMOS和BCDMOS。这些特种技术对晶圆代工厂的工艺参数有较为严格的容差限制,常用的DC-DC转换器、马达驱动器、电池充电器IC一般都使用8英寸晶圆生产。

其次,大部分8英寸晶圆厂设备已折旧完毕,固定成本较低。8英寸晶圆厂的产能在上世纪90年代末期开始提升,大部分晶圆厂现已完全折旧完毕,因此,8英寸晶圆产品在经营成本上极具竞争力。

虽然当前设备供应商不再制造8英寸晶圆厂所用的新设备,但他们通常会与8英寸晶圆厂进一步合作,以极具成本效益的方式,使旧设备寿命延长10~15年。

除了以上这两点,8英寸晶圆还具有其它优势,这里就不再赘述了。但总体而言,其各种优势,万变不离其宗,核心都是成本,这是其最强的杀手锏。

应用需求驱动

在应用端,对8英寸晶圆代工的强劲需求主要来源于功率器件、电源管理IC、影像传感器、指纹识别芯片和显示驱动IC等。由于模拟/分立器件拥有成熟制程+特种工艺的特性,因此,这些产品绝大多数会采用8英寸或6英寸线生产。

当前,8英寸晶圆产能中约47%来自于Foundry,其余产能需求主要来自于IDM的模拟芯片、分立器件、逻辑芯片和MEMS,其中模拟芯片、分立器件和逻辑芯片(主要为MCU、指纹识别芯片、CMOS等)、MEMS等的产能需求占比已提升至50%。

八吋晶圆供不应求,世界先进和联电同时爆出产能全满

图:8英寸晶圆的市场需求结构(来源:SEMI)

功率器件需求强劲

当前,市场对功率器件的需求相当强劲,而这也给了8英寸晶圆更多的商业机遇。

汽车和工业应用是功率器件增长的主要驱动力。据Gartner统计,在全球半导体市场中,工业应用和汽车电子的增速最快,而工业应用和汽车电子的应用增量主要来自于功率半导体。

据IC insights预计,在功率半导体年出货量方面,2016~2021的年复合增长率为5.2%。2017年,功率分立器件销售额同比增长10.4%。受益于汽车和工业应用驱动,预计未来3年功率分立器件市场仍将保持5%左右的增速。

SEMI的数据显示,功率分立器件约占8英寸晶圆应用的16%。由于8英寸晶圆设备短缺,全球8英寸晶圆产能增长率仅为1~2%, 低于功率半导体和功率分立器件的增速。

因此,汽车电子和工业应用对功率半导体需求大于供给导致功率半导体涨价,而功率半导体对8英寸晶圆产能需求大于供给,导致8英寸晶圆涨价。

在所有功率器件中,IGBT是最具增长潜力的。IHS预计,全球IGBT市场在2016~2021期间的年复合增长率为8%,汽车和工业应用是主要驱动力,而全球MOSFET市场在2016~2021期间的年复合增长率为3%,工业应用仍然是主要驱动力。

硅片产量有限

放眼全球,硅片供应商主要有日本信越、Sumco、中国台湾的环球晶圆、德国Silitronic和韩国SK Siltron等,前5大厂商市场占有率超过90%。此外,台湾地区的合晶科技、 Ferrotec也是8英寸硅片的重要供应商。据统计,2017年全球8英寸硅片产能约为5.4Mwpm。

八吋晶圆供不应求,世界先进和联电同时爆出产能全满

图:全球主要硅片生产商及市场占有率(来源:中时电子报)

目前,全球超过三分之一的8英寸硅片在日本生产。从2016年开始,日本国内8英寸硅片产量和销售量持续提升,而库存水平逐渐下降,存货比率从最高点的90%下降至2017年底的44%。

需求的持续增加使得8英寸硅片在2017年Q1供给紧张,并从2017年上半年开始涨价,2017全年涨价幅度约为3%,而到了2018年Q1,8英寸硅片持续缺货,涨价幅度达到了10%。

根据硅片巨头Sumco在一季报披露的内容,预计硅片价格在2018和2019 会持续增长。

Sumco认为,8英寸晶圆的供给量增长有限,且生产设备又不易取得,晶圆代工厂难以对8英寸硅片扩充产能, 8英寸硅片会呈现长期供应紧张状态,恐将缺货至2021年。

从目前情况来看,虽然自2017年以来8英寸硅片价格上涨幅度超过10%, 但是从长周期来看,当前8英寸硅片价格仍处于历史低位,从2007年至今,8英寸硅片价格下降约40%,大部分硅片生产厂的8英寸产品已亏损多年,因此,即使8英寸硅片价格上涨,硅片巨头的扩产意愿也并不强烈。

可见,在产业源头——硅片产能迟迟跟不上去,是导致全行业缺货的根源。由于市场上的硅片供应不足,使得下游的晶圆代工企业处于无米下锅的境地,从而难以满足广大IC设计和IDM客户的需求,价格自然水涨船高。

有强劲的需求,自然就会有产能的扩充。据悉,目前在积极扩产8英寸硅片的主要有合晶科技、Ferrotec,还有AST(超硅)、Gritek(有研新材)、JRH(金瑞泓)等。

郑州合晶硅材料生产项目于2017年7月动工,一期规划每月20万片的8英寸硅片产能。2017年中,环球晶圆与Ferrotec宣布合作,Ferrotec负责生产8英寸硅片,环球晶圆出技术并保证品质,规划三期,每期规划月产能增加15万片。

8英寸晶圆代工厂减少

据统计,从2008到2016年,有37座8英寸晶圆代工厂关闭,同时有15座厂从8英寸转换为12英寸,截至2016年,全球8英寸晶圆代工厂已减少至180座左右。

而据SEMI统计,全球8英寸晶圆厂产能增长速度极低,2015~2017年仅增长约7%。

另外,部分6英寸产线关闭,将产能转单至8英寸线。2010~2016年间,约有25座6英寸晶圆厂关闭,相应产能减少约453 k wpm(换算为8英寸),而6英寸线产能减少之后,原产线的产品(如分立器件、功率器件、MEMS、模拟芯片)将会切换至8英寸晶圆产线。

晶圆代工产能与交期吃紧

目前,全球8英寸晶圆代工线产能利用率逼近100%,而产能拓展潜力有限,受此影响,与2017年Q2相比,今年同期主要半导体元器件的交货时间明显延长,与前几个季度相比,模拟器件、传感器、分立器件和32位MCU等交货时间均增加,最紧张的交货时间已延长至 40~50周。

digitimes的数据显示,台湾地区主要晶圆代工产能利用率不断增长,截至今年6月,产能利用率为94.7%,同比增长了1.3%。当前台湾地区主要晶圆代工厂8英寸线产能约为1100~1200 千片/月。

目前,大部分的模拟、分立器件市场由IDM大厂把持,如英飞凌、德州仪器(TI)等,但因产能有限,这些IDM通常会将订单外包给Foundry代工厂,同时,在从6英寸转向8英寸过程中,部分IDM的主要产能专注于12英寸线,没有额外增添8英寸线,这样就不得不将 8英寸产品外包。因此,大部分IDM扩产幅度比需求增长幅度低,外包的比例会越来越高, 这样就加剧了Foundry厂订单供不应求的局面。

据统计,在2017 年,8英寸晶圆代工主力华虹半导体的 8吋晶圆产能为168K/月,中芯国际的产能为234K/月,占晶圆总产能的比例超过40%。

而台积电的8英寸晶圆代工产能占其总产能的比例约为14%;联电方面,其官方在上个月曾经表示,该公司的8英寸晶圆代工产能供不应求,已开始一次性涨价。此外,联电在大陆的8吋厂——和舰将启动3年多来最大规模扩产,幅度达 15%,预计将在2019年Q 2完成。

在功率器件方面,大陆的扬杰科技收益颇丰。在其6英寸产线的基础上,该公司正在积极规划8英寸线,同时在储备8英寸晶圆和IGBT技术人才。

设备供给不足

前文多处提到,市场对8英寸晶圆厂使用的设备供应不足,也是导致产能吃紧的一个重要原因。

由于多数8英寸晶圆代工建厂时间较早,运行时间大多长达10年以上,部分设备太老旧或者难以修复,同时,由于当前12英寸晶圆代工厂资本支出规模巨大,部分厂商停止了8英寸晶圆产线,使得相关设备供应商缺乏研发和生产相关设备的积极性。

目前,8英寸晶圆代工产线设备主要来自二手市场,多来自从8英寸向12英寸升级的内存厂商,如三星和海力士,而旧设备市场资源有限,已经呈现出逐渐枯竭的态势,其中,蚀刻机、光刻机、测量设备最为抢手。

结语

综上,需求端的火爆与强劲增长,以及供给侧(硅片、晶圆代工产能和设备供给等)的不足,共同造就了最近两年8英寸晶圆市场供不应求的局面。而从目前及可预见未来的情况来看,这种状况还难以得到缓解。

(备注:文章来源于网络,信息仅供参考,不代表本网站观点,如有侵权请联系删除!)

在线留言询价

相关阅读
十大晶圆代工排名!
晶圆抛光都有哪些方法?
  晶圆的最终命运是被切成一枚枚芯片(die),封装在暗无天日的小盒子里,只露出几枚引脚,芯片会看阈值,阻值,电流值,电压值,就是没人看它的颜值,我们在制程中,反复给晶圆打磨抛光,还是为了满足生产中的平坦化需要,尤其是在每次做光刻时,晶圆的表面一定要极致的平坦,这是因为随着芯片制程的缩小,光刻机的镜头要实现纳米级的成像分辨率,就得拼命增大镜片的数值孔径(Numerical Aperture),但这同时会导致焦深(DoF)的下降,焦深是指光学成像的聚焦深度,要想保证光刻图像清晰不失焦,晶圆表面的高低起伏,就必须落在焦深范围之内。简单说就是光刻机为了提高成像精度,牺牲了对焦能力,像新一代的EUV光刻机,数值孔径0.55,但垂直方向上的焦深,总共只有45纳米,光刻时的最佳成像区间则会更小。假如放上去的晶圆不够平坦,厚度不平均,表面有起伏,就会导致高低处的光刻出问题。  当然也不只有光刻才会要求晶圆表面的丝滑,还有很多造芯片的工序,都需要打磨晶圆,湿法刻蚀后要打磨,紧致腐蚀的粗糙面,方便涂胶沉积,浅槽隔离(STI)后要打磨,磨平多余的氧化硅完成沟槽填充,金属沉积后要打磨,去除溢出的金属层,防止器件短路。因此一枚芯片的诞生,中间要经历很多次打磨来降低晶圆的粗糙度和高低起伏,去除表面多余的物质,另外晶圆上各种工艺问题,导致的表面缺陷(defect),经常也要等到每次打磨完成后,才会暴露出来,所以负责研磨的工程师责任重大,他们既是芯片制程中承上启下的C位,也是生产会议中接盘背锅的T位,他们既要会湿法刻蚀,又得懂物理输出,因为芯片厂最主要的抛光技术。晶圆的抛光方法有哪些?  抛光工艺根据抛光液和硅片表面间的作用在原理上可分为以下3大类。机械抛光法机械抛光是靠切削、材料表面塑性变形去掉被抛光后的凸部而得到平滑面的抛光方法,一般使用油石条、羊毛轮、砂纸等,以手工操作为主,特殊零件如回转体表面,可使用转台等辅助工具,表面质量要求高的可采用超精研抛的方法。超精研抛是采用特制的磨具,在含有磨料的研抛液中,紧压在工件被加工表面上,作高速旋转运动。利用该技术可以达到Ra0.008μm的表面粗糙度,是各种抛光方法中高的。光学镜片模具常采用这种方法。2.化学抛光法化学抛光是让材料在化学介质中表面微观凸出的部分较凹部分优先溶解,从而得到平滑面。这种方法的主要优点是不需复杂设备,可以抛光形状复杂的工件,可以同时抛光很多工件,效率高。化学抛光的核心问题是抛光液的配制。化学抛光得到的表面粗糙度一般为数10μm。3.化学机械抛光法(CMP)前两种抛光法都有自己独特的优点,若将这两种方法结合起来,则可在工艺上达到优缺互补的效果。化学机械抛光采用将机械摩擦和化学腐蚀相结合的工艺,在CMP工作过程中,CMP用的抛光液中的化学试剂将使被抛光基底材料氧化,生成一层较软的氧化膜层,然后再通过机械摩擦作用去除氧化膜层,这样通过反复的氧化成膜-机械去除过程,从而达到了有效抛光的目的。  当前化学机械抛光(CMP)领域面临一些挑战和问题,这些问题包括技术性、经济性和环境可持续性等方面:  (1)工艺一致性:实现CMP过程的高度一致性仍然是一个挑战。即使在同一生产线上,不同批次之间或不同设备之间的工艺参数可能存在微小差异,影响最终产品的一致性。(2)新材料适应性:随着新材料的不断涌现,CMP技术需要不断适应新材料的特性。一些先进材料可能对传统CMP工艺不够兼容,需要开发适应性更强的抛光液和磨料。(3)尺寸效应:随着半导体器件尺寸的不断缩小,尺寸效应带来的问题变得更为显著。在微小尺寸下,表面平整度的要求更高,因此需要更精密的CMP工艺。(4)材料去除率控制:在一些应用中,对不同材料的精确去除率控制变得尤为关键。确保不同层材料在CMP过程中的去除率一致性对于制造高性能器件至关重要。(5)环境友好:CMP过程中使用的抛光液体和磨料可能包含一些环境有害的成分。研究和开发更环保、可持续的CMP工艺和材料是一个重要的挑战。(6)智能化与自动化:CMP系统的智能化和自动化程度逐渐提高,但仍需应对复杂多变的生产环境。如何实现更高程度的自动化和智能监测,以提高生产效率,是一个需要解决的问题。(7)成本控制:CMP工艺涉及到高昂的设备和材料成本。制造商需要在提高工艺性能的同时,努力降低生产成本,以保持市场竞争力。
2024-05-27 16:23 阅读量:673
衬底和晶圆的区别是什么  衬底晶圆分类
  衬底是指在半导体制造过程中作为基础层的物质。它通常是一个硅片或其他材料的薄片,作为承载芯片和电子器件的基础。衬底可以看作是半导体器件的“地基”。  衬底的结构根据具体应用和需求而有所不同。最常见的衬底材料是单晶硅(Silicon),通常以硅(Si)的形式存在。衬底的硅片通常具有圆形或方形的形状,其表面是平坦的。  除了硅衬底外,也使用过其他材料作为衬底,如蓝宝石(Sapphire)、碳化硅(Silicon Carbide)等。这些材料在特定应用中具有特殊的性质和优势。  一、晶圆的定义和结构  晶圆是指从衬底中切割出来的圆形硅片。它被广泛应用于半导体制造过程中,是半导体芯片的主要基板。晶圆可以看作是半导体器件的“原材料”。  晶圆的结构主要由两个方面决定:尺寸和方向。晶圆的尺寸通常以直径来表示,最常见的尺寸是4英寸(100毫米)和8英寸(200毫米),但也有其他尺寸可用。  晶圆的方向由其晶格结构决定。晶圆可以分为不同的晶向,如<100>、<110>、<111>等。这些晶向决定了晶圆上晶格的排列方式,对器件性能和工艺步骤有重要影响。  二、衬底与晶圆在半导体制造中的应用  衬底的应用  衬底在半导体制造中具有以下重要应用:  承载半导体芯片:衬底是半导体芯片的基础,提供稳定的平台来构建电子器件和集成电路。  基础层的沉积:在制造过程中,衬底上可能需要进行一系列的薄膜沉积,如氧化物、金属等。这些薄膜可以提供保护和功能性。  背面处理:衬底的背面通常进行背刻和背面加工,以便使电流通过器件。  晶圆的应用  晶圆在半导体制造中具有以下重要应用:  材料生长:晶圆作为基板,可以用来在其表面上生长单晶薄膜,如外延生长(Epitaxy)。  芯片制造:晶圆上的电路设计和制造是半导体芯片制造的关键步骤。涉及到将电路图设计转化为实际的电子器件,并在晶圆上进行精确的制造和加工。  光刻:晶圆上的光刻技术用于在薄膜上形成图案,以定义电子器件的结构和互连。  清洗和处理:晶圆经常需要进行清洗和处理步骤,以去除表面污染物、改善品质和增强性能。  包装和封装:完成芯片制造后,晶圆将进行切割和封装,形成最终的半导体器件或集成电路。  衬底和晶圆是半导体制造过程中的两个重要概念。衬底是作为基础层的材料,承载着芯片和器件;而晶圆则是从衬底中切割出来的圆形硅片,作为半导体芯片的主要基板。衬底通常是硅片或其他材料的薄片,而晶圆则是衬底的一部分,具有特定的尺寸和方向。衬底用于承载和沉积薄膜,而晶圆用于生长材料、制造芯片和执行光刻等工艺步骤。
2023-11-09 09:39 阅读量:1546
SEMI:今年晶圆厂设备支出下滑15% 将于2024年改善
  受到芯片需求需求减弱以及消费和移动设备库存增加,SEMI国际半导体产业协会近日表示,预估全球晶圆厂设备支出总额将从2022年的历史高点995亿美元下滑15%,来到840亿美元。随后于2024年回升15%,达到970亿美元。  SEMI 总裁兼首席执行官 Ajit Manocha 表示:" 事实证明,2023 年设备投资的下降幅度较小,2024 年的反弹力度将强于今年早些时候的预期。"" 这一趋势表明,半导体行业正在走出低迷,在健康芯片需求的推动下,走上恢复强劲增长的道路。"  另外,受惠于产业对于先进和成熟制程节点的长期需求持续成长,晶圆代工产业2023年维持投资规模,微幅成长1%至490亿美元,持续引领半导体产业成长。而预计2024年产业回温,带动设备采购金额扩增至515亿美元,较2023年成长5%。  区域分析,中国台湾2024年稳坐全球晶圆厂设备支出领先地位,年增4%到230亿美元。韩国居次,2024年达220亿美元,较2023年成长41%。中国大陆2024年总支出额以200亿美元排名全球第三,大陆代工业者和IDM厂商将持续以成熟制程投资布局  美洲地区仍维持第四大支出地区,并创历年新高,支出总额将到140亿美元,年成长率达23%。欧洲和中东地区续创佳绩,支出总额增长41.5%达80亿美元。日本和东南亚地区2024年分别增长至70亿和30亿美元。  从 2022 年到 2024 年,SEMI 世界晶圆厂预测报告显示,继 2022 年增长 8% 之后,今年全球半导体行业的产能将增长 5%。预计 2024 年产能将继续增长,增幅为 6%。
2023-09-15 09:33 阅读量:1513
  • 一周热料
  • 紧缺物料秒杀
型号 品牌 询价
RB751G-40T2R ROHM Semiconductor
TL431ACLPR Texas Instruments
MC33074DR2G onsemi
CDZVT2R20B ROHM Semiconductor
BD71847AMWV-E2 ROHM Semiconductor
型号 品牌 抢购
STM32F429IGT6 STMicroelectronics
IPZ40N04S5L4R8ATMA1 Infineon Technologies
BU33JA2MNVX-CTL ROHM Semiconductor
ESR03EZPJ151 ROHM Semiconductor
BP3621 ROHM Semiconductor
TPS63050YFFR Texas Instruments
热门标签
ROHM
Aavid
Averlogic
开发板
SUSUMU
NXP
PCB
传感器
半导体
相关百科
关于我们
AMEYA360微信服务号 AMEYA360微信服务号
AMEYA360商城(www.ameya360.com)上线于2011年,现 有超过3500家优质供应商,收录600万种产品型号数据,100 多万种元器件库存可供选购,产品覆盖MCU+存储器+电源芯 片+IGBT+MOS管+运放+射频蓝牙+传感器+电阻电容电感+ 连接器等多个领域,平台主营业务涵盖电子元器件现货销售、 BOM配单及提供产品配套资料等,为广大客户提供一站式购 销服务。