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全球晶圆代工收入创十年新高,国内硅片厂又有新的机遇?

2020-11-25 03:03

文 / 雷锋网   编辑 / 庄梅

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  尽管COVID-19大流行对世界经济造成了负面影响,可是远程教育和5G手机占有率持续提高以及电信基础设施建设产生的强劲的零件需求,以及一些新型行业出现让半导体市场经济主要表现良好。依据TrendForce最新调查分析,预计今年全球晶圆代工收入将同比增长率23.8%,为十年来最高。

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  实际是什么因素刺激了晶圆代工的经济增长?国产晶圆代工主要表现如何?

  5nm产能扩张,28nm订单爆满

  在芯片制造领域,消费电子对性能和功耗的追求让优秀制程备受关注,目前最优秀的连接点5nm工艺制程于今年初刚开始批量生产,10nm下列先进工艺成为2020年带动全球晶圆代工收入增长的缘故之一。

  依据TrendForce的科学研究,在小于10nm连接点的先进工艺上,目前台积电和三星的晶圆产能已将近载满。

  最优秀的5nm制程,因为台积电无法为海思半导体再次供货,苹果成为台积电5nm制程的唯一客户,促使台积电今年第2季度的5nm生产量约在85%-90%范围内。

  但随着5G的来临,智能手机和基站的电源管理芯片(PMIC)需求已呈指数级增长,另外近几年来UMC和GlobalFoundries已逐渐撤出先进工艺的市场竞争,台积电依然在积极主动扩张5nm产能。TrendForce预计台积电5nm产能扩张能使该企业在2021年底以前占领将近60%的先进工艺市场占有率。

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  预计在2021年,台积电除了美国苹果公司用于A15BionicSoC的5nm+晶圆外,还将为一小批AMD5nmZen5CPU开展试产。而从2021年末到2023年,MTK、英伟达和高通都将刚开始5nm或4nm批量生产,英特尔的首批外包5nmCPU将有望在今年投入生产,各层面的需求正促进台积电扩张5nm产能。

  此外,三星也方案在2021年扩张其5nm产能,除了满足高通骁龙885和三星自身的Exynos旗舰SoC需求以外,还将不断为英伟达的GeForceGPU提供支持。不过,5nm产能三星依然将落后台积电20%。

  晶圆代工经济增长的另一个缘故是AIoT的发展趋势,28nm及之上制程的产品系列更加普遍,包含CMOS图像传感器、小规格控制面板驱动IC、射频元器件、电视系统单芯片、WiFi及蓝牙芯片等诸多需求增长,28nm订单不断爆满。

  收入增长背后是8英寸晶圆产能吃紧

  不过,在全球晶圆代工收入破纪录的背后,确是8英寸晶圆产能吃紧。这一情况已经从今年第二季度不断到现在,不仅未见缓解迹象,反倒越来越严峻,成为收入增长下半导体业的隐忧。

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  图片源自报告《Changing Wafer Size and the Move to 300mm》

  在摩尔定律的驱动下,芯片晶圆规格从6英寸(150mm)发展趋势到8英寸(200mm)再到12英寸(300mm),晶圆规格越大,代表着在同一块晶圆能生产的芯片越多,可以在降低成本的另外,提高合格率。

  从晶圆规格的发展史就能看出,对比于12英寸,8英寸生产线更加老旧落后。在合格率同样的情况下,一片12英寸的晶圆生产的IC数量约为200颗,是一片8英寸晶圆的两倍,前面一种有高些的成本效益。

  不过,8英寸晶圆也拥有 自身的优点,最先是有着独特的晶圆工艺,其次绝大多数折旧的固定资产成本较低,最重要的是针对产能要求不高的厂商而言更加经济。

  假如要从产品上将8英寸晶圆和12英寸晶圆区别开来,8英寸晶圆主要用于需要特征技术或差异化技术的产品,包含输出功率芯片、图像传感器芯片、指纹识别芯片、MCU、无线通信芯片等,包含消费电子产品、通信、计算、工业、汽车等领域。12英寸晶圆则主要用于生产制造CPU、逻辑IC和存储器等高性能芯片,在PC、平板电脑和移动电话等领域使用较多。

  因此,在传统的IC市场上,8英寸和12英寸晶圆优势互补,长期共存。

  近年来,一方面因为8英寸晶圆厂机器设备脆化,检修难度系数大且无新机器设备来填补,许多 厂商相继关掉8英寸晶圆厂。依据SEMI报告数据信息,全球8英寸晶圆生产线数量在二零零七年达到最多200条,接着刚开始降低,到二零一六年降低到188条。另一方面因为5G运用带动8英寸需求暴发,比如一部5G手机的电源芯片就比一部4G手机的电源芯片多,造成 目前8英寸晶圆市场受益于强劲的电源芯片和显示系统芯片需求,产能长期供不应求,甚至出现涨价的情况。

  大陆晶圆代工厂主要表现如何?

  TrendForce表明,优秀连接点和8英寸产能是晶圆代工领域竞争能力的重要。那麼大陆代工企业的整体实力主要表现如何?

  在优秀制程层面,纯晶圆代工厂中芯国际是引领者,提供0.35μm到14nm各连接点的晶圆代工和技术咨询,包含时序逻辑电路、混合数据信号/CMOS射频电路、髙压电源电路、系统软件级芯片、闪存内存、EEPROM、影像传感器,以及硅上液晶微显示技术。

  前不久中芯国际联席会CEO梁孟松博士研究生在投资人调查大会上表明,中芯国际14nm在上年第四季度进入批量生产,合格率已经达到业内批量生产水平,第二代先进工艺n+1正在有序推进,目前在做客户产品认证,进入小量试产环节。

  与中芯国际整体实力非常的另一家晶圆代工厂是华虹集团,华虹集团集团旗下分成华虹半导体和上海华力俩家厂商。在其中,华虹半导体提供多种多样1.0μm至65nm技术连接点的可订制工艺,是智能化系统及微处理器等多种多样迅速发展趋势的嵌入式非易失性存储器应的优选晶圆代工公司之一。上海华力则能够为厂商提供65/55nm至28/22nm不一样技术连接点的一站式芯片制造技术咨询,生产的芯片产品包含基带芯片CPU、图像传感器、中小型规格显示屏方式芯片、触摸显示屏控制板、无线网络连接、射频、无CPU、智能卡、电视机顶盒集成芯片、电源管理芯片和当场可编程控制器门阵列等。

  2020年1月,华虹集团曾向外界透露最新进展,14nmFinFET工艺全程围绕,SRAM合格率已达25%。

  除中芯国际和华虹集团这俩家以集成电路芯片生产制造为主导也有晶圆代工厂以外,国内也有武汉新芯、华润微电子、方正微电子、粤芯半导体、芯恩半导体等企业也有晶圆代工业务线。

  2006年成立的武汉新芯是国内首家采用3D集成技术生产图像传感器、存储器和AI加速器芯片的制造商,有着55纳米技术低功耗逻辑,55纳米技术射频以及55纳米技术嵌入式闪存技术。

  华润微电子集团旗下的代工生产工作群华润上华从事开放式晶圆代工业务,提供1.0μm至0.11μm的工艺制程和特点晶圆制造技术咨询,主要提供仿真模拟CMOS、BICMOS、射频及混合CMOS、BCD、功率器件和MEMS等工艺。

  方正微电子提供0.5μm和1.0μm的输出功率分立器件和输出功率集成电路芯片等领域的晶圆制造技术。

  2017年成立的粤芯半导体可以提供90μm至0.18μm的服务平台工艺,主要生产模拟芯片、分立器件和图像传感器。

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  图片源自TheElec

  在晶圆厂合理布局上,8英寸和12英寸晶圆厂数量非常,6英寸晶圆厂依然占有一定占比。

  在其中,中芯国际和华虹集团的生产线数量最多,中芯国际有着3座8英寸晶圆厂和5座12英寸晶圆厂(含合资企业控股),遍布北京、天津、上海和江阴。华虹集团有着3座8英寸晶圆厂和3座12英寸晶圆厂,8英寸晶圆厂月产能约18万片,12英寸晶圆月产能约4万片,遍布上海、张江和无锡市。

  此外,拥有8英寸晶圆厂的还有华润微电子、上海先进(积塔半导体)、士兰微等企业,只有12英寸晶圆厂的有武汉新芯和粤芯半导体等企业,以华润微电子和方正微电子为代表的企业依然有6英寸生产线。

  在销售层面,部分晶圆代工销售增长,电源管理产品需求增加。

  中芯国际2020年第三季的销售总额为1,082.5百万美元,相较于2020年第二季的938.5百万美元增加15.3%,相较于2019年第三季的816.5百万美元增加32.6%,来自于电源管理、射频信号处理、指纹识别,及其图像信号处理相关收益增长显著。

  华虹半导体2020年上半年营业收入4.828亿美元,较2019年上半年降低5.0%,财报显示主要是因为均值销售价格波动及智能卡芯片产品需求下降,部分被MCU和电源管理产品需求增加做相抵。

  华润微电子全新财报显示,其2020年前三季度完成纯利润7.58亿元,同比增长率113.63%。

  雷锋网总结

  现阶段看来,拥有先进连接点技术的中国大陆晶圆代工厂并不是很多,当前主要依靠中芯国际,华虹集团有望在未来几年里完成14nm量产。而8英寸晶圆厂和12英寸晶圆厂数量相当,在8英寸晶圆产能持续紧缺的情况下,正在建设8英寸晶圆厂的中国半导体公司未来将迎来新机遇。

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