12英寸晶圆代工市场产能紧张程度加重?

       今年下半年以来晶圆代工产能奇缺，代工费用也是持续上涨，并且已向下传导到了封测端，使得封测产能也被挤爆，封测价格也是出现了一波上涨，而下游的很多芯片也都出现了缺货及价格上涨的情况。有分析称，晶圆代工产能紧缺问题将持续至明年年中。而昨日台湾晶圆代工大厂力积电董事长黄崇仁在接受采访时则表示，全球晶圆代工产能不足将持续到2022年之后，目前已经有客户出现了恐慌的情绪。
       晶圆产能紧缺将持续至2022年？
       11月30日，台湾晶圆代工大厂力积电召开法人说明会，力积电董事长黄崇仁对外表示，由于需求成长率大于产能成长率，且包括5G及AI等应用带动更多需求，使得晶圆代工市场出现了产能紧缺，而新建晶圆厂成本高昂，并且从兴建到量产至少需要三年，因此新建产能的“远水”难救“近火”。目前产能吃紧已经到了客户会恐慌的情况。黄崇仁对认为，全球晶圆代工产能不足会持续到2022年之后。
       黄崇仁表示，今年晶圆代工产能不足，除了需求端爆发之外，另一大原因在于产能增加十分有限。
       黄崇仁援引相关数据称，近几年来除了台积电、三星等积极扩充先进制程产能外，其它晶圆代工厂的成熟制程的产能增加很少，过去五年产能成长率不到5％ 。但是2020-2021年的全球晶圆产能需求成长率却达了30～35％，2022年之后，随着5G及AI相关的大量应用的增长又会带动庞大需求。
       但是在供应方面，目前半导体产业如果要兴建新的晶圆厂，一定会优先投资制程更为先进的晶圆厂，而对于像40nm或28nm等成熟制程的晶圆厂的投资则很少。并且，新建晶圆厂的成本高昂，从建厂到量产需要三年左右的时间，而近期在成熟制程上，很少有新的投资建厂计划。
        
        目前力积电拥有2座8英寸及3座12英寸晶圆厂，产能利用率已达100%。黄崇仁表示，虽然力积电12英寸晶圆产能有10万片，但是现在连两三百片的产能也挤不出，产能已紧缺到不可思议，客户对于产能的需求甚至已经达到了恐慌的程度。
        黄崇仁的话并非危言耸听。早在今年10月中旬，芯谋研究的顾文军就在微博上发文表示，“一个（芯片）设计公司的老总为了拿到产能近日给代工厂的高管下跪！”
       为了解决产能不足的问题，力积电已计划在明年3月建全新的基于成熟制程的12英寸晶圆厂。不过，黄崇仁也表示，从建厂到量产需要三年左右的时间。总体来看，新产能“远水”救不了“近火”，产能会一路缺到2022年之后。
       8吋产能爆满，扩产受限，“涨”声不断
       自2019下半年以来，8英寸晶圆产能就已经很紧张，叠加今年新冠疫情的影响，以及传统旺季的来临，今年下半年CMOS图像传感芯片、指纹识别芯片、电源管理芯片、显示驱动IC、射频芯片、MEMS传感器、MOSFET、部分特殊存储芯片、部分MCU芯片等主要依赖于8吋晶圆的芯片需求爆发，进一步加重了8英寸晶圆的产能的紧缺问题。
       同样对于聚焦于成熟制程的晶圆厂来说，现有的8英寸晶圆厂大多都已经完成折旧，在市场产能紧缺及涨价效应下，更具经济效益。但是如果贸然新建新的8英寸晶圆厂，不仅需要大幅增加资金投入，而且即使现在建也要两三年后才能量产，届时市场需求是否还有现在这么旺盛？这将是一个大问题。如果量产后，市场需求不足，产能利用率低下，再加上高额的折旧费用，那真是血亏了。毕竟12英寸晶圆厂已经是大势所趋。所以，8英寸晶圆厂的数量近年来一直是没有怎么增加，而是维持在一个平衡。
       总体来看，8英寸晶圆的供给增速落后于市场需求增速，在很多细分领域差距更为明显。
       而从供给端来看，虽然在2008年以前，8英寸晶圆厂还是主流，但随着更具利用效率的12英寸晶圆厂的每年新建数量的增加（12英寸晶圆的可利用面积达到了8英寸晶圆的两倍），12英寸晶圆厂已经成为当前主流。与此同时，不少的8英寸晶圆厂也开始关闭，转向12英寸晶圆厂。资料显示，1999年到2018年间，全球总共关闭了76家8英寸晶圆厂。
       由于12英寸晶圆厂已经成为当前主流，这也使得上游的半导体设备厂近年来也开始将产品线转向12英寸产线，很多8英寸产线所需的半导体设备已经停产，二手设备昂贵又流通量少，导致8英寸晶圆新产能增长有限。
       去年国产半导体设备龙头北方华创副总裁、首席科学家刘韶华在“2019中国（珠海）集成电路产业高峰论坛”上就曾表示，由于车用半导体、物联网MCU、PMIC、CIS、分立器件、MEMS、指纹识别芯片等对于8英寸厂投片需求的持续增长，以及部分MOSFET由6英寸厂转向8英寸厂，致使目前8英寸晶圆代工厂的产能爆满，大厂的产能利用率持续维持在90%以上。虽然当时（2019年12月）国内不少8英寸产线正在扩产，在建的产线有6条，但是未来较长一段时间内产能很难增加，关键瓶颈在于核心设备的紧缺。
       刘韶华当时曾表示，上游的设备大厂现在更多的关注于12英寸设备，对于8英寸设备的供应量已经减少，与此同时，市场上流通的二手8英寸设备也比较有限。根据Surplus Global统计，近年来全球8英寸二手设备供应量逐年萎缩，2018、2019年供应已不足500台。而新建一个月产能9万片的8英寸成熟制程工厂，大约需要800台各类设备。显然，上游的8英寸设备供应目前是极其紧缺的，这也推动了二手8英寸设备的价格持续上涨。
       正是由于上游8英寸设备供应的紧缺，也直接导致了目前8英寸的产能很难在短时间进行扩大。即便是现在新建8英寸晶圆厂也需要2-3年才能实现达产，这也意味着目前8英寸产能爆满的状况，难以在短时间内得到缓解。
       在此背景之下，今年下半8英寸晶圆代工市场产能持续爆满，供不应求，价格也是水涨船高。此前就有产业链人士透露，在今年8月份，包括台积电、联华电子在内的芯片代工商将8英寸晶圆代工报价提高了10%-20%。近日，又有消息称，今年四季度包括联华电子、格芯和世界先进在内的纯代工企业将8英寸晶圆代工报价提高了约10%-15%。另有预测称，2021年，8英寸晶圆代工报价可能最多还将上涨40%。
       12吋产能同样紧缺
       受新冠疫情影响，由于上半年厂商对于市场的预判、产品的规划及备货都偏保守，而随着下半年国内疫情的控制，以及在5G及AI推动下的以智能手机、PC、平板电脑等为代表的消费电子、服务器、汽车电子需求快速反弹，也推动了中高端芯片对于12英寸晶圆投片量的大幅增长。
       比如台积电的7nm及5nm产能就一直很紧张，即使9月15日断供华为之后，台积电三季度也创下了新记录达到约121.4亿美元，而对于四季度营收预计，即使华为贡献的营收为0，其营收也将会在124-127亿美元之间，依然会保持增长。而这也主要得益于AMD CPU/GPU、苹果A14/M1等芯片的需求。
       另外，前面提到，相对于12英寸晶圆来说，目前8英寸晶圆已具备了成熟的特种工艺，并且成本优势明显。而对于现有的8英寸晶圆代工厂商来说，转向12英寸晶圆厂，不仅整体投入成本高，量产后，折旧成本也很高，并且基于8英寸晶圆产能的相关芯片产品的售价也偏低，因此不论是扩产还是新建8英寸晶圆厂都没有太大的成本效益。而且更为关键的是，其众多的客户仍然还是停留在8英晶圆产能上。
       特别是对于像PMIC（电源管理芯片）、LDDI（大尺寸显示驱动芯片）等产品来说，在8英寸晶圆厂生产是最具成本效益的，并且此类产品也没有往12英寸晶圆厂及先进工艺转进的必要性。
       不过，随着8英寸晶圆代工产能的持续紧缺，以及代工费用的持续上涨，也确实迫使部分客户不得不开始对于一些适合转向12英寸晶圆代工厂生产的相关产品（比如OLED驱动芯片、CMOS图像传感器等）进行更改设计，逐步转向12英寸晶圆代工厂生产。
       虽然根据IC Insights统计和预测，2020年全球将有10座新的12英寸晶圆厂进入量产阶段，全球晶圆产能将新增相当于1790万片8英寸晶圆，2021年新增产能将创历史新高，达到约相当于2080万片8英寸晶圆。但是这其中相当大一部分都属于是三星、SK海力士、长江存储等存储厂商用于生产自家存储芯片的产能，只有华虹无锡的12英寸晶圆厂是基于成熟制程的12英寸晶圆代工厂。
       资料显示，无锡12英寸晶圆厂目前已经有包括90纳米嵌入式闪存、65纳米逻辑与射频工艺平台、分立器件三个平台进入量产阶段，预计在2020年底月产量有望达到2万片。预计2021年该厂产能有望扩张到4万片/月，产能有望在2021年四季度达到接近满产。
       正如前面力积电董事长黄崇仁所指出的那样，目前新建12英寸晶圆厂大都是追求先进制程，而基于成熟制程的12英寸晶圆代工厂可谓是少之又少。而这也在一定程度上限制了现有的基于8英寸晶圆的成熟制程产品向12英寸晶圆转移。