八英寸线路在何方？

由于全球晶圆代工产能供给吃紧，业界陆续出现将原本用8英寸晶圆生产的芯片，通过更改制程设计，升级到12英寸晶圆厂生产，以缓解产能吃紧压力。

本周，8英寸晶圆代工大厂世界先进董事长暨总经理方略表示，目前8英寸晶圆设备愈来愈难取得，若想持续扩充产能，就要考虑向12英寸晶圆厂转换。

8英寸晶圆代工产能自2018年开始吃紧，至今仍未看到缓解迹象，甚至越来越严峻，世界先进、联电已相继证实涨价消息，并表示订单将满到2022年。过去，8英寸晶圆代工被视为落后、老旧的产线，现在却能让客户不惜捧着现金加价，也要抢到8 英寸产能。

今年早些时候，业界传出，有一批0.13微米的8英寸晶圆产能竞标，最终以每片1000美元中标，远超乎市场行情。台积电8英寸晶圆产能报价大约600~800美元，世界先进约为400~600美元。这波缺货主要是以车用半导体、MCU、电源管理IC、面板驱动IC为主。

为何8英寸市场如此紧俏？

全球8英寸晶圆厂数量在2007年达到高峰，之后许多厂房陆续关闭或转型成12英寸厂。据集邦科技（TrendForce）统计，以目前全球前十大晶圆代工厂来看，8英寸晶圆厂共有40座，有33座在亚洲，其中，中国台湾15座，中国大陆7座，就厂商来看，联电数量最多，在两岸布局了8座8英寸晶圆厂。

2018年的8英寸晶圆涨价潮，有一大部分原因在于IDM厂扩大分立器件订单，以及应对硅片涨价。而2020年以来的这波涨价，主要是由“宅经济”、5G，以及贸易战下厂商积极备料引发的。

例如，5G手机所需要的半导体含量较4G高出许多，部分芯片用量更是倍增，例如电源管理IC在4G时代只需要1-2颗，而5G用量增至3~4颗；此外，多镜头潮流、指纹辨识传感器被大量导入手机，激发出更多需求，而这些芯片主要采用8英寸晶圆生产。

另外，大部分模拟、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晶圆代工厂代工，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，这样就加剧了晶圆代工厂订单供不应求的局面。

尽管许多芯片仍需要采用8英寸晶圆生产，以达到最适的成本效益，但是，12英寸仍是现今主流的晶圆尺寸，目前，不少设备商皆已停止生产8英寸晶圆加工设备，这也是8英寸厂难以扩充产能的原因之一。

近些年，越来越多的厂商表态不会自建新的8英寸厂，主要原因在于投资一座8英寸厂约需要10亿美金，而其他竞争对手的8英寸厂多已折旧完毕，现在盖新厂并不具成本优势，多通过并购、购买二手设备、提高生产效率等方式扩产。

二手设备也是一大难题，近几年，全球二手8英寸晶圆设备需求旺盛，开价也很高，不过，因为8英寸设备多已老旧，符合采购条件的数量较少。对晶圆代工厂来说，合适的二手设备可遇不可求，因此更常见的作法是在现有设备上增添新应用技术，以优化制程，或通过生产管理来提升效率与产能。

并购方面，除台积电已明确指出不会买8英寸厂外，联电、世界皆表态会努力寻厂、伺机并购。以世界先进为例，近些年，该公司陆续买下两座8英寸晶圆厂，分别是2014年入手南亚科在桃园的8英寸晶圆厂，2020年初又以2.36亿美元并购格芯位于新加坡的3E 8英寸厂。

向12英寸晶圆过渡

2008到2016年期间，总共有15座晶圆厂从8英寸转型为12英寸的。与8英寸晶圆相比，12英寸的体现出了明显优势。

两种尺寸的晶圆表面积的大小不同，以相同的良率标准做假设，一片12英寸晶圆可以生产约200多颗IC，是8英寸的两倍，在生产成本不需大幅提高的情况下，比较符合成本效益。但也因为一片12英寸晶圆产出的IC数量比较多，对应到终端需求，要有足够的量支撑，这也是很多厂商会停留在8英寸的原因，特别是中小规模IC设计厂商，需要的芯片数量有限，12英寸晶圆不经济。

按芯片类型划分，电源管理IC、驱动IC、指纹辨识IC、CMOS图像传感器（CIS）、MOSFET、功率器件等主要采用8英寸晶圆，而12英寸生产的多为90nm制程以下，需要高效能、高速运算的芯片，如CPU、GPU、手机AP及网通芯片。

早些年，大部分6英寸硅晶圆生产线都已经转向了8英寸的，然而，受制于成本和性能等因素，8英寸线转向12英寸产线较为困难，主要体现在：12英寸晶圆厂进入门槛高，参与厂家数量较少，根据中芯国际新建上海12英寸晶圆厂投资金额数量可知，12英寸厂对代工企业厂房洁净室清洁度及设备的精密度要求很高，初期投资及后续研发投入巨大，要达到百亿美元级别才能具备市场竞争力。因此，尽管12英寸晶圆市场高速增长，但直接参与竞争的企业数量依然是少数。

另外，代表先进制程的12英寸晶圆厂生产的产品主要是精密制程的芯片，留给65nm及以上制程的空间并不多，12英寸厂的投资金额巨大也导致代工费用高昂，而这是对价格敏感的成熟制程产品所不希望看到的。同时，制程尺寸的微缩，会导致漏电的增加，因此，电池供电类应用通常会选择8英寸产线，另外，MEMS传感器、LED等产品，采用8英寸晶圆更具优势。

也正是因为如此，8英寸晶圆厂具有相当长的生命周期。特别是由于市场对PMIC、显示驱动IC，CIS，MCU，MEMS和其它特征尺寸>90nm制程工艺技术的器件的强劲需求，晶圆代工厂从中受益颇多。这些器件是许多物联网应用的关键组件，物联网为8英寸晶圆厂注入了新的活力。

不过，近些年，随着市场对存储和逻辑芯片需求的增加，特别是14nm及更先进制程的普及，市场对12英寸晶圆的需求日益迫切，这方面的成本效率越发突出。因此，8英寸向12英寸晶圆转型的速度开始加快。

来自IC Insights的统计和预测显示，2018-2021年间，全球范围内可量产的12英寸晶圆厂每年都会增加，到2021年，将达到123家，而这一数字在2016年为98家，基本上所有新建设的晶圆厂都将用来生产目前急缺的DRAM、闪存，或者增强现有的代工能力。截至2016年底，12英寸晶圆贡献了全球IC晶圆厂产能的63.6%，预计到2021年底这一数字将达到71.2%。

不只是在存储和逻辑芯片方面，模拟和模数混合芯片厂商也越来越多地向12英寸产线转移，典型代表就是德州仪器（TI）和ADI。

近些年，TI一直在稳步提升其12英寸晶圆模拟芯片的产量，以削减成本并提高生产效率。TI表示，12英寸晶圆厂的产量比竞争对手使用的8英寸工艺生产的芯片便宜40％。此外，对于模拟用途，12英寸晶圆厂的投资回报率可能更高，因为它可以使用20到30年。

不过，鉴于当下8英寸晶圆产能的短缺，8英寸向12英寸转移的脚步可能再次放缓。

结语

总体来看，8英寸晶圆代工供需不平衡的状况短期内难以缓解，产能吃紧的状况将延续到2022年。不过，仍有一些变数需要关注，包括终端需求、重复下单(overbooking)与国际政经局势变化等。因此，虽然8英寸晶圆向12英寸转换的大方向逐渐明朗，但前进的脚步和节奏将受到多种因素的制约和影响，恐怕会缓慢前行。

（疯狂的芯片 半导体行业观察）

声明：本网站所收集的部分公开资料来源于互联网，转载的目的在于传递更多信息及用于网络分享，并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责，也不构成任何其他建议。本站部分作品是由网友自主投稿和发布、编辑整理上传，对此类作品本站仅提供交流平台，不为其版权负责。如果您发现网站上所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题，请第一时间告知，我们将根据您提供的证明材料确认版权并按国家标准支付稿酬或立即删除内容，以保证您的权益！联系电话：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn。