8英寸大势已去,12英寸晶圆厂爆裂无声

半导体产业纵横
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2021年,多家12英寸晶圆厂动工,多家大厂重金投资。根据SEMI提供的数据,12英寸晶圆厂的数量预计将从2020年的129个增加到2022年的149个。

中国晶圆厂的建设也在不断增长,2021年我国宣布新增28个晶圆厂建设计划,投资金额达约1500亿元,其中有7座均是12英寸晶圆厂。

中芯国际在2021年12月,以底价2010万在深圳拿下34703.84平米的土地,建设12英寸晶圆厂,此外,中芯国际两座晶圆厂在建,同时,国内华润微、中欣晶圆、赛维电子均在建设12英寸晶圆厂。

12英寸晶圆厂正在疯狂扩张。

8英寸大势已去

全球晶圆厂在2015年-2019年扩产不足,尤其是成熟制程。当时,台积电采取折旧策略,在设备折旧完成后即对成熟制程降价以打击竞争对手,导致8英寸晶圆的成熟制程利润有限。因此,晶圆产能整体呈现出由8英寸向12英寸转移趋势。

根据IC Insights统计,2009年-2019年,全球一共关闭了100座晶圆代工厂,其中8英寸晶圆厂为24座,占比24%,6英寸晶圆厂为42座,占比42%。

目前8英寸晶圆生产设备主要来自二手市场,价格昂贵且数量少,如蚀刻机、光刻机、测量设备,设备的稀缺同样钳制着8英寸晶圆产能的释放。8英寸晶圆通常对应90nm以上制程,在这些制程下生产的功率器件、CIS、PMIC、RF、指纹芯片以及NOR Flash等产品产能被明显限制。

12英寸和8英寸差别在哪里?

集成电路的发展有两条技术主线,一条是晶圆尺寸的扩大,一条是芯片制程技术的提升。从6英寸到8英寸、从8英寸到12英寸,晶圆尺寸的增大能够有效降低成本。

硅片尺寸越大,单个硅片上可制造的芯片数量就越多,单位芯片的成本随之降低。12英寸晶圆较8英寸晶圆相比,其面积上提升约2.23倍,就单硅片产出来看,8英寸晶圆产出芯片88块,而12英寸晶圆产出芯片则达到232块。

另外随着制程的不断缩小,芯片制造工艺对硅片缺陷密度与缺陷尺寸的容忍度也在不断降低。由于硅片边缘部分存在不平整和大量缺陷,在使用晶圆制造器件时,实际可以利用的是中间部分,由于边缘芯片减少,使用12英寸晶圆的产品成品率将上升。

下游的终端应用不同,对于不同尺寸硅片的需求也有所差异。

8英寸下游应用以工业、手机和汽车为主,其中工业占比25%,手机占比19%,汽车占比18%,主要包括功率器件、电源管理芯片、非易失性存储器、MEMS、显示驱动芯片与指纹识别芯片等。

先进制程工艺主要在 12 英寸 Fab 厂进行生产,生产存储、GPU、CPU等高端逻辑芯片,其下游应用以手机、PC、服务器为主,其中手机应用占比34%,PC/服务器占比21%。

中国大爆发

根据 SUMCO 发布的全球 12 英寸晶圆需求预测数据,2021 年全球 12 英寸晶圆需求将达到每年720 万片,到 2025 年将达每月 910 万片。

目前晶圆代工厂的扩建有两种方式,分别是新建厂房扩产(Green Field)和使用当前厂房增加生产设备(Brown Field)。两者的区别是,前者从新建到投产时间为2-3年,后者可以快速进行部署并投产。

在全球晶圆厂不断扩张的同时,中国的12英寸也在布局。

中芯国际一年三座12英寸厂

作为中国最大的晶圆厂,中芯国际2021年猛砸超过千亿元,计划建设3座12英寸晶圆厂。

去年2月,中芯京城12英寸项目在北京开始建设,中芯国际与国际集成电路产业投资基金联合建设该项目。项目总投资约为497亿元,分两期建设,一期项目计划于2024年完工,建设规模约为24万平方米,包含FAB3P1生产厂房及配套建筑、构筑物等,建成后将达成每月约10万片12英寸晶圆产能。

在9月,中国国际在上海临港自贸区规划兴建12 吋28 纳米制程晶圆厂,计划预计花费570亿元,最高月产能达到10万片,是目前国内最大的单体晶圆厂。

此外,中芯国际也与深圳政府以建议出资的方式,出资约153亿元人民币,在深圳建设12英寸晶圆厂。目标锁定驱动芯片和电源管理芯片,规划月产能为4万片,预计2022年开始生产。

赛微电子拟51亿投建12英寸MEMS制造线

在今年,1月4号晚间,赛微电子发布公告,拟在合肥高新区建设12英寸MEMS制造线项目。预计总投资为51亿元,建成后月产能为2万片,满产可实现年收入约30亿元。

华润微12英寸先进功率半导体

今年6月,华润微计划投资75.5亿元,将在重庆建设12英寸功率半导体晶圆生产线,主要生产中高端功率半导体并配套建设12英寸外延及薄片工艺能力。该项目预计2022年建成,建成后可形成月产3万片的晶圆生产能力。

闻泰科技

2021年1月初,闻泰科技全资子公司安世半导体面对激增的半导体材料需求,宣布扩建位于上海临港的12英寸晶圆厂,将于2022年7月投产,产能预计将达到每年40万片,产值达每年33亿元。

至纯科技

2021年7月,至微项目正式量产,是国内首个最先量产的12英寸晶圆厂。合肥至微项目总投资近10亿元,该项目全面达产后,可形成每年168万片晶圆再生及120万件零部件清洗能力,满产后年产值可超过6亿元。

士兰微

去年,5月11日晚间,士兰微启动了第一条12英寸芯片生产线,新增年产24万片12英寸高压集成电路和功率器件芯片技术提升及扩产项目。

在士兰集科现有的12英寸集成电路芯片厂房内,通过增加生产设备,配套动力及辅助设备设施建设,以及净化车间装修等,实现新增年产24万片12英寸高压集成电路和功率器件芯片生产能力。该项目总投资为20亿元,实施周期为2年。

安徽富乐德长江半导体

2021年9月17日,安徽铜陵的富乐德长江12英寸再生晶圆项目宣布正式量产,项目总投资10亿元,全部建成达产后,预计可达月产能20万片,预计可实现年销售收入3.7亿元。

晶芯半导体

2021年9月,晶芯半导体12英寸晶圆再生项目一期已于今年6月全面投产,目前正持续拉升产能,冲刺明年上半年达到每月10万片的规模。

晶芯半导体项目总投资23.13亿元,一期投资6亿元,建成后计有4条12英寸晶圆再生生产线,项目全部建成达产后,月产能将达40万片,营业收入可达10.08亿元,年税收1.43亿元。

半导体未来扑朔迷离

2022年开年,晶圆厂产能仍是满载的状态,台积电、联电等多家厂商均已早早提出Q1涨价计划;ASML柏林工厂发生火灾,公司评估结果表示,柏林工厂EUV微影设备的零件生产区域影响严重;7日,华虹三厂发生电站爆炸,工厂停工三小时。

2022年已经到来,火灾、爆炸、涨价,半导体行业的未来扑朔迷离,12英寸晶圆厂也在其中爆裂无声。

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