從全民煉鋼到全民半導體 晶圓廠(chǎng)與硅晶圓我們是否都需要？

　　當前，中國半導體市場(chǎng)規模已超過(guò)北美市場(chǎng)，成為半導體市場(chǎng)規模最大的地區。2016年我國半導體產(chǎn)業(yè)實(shí)現銷(xiāo)售額為6378億元人民幣，實(shí)現了14.77%的增長(cháng)率;我國半導體市場(chǎng)需求規模也從2008年的6896億元人民幣增長(cháng)至2016年的13859.4億元。中國半導體市場(chǎng)規模的飛速發(fā)展，帶來(lái)的是強烈的市場(chǎng)需求。預計2018年，我國半導體市場(chǎng)需求規模將達到15940.3億元人民幣。

　　巨大的需求帶來(lái)中國大陸晶圓制造“建廠(chǎng)潮”。緊跟國際半導體產(chǎn)業(yè)轉移趨勢，國內外眾多晶圓制造商選擇在中國大陸投資擴產(chǎn)。SEMI數據顯示，中國晶圓廠(chǎng)建設支出2017年將達到60億美元，2018年將達到66億美元。過(guò)去兩年間，全球新建17座12寸晶圓制造廠(chǎng)，其中有10座位于中國大陸;從2017年到2020年，預計全球新增半導體產(chǎn)線(xiàn)62條，這62條產(chǎn)線(xiàn)中有26條位于中國大陸，占總數的42%。預計2018年投產(chǎn)的新建12寸廠(chǎng)有計劃月產(chǎn)能7萬(wàn)片的中芯國際(上海)、計劃月產(chǎn)能8.5萬(wàn)片的格芯(成都)和計劃初期月產(chǎn)2萬(wàn)片晶圓的臺積電(南京)等。

　　建廠(chǎng)潮還未停止。12月5日三安光電與福建泉州、南安簽署333億投資協(xié)議，建設高端氮化鎵 LED 襯底、外延、芯片的研發(fā)與制造產(chǎn)業(yè)化項目;高端砷化鎵LED外延、芯片的研發(fā)與制造產(chǎn)業(yè)化項目;大功率氮化鎵激光器的研發(fā)與制造產(chǎn)業(yè)化項目;光通訊器件的研發(fā)與制造產(chǎn)業(yè)化項目;射頻、濾波器的研發(fā)與制造產(chǎn)業(yè)化項目;功率型半導體(電力電子)的研發(fā)與制造產(chǎn)業(yè)化項目;特種襯底材料研發(fā)與制造、特種封裝產(chǎn)品應用研發(fā)與制造產(chǎn)業(yè)化等七個(gè)項目，并于12月26日開(kāi)工。

　　12月18日，廈門(mén)海滄與杭州士蘭微在廈門(mén)共同簽署戰略合作框架協(xié)議。按協(xié)議約定，項目總投資220億元，規劃建設兩條12英寸特色工藝芯片生產(chǎn)線(xiàn)及一條先進(jìn)化合物半導體器件生產(chǎn)線(xiàn)。12月26日，廣州粵芯半導體項目動(dòng)工，項目總投資約70億元，月產(chǎn)3萬(wàn)片12英寸晶圓芯片，達產(chǎn)后銷(xiāo)售收入100億元，帶動(dòng)上下游企業(yè)形成1000億元產(chǎn)值，預計2019年上半年建成投產(chǎn)。

　　更多的新晶圓廠(chǎng)意味著(zhù)在未來(lái)幾年將會(huì )有新一輪的晶圓設備投資。不僅如此，晶圓代工領(lǐng)域可以說(shuō)是一個(gè)技術(shù)與資金雙密集的產(chǎn)業(yè)，建造一條12寸產(chǎn)線(xiàn)的投資高達幾十億美元。根據集邦咨詢(xún)調查顯示，以一座初期月產(chǎn)能約10k的28nm新晶圓廠(chǎng)為例，其折舊成本占整體營(yíng)收約為49%，相對于一線(xiàn)晶圓代工廠(chǎng)折舊成本占比約23.6%，以及二線(xiàn)廠(chǎng)的25%，新廠(chǎng)折舊成本高出近一倍。而間接人員成本方面，由于新廠(chǎng)的關(guān)鍵技術(shù)人力不足，必須仰賴(lài)至少高于市場(chǎng)行情2~3倍的薪資吸引專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才，藉此提升客戶(hù)關(guān)系及縮短產(chǎn)品量產(chǎn)的學(xué)習曲線(xiàn)，集邦咨詢(xún)估算，新廠(chǎng)的間接人員成本比重達34%，遠高于一線(xiàn)廠(chǎng)與二線(xiàn)廠(chǎng)的10.2%與17.5%。

　　投資規模如此之大，如雨后春筍般不斷躥出的晶圓廠(chǎng)引發(fā)了業(yè)界的擔心：現有的廠(chǎng)的產(chǎn)能利用率都開(kāi)始走低，甚至過(guò)剩，又拿什么來(lái)填這些新廠(chǎng)的產(chǎn)能?芯謀研究分析師顧文軍評論說(shuō)，國際12寸廠(chǎng)的產(chǎn)線(xiàn)利用率現在都開(kāi)始走低了，也就是說(shuō)現在12寸Fab產(chǎn)能已經(jīng)開(kāi)始走低了，現在12寸產(chǎn)能已經(jīng)開(kāi)始過(guò)剩，國際上幾家12吋Foundry產(chǎn)能利用率已經(jīng)開(kāi)始走低，國內更是集中在低端靠低價(jià)廝殺，怎么還有那么多人愿意做Foundry?從全民煉鋼到全民半導體，過(guò)猶不及，各地政府或許應該審慎思考自己地區是否適合發(fā)展半導體產(chǎn)業(yè)了。

　　市場(chǎng)、產(chǎn)能、工藝轉換引發(fā)硅晶圓市場(chǎng)暴漲

　　與晶圓廠(chǎng)相對應的，是中國發(fā)展自主硅晶圓產(chǎn)業(yè)的熱情同樣高漲。根據IC Insights數據顯示，截至2016年12月底為止，全球晶圓產(chǎn)能(按照8寸晶圓計算)達到1711.4萬(wàn)片/月，其中中國大陸產(chǎn)能全球市場(chǎng)占有率為10.8%;預計IC制造晶圓產(chǎn)能(按照8寸晶圓計算)在2018年和2020年能分別達到1942萬(wàn)片/月和2130萬(wàn)片/月，預計2015年到2020年之間符合年均增速為5.4%。而大陸的晶圓代工份額將從2015年的9.3%增長(cháng)至2020年的19.2%。預計到2020年，大陸晶圓制造產(chǎn)能將達到405萬(wàn)片/月。在巨大的市場(chǎng)需求推動(dòng)下，迸發(fā)了今年硅晶圓價(jià)格的持續上漲及供不應求。

　　全球硅晶圓需求 (2016~2020F, SUMCO)

　　助推硅晶圓漲勢的另一個(gè)原因是過(guò)去十年來(lái)硅晶圓市場(chǎng)需求穩定增長(cháng)。2016與2007年相比，制造一顆IC面積減少了24%以上，2016年IC面積0.044平方英寸/顆，而2007年0.058平方英寸/顆，1年約減少2~3%。但來(lái)自終端需求成長(cháng)，帶動(dòng)硅晶圓需求量每年約成長(cháng)5~7%，故整體硅片面積每年呈3~5%的成長(cháng)。供應商基本沒(méi)有擴充產(chǎn)能，今年需求一下子爆發(fā)，自然沒(méi)有充足產(chǎn)能可以應對。據DIGITIMES的數據，自2006年至2016年上半，半導體硅晶圓產(chǎn)業(yè)歷經(jīng)長(cháng)達10年的供給過(guò)剩，大多數硅晶圓供貨商獲利不佳，使得近年來(lái)供給面端動(dòng)作相當保守，導致2017年起12寸及8寸硅晶圓陸續出現供給吃緊狀態(tài)，估計2017年第4季12寸硅晶圓平均售價(jià)可望較2016年同期成長(cháng)20~30%，2018年第4季較2017年同期將再成長(cháng)20~30%。

　　在硅晶圓領(lǐng)域，產(chǎn)業(yè)聚集效應也非常明顯。目前全球硅晶圓廠(chǎng)商以日本、臺灣、德國等五大廠(chǎng)商為主，包括日本信越、日本勝高SUMCO、環(huán)球晶圓、德國Siltronic、韓國SK Siltronic，前五大供應商囊括約98%的市場(chǎng)份額。而在1998年的時(shí)候，全球還有超過(guò)25家供應商。如今五大廠(chǎng)產(chǎn)能已滿(mǎn)載，但業(yè)界估計全球12寸硅晶圓單月潛在需求量達600萬(wàn)片以上。

　　大陸方面，小尺寸4~6寸硅晶圓(含拋光片、外延片)上的年產(chǎn)量約為5,200萬(wàn)片，基本已自給自足。而8寸和12寸的自給率仍很低，12寸硅晶圓幾乎沒(méi)有。目前具8寸硅晶圓及外延片量產(chǎn)包括浙江金瑞泓、昆山中辰(臺灣環(huán)球晶圓)、北京有研總院、河北普興、南京國盛、中國電科46所以及上海新傲，合計月產(chǎn)能為23.3萬(wàn)片。目前大陸對8寸月需求量約80萬(wàn)片，預估2020年將達到750萬(wàn)~800萬(wàn)片。12寸硅晶圓則幾乎全數依賴(lài)進(jìn)口，因為自制能力仍不足，目前大陸的月需求為50萬(wàn)片，預計2018年月需求達110萬(wàn)~130萬(wàn)片。

　　在缺貨漲價(jià)常態(tài)下，占市場(chǎng)領(lǐng)導地位的晶圓廠(chǎng)紛紛搶下硅晶圓產(chǎn)能，而硅晶圓供應商也是優(yōu)先保證這些大客戶(hù)。例如臺積電和聯(lián)電搶下硅晶圓產(chǎn)能，分別與兩大日系硅晶圓供應商簽訂短中期合約，甚至傳聞臺積電為確保供貨已與硅晶圓廠(chǎng)協(xié)商未來(lái)2年合約，其中2018年漲幅達2成;美光、英特爾、格芯等也早已提前簽約包下產(chǎn)能等等。

　　對于大陸客戶(hù)未來(lái)3年開(kāi)出的新產(chǎn)能，硅晶圓廠(chǎng)要求價(jià)格從135美元起跳來(lái)談，且要求先付一大筆保證金，除了對大陸半導體廠(chǎng)拉高買(mǎi)賣(mài)門(mén)檻，更對于其他半導體廠(chǎng)建立報價(jià)底線(xiàn)，若不肯接受110~120美元價(jià)格，很多陸廠(chǎng)愿意付更高價(jià)格包下產(chǎn)能。這樣一個(gè)供不應求并且寡頭壟斷的硅片市場(chǎng)， 突出的供需矛盾將倒逼硅片國產(chǎn)化。投建大硅片項目對我國半導體產(chǎn)業(yè)的意義就是上游(原材料端)的自主可控。

　　中國硅晶圓廠(chǎng)投資情況

　　與晶圓代工不同的是，蓋一座新硅晶圓廠(chǎng)產(chǎn)能至少要10萬(wàn)片，而成本需4~5億美金，硅晶圓樣品出來(lái)后，后續還需晶圓廠(chǎng)、封測廠(chǎng)等下游產(chǎn)業(yè)鏈測試認證。蓋廠(chǎng)加認證，估計1.5~2年才能量產(chǎn)，而目前再投資是要投資12寸還是18寸也會(huì )是廠(chǎng)商考量重點(diǎn)。

　　據集微網(wǎng)不完全統計，目前國內至少已有9個(gè)硅片項目，包括上海新昇、重慶超硅、寧夏銀和、浙江金瑞泓、鄭州合晶、宜興中環(huán)晶盛項目、西安高新區項目等。合計投資規模超520億元人民幣，正在規劃中的12寸硅片月產(chǎn)能已經(jīng)達到120萬(wàn)片，遠期看可緩解硅片缺貨的問(wèn)題，預計未來(lái)大硅片行業(yè)未來(lái)幾年仍將會(huì )有新玩家加入。

　　國內外半導體硅晶圓產(chǎn)能對比情況(前瞻產(chǎn)業(yè)研究院)

　　目前，大陸8英寸硅晶圓已有產(chǎn)線(xiàn)的月產(chǎn)能共計70萬(wàn)片/月，興建中的產(chǎn)能為26.5萬(wàn)片/月。具備8英寸生產(chǎn)能力的有浙江金瑞泓、昆山中辰(臺灣環(huán)球晶圓子公司)、北京有研總院，合計月產(chǎn)能為9.3萬(wàn)片/月，遠遠達不到需求。12英寸方面，目前中國的總需求約為42萬(wàn)片/月，預計到2018年總需求為109萬(wàn)片/月。目前大陸還不具備12英寸電子級硅片的生產(chǎn)能力，最快也要到2017年底。上海新昇半導體預計完成第一期產(chǎn)品投產(chǎn)，計劃月產(chǎn)15萬(wàn)片，到2020年第二期產(chǎn)品投產(chǎn)，計劃月產(chǎn)30萬(wàn)片，與龐大的需求相比遠遠不夠。

　　今年7月總投資30億元、一期投資15億元的寧夏銀和180萬(wàn)片8英寸半導體硅拋光片項目6日在銀川市經(jīng)濟技術(shù)開(kāi)發(fā)區投產(chǎn)。此項目研發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權的40—28nm和16nm制程8英寸半導體拋光片制造技術(shù)，并為下一階段12英寸半導體拋光硅片制造技術(shù)研發(fā)奠定了基礎。

　　9月，Ferrotec(中國)公司與杭州大江東產(chǎn)業(yè)集聚區簽署投資協(xié)議，建設月產(chǎn)30萬(wàn)片8英寸半導體硅拋光片項目和月產(chǎn)20萬(wàn)片12英寸半導體硅拋光片項目(杭州中芯晶圓大硅片項目)，總投資60億元。計劃通過(guò)新投資項目的實(shí)施，形成8英寸和12英寸半導體大尺寸硅片的規?；a(chǎn)能力。

　　11月，晶盛機電斥資5億元與中環(huán)股份等在宜興市建設集成電路用12英寸大硅片生產(chǎn)與制造項目，總投資約30億美元。

　　12月9日奕斯偉硅產(chǎn)業(yè)基地項目簽約儀式在西安舉行。本次的硅產(chǎn)業(yè)基地項目由西安高新區與北京芯動(dòng)能公司、北京奕斯偉公司三方共同投資，項目總投資超過(guò)100億元。其中北京芯動(dòng)能投資管理有限公司由京東方科技集團股份有限公司、國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金股份有限公司、北京亦莊國際產(chǎn)業(yè)投資管理有限公司和專(zhuān)業(yè)團隊共同于2015年發(fā)起成立。本次巨頭步入硅產(chǎn)業(yè)投資，未來(lái)有望打破半導體硅片產(chǎn)業(yè)完全依靠進(jìn)口的局面。

　　雖然硅晶圓廠(chǎng)投資規模沒(méi)有晶圓廠(chǎng)那么大，也有擔心這些項目達產(chǎn)是否會(huì )造成市場(chǎng)供應過(guò)剩，從而導致硅晶圓價(jià)格雪崩?

　　對此，業(yè)內人士表示，如果上述項目都能實(shí)現量產(chǎn)目標，8英寸硅片確實(shí)會(huì )出現產(chǎn)能過(guò)剩;但由于需求持續增加及工藝復雜，能量產(chǎn)12英寸硅片的廠(chǎng)家不會(huì )太多，預計在該領(lǐng)域不會(huì )出現產(chǎn)能過(guò)剩。因為12英寸大硅片對技術(shù)和工藝要求非常高，其最大的技術(shù)難點(diǎn)就是長(cháng)晶技術(shù)。

　　目前，輕摻硅片市場(chǎng)占比約70%，對晶體的缺陷和金屬雜質(zhì)含量非常敏感，只有全球前四的廠(chǎng)家才有量產(chǎn)技術(shù)。比如韓國LG現在也只能做到40%至50%的良率，而要達到87%以上良率，項目才有可能盈利，目前僅有重慶超硅、上海新昇真正開(kāi)始走上生產(chǎn)12英寸大硅片的技術(shù)道路。