硅晶圆缺货 日本厂砍大陆订单 优先供台美日半导体厂

作为半导体产业的根基——晶圆

在半导体业内,总是会提到以尺寸标示的晶圆厂,如 8 寸或是 12 寸晶圆厂,然而,所谓的晶圆到底是什么东西?

晶圆(wafer),是制造各式电脑芯片的基础。我们可以将芯片制造比拟成用乐高积木盖房子,藉由一层又一层的堆叠,完成自己期望的造型(也就是各式芯片)。然而,如果没有良好的地基,盖出来的房子就会歪来歪去,不合自己所意,为了做出完美的房子,便需要一个平稳的基板。对芯片制造来说,这个基板就是接下来将描述的晶圆。

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全球硅晶圆缺货严重,已成为半导体厂营运成长瓶颈,后续恐将演变成国家级的战火,半导体业者透露,日本硅晶圆大厂Sumco决定出手下砍大陆NOR Flash厂武汉新芯的硅晶圆订单,优先供货给台积电、英特尔(Intel)、美光(Micron)等大厂,不仅加重NOR Flash短缺情况,日系供应商供货明显偏向台、美、日厂,恐让大陆半导体发展陷入硅晶圆不足困境。

硅晶圆已成为半导体产业的关键物资,过去10年来硅晶圆产能都是处于供过于求状态,如今硅晶圆却面临缺货,且已缺到影响半导体厂生产线运作,尤其是12吋规格硅晶圆,包括晶圆代工、DRAM、NAND Flash及NOR Flash厂等各方人马抢翻天。

世界先进表示,2017年营运恐无法如期成长,部分原因是硅晶圆短缺,且预期将一直缺到年底;华邦透露,过去因付款和取货信用良好,这一波将签保障长约;旺宏则指出,硅晶圆很缺,且短期内无法纾解,公司政策是无论加价多少,都要买到足够的量。

信越日前对台积电、联电、英特尔、GlobalFoundries等半导体大厂提出签3年长约,然这几家大厂为确保未来扩产无虞,仍积极寻求其他硅晶圆供应商货源。值得注意的是,近期传出日本Sumco出手砍单,率先砍掉大陆半导体厂武汉新芯的硅晶圆供应量,武汉新芯只好加价向其他供应商找货源。

武汉新芯主要生产NOR Flash,技术来源是飞索半导体,目前单月产能不多,但Sumco连这麽少的产能数量也要砍,业界认为系因硅晶圆已缺到必须牺牲NOR Flash产品线,加上大陆半导体前景不明,供应商选择押宝台、美、日半导体大厂,成为优先供货名单。

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供应链透业者露,面对这一波硅晶圆缺货潮,日本两大硅晶圆厂Sumco和信越未来产能恐优先供货给东芝、英特尔、美光、GlobalFoundries、台积电、联电等半导体大厂,并特别支持DRAM和3D NAND供应商,因为记忆体价格飙涨,3D NAND单片产值高达5,000~6,000美元,绝对是NOR Flash望尘莫及,这亦使得大陆业者受到最大影响。

由于第3季主流64层和72层3D NAND产能将大量开出,三星、美光、SK海力士(SK Hynix)、东芝之间的战火急升温,硅晶圆绝对不能短缺,3D NAND供应商将不顾任何代价,且更有能力付最高价格,以拿到足够的货源。

业者预期第3季DRAM和3D NAND半导体厂採购Polished wafer裸晶圆,涨价幅度恐超过20%,而逻辑制程用的磊晶硅晶圆涨价约15~20%,这一波缺货状况恐比预期更严重,近期不但出现签长约状况,厂商亦陆续签半年到一年的短约。

大陆扶植半导体蓝图中,早已意识到硅晶圆的重要性,遂找来中芯国际创办人张汝京掌舵大陆硅晶圆厂新昇,然半导体客户在试用过新昇的硅晶圆后,认为良率仍待加强,暂无法用到16/14/10/7奈米等高阶逻辑制程及3D NAND先进制程上。

据业界人员向半导体行业观察透露,一个12寸的硅裸片,一般售价1200美金,但Nor Flash的价格附加值低,卖不出价格,如果卖给DRAM、NAND,那就可以卖得更好的价格,这在缺货的情况下完全是一种市场行为。

不过这种断货情况对兆易创新来说,无疑是有很大打击的,在本来XMC就开始推自己的Nor Flash品牌的情况下,又面临供应商卡货现象。

对于中国半导体产业来说,在日韩台三大地区都加紧了晶圆供给和布局,如何推动本身的硅片供应,是重中之重的问题。

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日本半导体材料的市场地位

日本的材料行业在全球占有绝对优势。日本企业在硅晶圆、光刻胶、键合引线、模压树脂及引线框架等重要材料方面占有很高份额,可以说没有日本材料企业,全球的半导体制造就无法实现。

据了解,即使在近来日元升值的背景下,日本企业在全球半导体材料市场上所占的份额(按美元计算)也达到约52%。而北美和欧洲分别占15%左右,明显可以看出日本企业占垄断地位。其历史背景是日本的半导体产能很高。日本现在也是一个很大的市场,仅次于排在首位的台湾,跟韩国一样,每年消费70亿美元以上的半导体材料,占总量的15%。

那么,对于世界市场而言,日本半导体究竟有多重要呢?

上世纪80年代中旬,日本半导体的世界份额曾经超过了50%。此后虽有所下降,但2010年日本半导体产量的世界份额仍占20.8%。另外的80%则来自美国、欧洲、韩国及中国台湾等亚洲地区的半导体厂商。

从材料领域来看,日本半导体材料的总体份额超过了66%。在这19种材料中,日本拥有超过50%份额的材料就占到了14种!

另一方面,从生产设备领域来看,半导体生产设备的日本总体份额为37%。从每个设备的份额来看,日本拥有10种超过50%以上份额的市场垄断性设备。

12寸晶圆仍称霸全球

另一方面,我们注意到,此次日系供应商主要停止的是12寸晶圆的订单,那么目前12寸晶圆在这个半导体产业链中到底是什么样的地位呢?

根据IC Insights的最新报告,截至2015年底,12寸晶圆占据全球晶圆产能的63.1%,预测到2020年该比例将增加至68%。至于8寸晶圆在全球晶圆产能中占据的比例,将由2015年的28.3%,在2020年降低至25.3%;不过8寸晶圆产能在未来几年仍将继续成长。而6寸(150mm)晶圆产能在预测期间的成长表现相对较平坦。

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全球运作中的12寸晶圆厂数量预计到2020年将持续增加,而大多数12寸厂将继续仅限于生产大量、商品类型的元件,例如DRAM与快闪记忆体、影像感测器、电源管理元件,还有IC尺寸较大、复杂的逻辑与微处理器;而有的晶圆代工厂会结合不同来源的订单来填满12寸晶圆厂产能。

截至2015年底,全球有95座量产级晶圆厂采用12寸晶圆(世界各地还有不少研发晶圆厂以及少量生产晶圆厂使用12寸晶圆,但并不在IC Insights统计之列);目前有8座12寸晶圆厂预计在2017年开幕,是继2014年有9座晶圆厂开幕后的单年最高数量。

IC Insights预计到2020年底,还会有另外22座12寸晶圆厂开始营运,届时全球12寸晶圆厂数量总计将达到117座;该机构预期,12寸晶圆厂(量产级)的最高峰数量将会落在125座左右,而8寸晶圆厂的最高峰数量则是210座(截至2015年12月,全球8寸厂数量为148座)。

硅晶圆供应商在减少

硅晶圆制造挑战重重,但制造商却获益不多。在过去的二十年,硅晶圆供应商从20多家,兼并成现在的5家大玩家。而这些并购扫除了产业的几大问题,首先是硅晶圆厂需要一个庞大的规模去和其他竞争者竞争,这样的话小型制造商就跟不上第一阵型的步伐。

在2015年,半导体市场上生产了7600万片300mm硅晶圆,但市场只消耗了5700万片。所以从目前的市场看来,如果硅晶圆厂产能全开,所生产的硅晶圆能够满足所有Fab的生产需求。但根据监视可知,在2016年,只有74.6%的Fab投入运营。

但对硅晶圆生产者来说,目前面临的最大挑战是硅晶圆需求日增,但价格上调困难。硅晶圆供应商需要去说服客户接受价格调整。这是一个信号,在芯片制造商收益不错的时代,如果能够调整其价格,对硅晶圆制造商来说,是一个鼓舞。

市场预测,2016年的硅晶圆市场会达到70亿美元,较之2015下降了1%。而2016年的硅晶圆出货尺寸会高达108亿平方英寸。较之去年反而有小许上升。

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