2013年晶圓代工排名,18寸晶圓方案加速成形

　　18寸晶圓制程可望更趨成熟。為持續降低IC制造成本，半導體業(yè)界正積極開(kāi)發(fā)18寸晶圓制程技術(shù)，并成功藉由策略聯(lián)盟與資源整合方式，克服研發(fā)資金及技術(shù)門(mén)檻過(guò)高的挑戰;目前包括臺積電、英特爾(Intel)與三星(Samsung)等大廠(chǎng)皆已開(kāi)始小量試產(chǎn)。

　　臺灣在全球晶圓代工的龍頭地位已越來(lái)越清楚且不可動(dòng)搖。

　　據市調機構IC Insights統計，2013年臺灣的全球晶圓代工市占率已高達60.8%(純晶圓代工，如不計整合元件制造商(IDM)，則市占率為71.8%)(表1)。

　　根據工研院產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟與趨勢研究中心(IEK)統計，2013年臺灣晶圓代工的產(chǎn)值達到新臺幣7,592億元，已創(chuàng )下歷史新高。如此豐碩成果全要仰賴(lài)兩項因素，分別是先進(jìn)制程技術(shù)領(lǐng)先，以及行動(dòng)通訊裝置的火熱需求。

　　臺積電在2013年第四季法說(shuō)會(huì )宣布，2014年的資本支出不會(huì )縮手，將依舊維持高檔;資本支出部分，主要是用以建立20奈米(nm)先進(jìn)制程的產(chǎn)能，同時(shí)進(jìn)行更先進(jìn)制程技術(shù)的開(kāi)發(fā)。

　　先進(jìn)制程演進(jìn)的最大阻力在于黃光顯影制程，目前眾多廠(chǎng)商依舊將解決方案寄望于極紫外光(Extreme Ultraviolet, EUV)設備推出，但至今尚未達到量產(chǎn)效益所需的250瓦(W)光源能量，且仍存在著(zhù)許多挑戰。

　　為了繼續向線(xiàn)寬微縮制程技術(shù)推進(jìn)，多重曝光技術(shù)(Multiple Patterning)已是必要選擇。不過(guò)多重曝光技術(shù)將大幅拉高制作成本，如此終端消費者是否愿意接受，仍是一大問(wèn)題。綜合上述，可見(jiàn)降低生產(chǎn)成本已成相關(guān)積體電路(IC)制造與設備廠(chǎng)商的首要課題。

　　降低IC制造成本主要有兩個(gè)方法，一為改進(jìn)制程技術(shù)以實(shí)現線(xiàn)寬微縮，在相同的單位晶圓上產(chǎn)出更多晶片以降低成本;另一種方式為透過(guò)現有制程技術(shù)基礎，加大單位晶圓面積，亦即發(fā)展18寸晶圓。18寸晶圓的生產(chǎn)腳步，將可能因急遽升高的線(xiàn)寬微縮成本而加速。

　　資金門(mén)檻過(guò)高　18寸晶圓加速產(chǎn)業(yè)整合

　　建置18寸晶圓廠(chǎng)，無(wú)論是晶片制造或設備供應都須投入龐大成本，但足以負擔此研發(fā)支出的廠(chǎng)商卻寥寥可數，因此驅使業(yè)界產(chǎn)生一股資源整并的動(dòng)力。

　　本段分別就IC制造商及設備供應商兩方面，說(shuō)明在18寸晶圓開(kāi)發(fā)潮流下，半導體廠(chǎng)商未來(lái)的發(fā)展趨勢。

　　[@B]高成本晶圓投資將集中于大型廠(chǎng)商[@C] 高成本晶圓投資將集中于大型廠(chǎng)商

　　2013 年，前三大半導體廠(chǎng)商占全球半導體總產(chǎn)值約40%;其中，又以晶圓代工的代表臺積電表現最為亮眼;其他如記憶體制造代表三星(Samsung)，與主要生產(chǎn)個(gè)人電腦(PC)專(zhuān)用的中央處理器(CPU)代表廠(chǎng)商英特爾(Intel)，在營(yíng)收成長(cháng)部分已進(jìn)入平緩期，甚至有衰退的現象(圖1)。

　　近年來(lái)IC產(chǎn)業(yè)在設計、制造與封測等技術(shù)方面愈趨完整，有漸漸取代IDM的態(tài)勢;其中，Intel與Samsung皆有積極切入晶圓代工領(lǐng)域的跡象，若兩大廠(chǎng)持續投入，未來(lái)可望有機會(huì )與臺積電正面對決。

　　IC廠(chǎng)商彼此除了在設計與制程技術(shù)上競爭，成本下降優(yōu)勢亦是另一項市場(chǎng)利器，因此，18寸晶圓可能成為IC制造發(fā)展的下一個(gè)重點(diǎn)。

　　根據IEK調查，建置一座18寸晶圓廠(chǎng)(月產(chǎn)能為四萬(wàn)五千片)的經(jīng)費約為100億美元(相同條件的12寸晶圓廠(chǎng)約為30億美元)，投資金額驚人。

　　環(huán)伺全球，有能力負擔如此龐大支出的廠(chǎng)商應不超過(guò)五家，目前臺面上最可能的參與廠(chǎng)商包括臺積電、Intel與Samsung。三家晶圓大廠(chǎng)為了角逐半導體市場(chǎng)的霸主地位，不斷投入資本以進(jìn)行相關(guān)技術(shù)發(fā)展。 新電子

　　觀(guān)察圖2，前五大半導體廠(chǎng)商的資本支出，占營(yíng)收比例高出其他廠(chǎng)商甚多;為了不在半導體競爭行列中缺席，如18寸晶圓制造這樣高成本的投資，未來(lái)將會(huì )屢見(jiàn)不鮮，且更明顯集中于少數大廠(chǎng)。

　　觀(guān)察臺積電、Intel與Samsung的資本支出占營(yíng)收比例趨勢圖，可以看出在2013年時(shí)，前三大半導體廠(chǎng)商于的資本支出總額就已達320億美元(圖3)，約占全球半導體廠(chǎng)商總投資金額的50%以上。

　　而全球資本支出的集中程度顯示，全球半導體的產(chǎn)值與獲利將會(huì )集中于前幾大廠(chǎng)商，資本支出的趨勢亦是如此(圖4)，因此有助于集中資源投入18寸晶圓研發(fā)，故大廠(chǎng)投入18寸晶圓制造所需經(jīng)費可說(shuō)是已經(jīng)到位了。

　　全球半導體設備產(chǎn)業(yè)趨向資源整合

　　IC的制程技術(shù)競爭固然激烈，但制程設備研發(fā)亦是另一發(fā)展重點(diǎn)，若缺乏無(wú)適當的制程設備，縱有理想的電路設計也難以具體實(shí)現。

　　臺積電、Intel、IBM、GlobalFoundries與Samsung等大廠(chǎng)，在2011年于美國Albany成立了全球18寸晶圓推動(dòng)聯(lián)盟 (G450C)，該聯(lián)盟組成的主要目標是制定晶圓設備與材料等相關(guān)協(xié)定，對于18寸晶圓制造設備的發(fā)展而言，可說(shuō)是相當重要的組織。

　　生產(chǎn)18寸晶圓設備的研發(fā)經(jīng)費相當驚人，IEK推估設備研發(fā)支出可能高達1億美元，較12寸晶圓生產(chǎn)設備的研發(fā)經(jīng)費多出約50%。

　　對設備廠(chǎng)商而言，一旦投入18寸晶圓設備的龐大研發(fā)經(jīng)費，面對未來(lái)潛在客戶(hù)屈指可數(目前僅臺積電、Intel與Samsung表態(tài)將建造18寸晶圓廠(chǎng))，若半導體制造商未如預期予以采購，將陷入虧損窘境，故不得不謹慎評估18寸晶圓制程設備開(kāi)發(fā)的可行性(圖5)。

　　半導體設備商未來(lái)的發(fā)展，可能與IC制造商雷同，趨向資源集中，如此才會(huì )有充沛資源進(jìn)行新設備研發(fā)。

　　為此，全球第一大的半導體設備商應用材料(Applied Materials)，與第三大的東京威力科創(chuàng )(TEL)，兩者在2013年時(shí)進(jìn)行合并，市占率各別從原先的14%與11%，合并后一舉攀上25%，同時(shí)產(chǎn)品線(xiàn)幾乎沒(méi)有重疊，且各階段制程可有效配合，以降低資源浪費，可謂配合得相當完美。

　　資源集中將會(huì )擠壓競爭廠(chǎng)商的生存空間，未來(lái)設備廠(chǎng)商的產(chǎn)值與獲利亦會(huì )如IC制造商一般，集中于少數廠(chǎng)商，有利18寸晶圓制造設備的研究與發(fā)展(圖6)。觀(guān)察設備發(fā)展的技術(shù)，在產(chǎn)業(yè)演進(jìn)之下，同樣是已經(jīng)到位。

　　18寸晶圓投資巨大　僅少數業(yè)者能負擔

　　隨IC技術(shù)的演進(jìn)，不論在制程技術(shù)開(kāi)發(fā)支出，或是設備研發(fā)的投入金額，與過(guò)去相比已不可同日而語(yǔ)，增加幅度并不是線(xiàn)性，而是呈指數型上升。未來(lái)在半導體制造或是相關(guān)設備廠(chǎng)商間，可能將呈現一種大者恒大的趨勢。

　　未來(lái)生產(chǎn)18寸晶圓的相關(guān)技術(shù)與設備，其所需資金將相當龐大，且能負擔如此龐大金額的廠(chǎng)商數量急遽下降，故不論對半導體制造商或設備商而言，投入前必須更謹慎評估未來(lái)是否得以回收，否則一旦無(wú)法回收，造成的負面結果可能?chē)乐赜绊懝菊I(yíng)運。

　　目前最可能投入18寸晶圓制造的廠(chǎng)商，分別是臺積電、Intel與Samsung。這三家廠(chǎng)商的產(chǎn)值約占全球半導體總產(chǎn)值40%之多，且未來(lái)該比例仍會(huì )持續升高，資源也將趨向集中于少數廠(chǎng)商。

　　在制程設備的發(fā)展亦是如此，各家設備廠(chǎng)商為降低彼此間競爭，并減少不必要的資源浪費，近年亦紛紛展開(kāi)整并動(dòng)作，如科林研發(fā)(Lam Research)與諾發(fā)系統(Novellus)的合并案，以及2013年的Applied Materials與TEL合并案。此現象一再突顯，資源集中于少數廠(chǎng)商將成產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢。

　　因半導體產(chǎn)業(yè)的自然演進(jìn)，促使業(yè)界對資金與技術(shù)方面的集中度因此提高。著(zhù)眼當前，雖18寸晶圓方案尚無(wú)法實(shí)現，但促成建置18寸晶圓廠(chǎng)所需的技術(shù)與資金皆漸漸到位，未來(lái)發(fā)展將令人期待。