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半導(dǎo)體晶圓產(chǎn)業(yè)報(bào)告 全球晶圓產(chǎn)能分析及前景預(yù)測

2016-06-06
關(guān)鍵詞: 臺(tái)積電 IC 晶片 硅片

  IC Insights報(bào)告中其他關(guān)于12寸晶圓廠重點(diǎn)還包括:

  · 有幾座預(yù)定2013年開幕的晶圓廠延遲到了2014年;而隨著臺(tái)灣業(yè)者茂德(ProMOS)的兩座大型12寸廠在2013年關(guān)閉,導(dǎo)致營運(yùn)中的12寸晶圓廠數(shù)量在2013首度減少。

  · 截至2015年底,全球有95座量產(chǎn)級(jí)的IC廠采用12寸晶圓(有大量研發(fā)晶片廠以及少數(shù)生產(chǎn)非IC產(chǎn)品,例如CMOS影像感測器的量產(chǎn)晶圓廠,但不包括在統(tǒng)計(jì)中)。

  · 目前全球有8座12寸晶圓廠預(yù)計(jì)2017年開幕,有可能使該年度成為自2014年有9座晶圓廠開始營運(yùn)以來,第二個(gè)有最多數(shù)量晶圓廠開始營運(yùn)的年份。

  · 到2020年底,預(yù)期全球?qū)⒂性?2座的12寸晶圓廠營運(yùn),讓全球應(yīng)用于IC生產(chǎn)的12寸晶圓廠總數(shù)達(dá)到117座。而如果18寸(450mm)晶圓邁入量 產(chǎn),12寸晶圓廠的高峰數(shù)量可達(dá)達(dá)到125座左右;而營運(yùn)中8寸(200mm)量產(chǎn)晶圓廠的最高數(shù)量則是210座(在2015年12月為148座)。

  12寸晶圓廠數(shù)量持續(xù)成長

  今日的12寸晶圓廠可以很巨大,但它們以一種模組化的格式裝備;每個(gè)“模組”通常具備每月25K~45K晶圓片的產(chǎn)能,并與最接近的晶圓廠模組緊密連結(jié);臺(tái)積電(TSMC)已經(jīng)將這種模組化方案最佳化,其Fab 12、14與15等據(jù)點(diǎn)都是分階段擴(kuò)張。

  而18寸晶圓技術(shù)持續(xù)邁向量產(chǎn),盡管其步伐不慍不火;而因?yàn)槲⒂凹夹g(shù)是轉(zhuǎn)移至18寸晶圓最大的挑戰(zhàn)之一,設(shè)備業(yè)者ASML在2014年3月宣布將暫時(shí)延遲18寸晶圓設(shè)備的開發(fā),有產(chǎn)業(yè)界人士認(rèn)為這是個(gè)18寸晶圓可能永遠(yuǎn)部會(huì)發(fā)生的征兆。

  此外ASML還指出,其延遲18寸晶圓設(shè)備開發(fā)的決定是基于客戶的要求。IC Insights并不認(rèn)為這意味著18寸晶圓將胎死腹中,不過該尺寸晶圓的試產(chǎn)可能要到2019年以后才會(huì)發(fā)生,而量產(chǎn)則還要再2~3年。

  全球不同尺寸硅片市場現(xiàn)狀及發(fā)展預(yù)測

  300mm硅片也就是12英寸硅片,自2009年起成為全球硅圓片需求的主流(大于50%),預(yù)計(jì)2017 年將占硅片市場需求大于75%的份額。12寸的流片工藝是半導(dǎo)體制造中的很重要的工藝,所以我們現(xiàn)在也看到,大陸新建的晶圓代工廠,大多是12寸的工廠,其次還有一些使用二手設(shè)備的8寸的工廠,但6寸以下的新晶圓代工廠幾乎沒有。

  截止2014年,全球300mm硅片實(shí)際出片量已占各種硅片出片量的65%左右,平均約450萬片/月。2015年第1~第2季度每月平均需求量約500萬片。目前,12英寸硅片主要用于生產(chǎn)90nm-28nm及以下特征尺寸(16nm和14nm)的存儲(chǔ)器、數(shù)字電路芯片及混合信號(hào)電路芯片。

  2014年,在前十大的300mm晶圓需求廠商中,使用量最大的是三星,主要用于制作存儲(chǔ)器和邏輯芯片,第二大是美光,只做存儲(chǔ)器,第三大是Toshiba和SanDisk的公司,也基本上都是邏輯產(chǎn)品, 第四大的使用者是海力士,幾乎全是存儲(chǔ)器,而第五大使用者是臺(tái)灣的臺(tái)積電(TSMC),幾乎全部用作邏輯芯片,英特爾是第六大使用量。在前十大使用量中,臺(tái)積電,聯(lián)電(UMC),Powerchip等,12寸硅片代工和存儲(chǔ)器,華人做的很不錯(cuò)。而我們國內(nèi)對12寸硅片的需求量,也開始起來了,從半導(dǎo)體市場的需求量來看,大概從2004年開始,中國的需求量已經(jīng)超過美國成為全球半導(dǎo)體需求最大的國家,2010年左右,中國大陸半導(dǎo)體的需求量占全球的50%,2016年,基本占全球需求量的60%。

  大陸半導(dǎo)體需求量非常大,我們自己的IC(集成電路)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)量不夠,所以現(xiàn)在IC(集成電路)已經(jīng)成為中國大陸進(jìn)口額最多的單一項(xiàng)目,連續(xù)數(shù)年超過了石油的進(jìn)口額。中國作為IC(集成電路)的使用大國,生產(chǎn)卻量能不夠,過多依賴進(jìn)口,因此,目前國家成立的集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金(大基金)及地方政府成立的集成電路專項(xiàng)基金,目的就是加速集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和提升。

  在2000年左右,國內(nèi)IC(集成電路)生產(chǎn)可供應(yīng)大約6-8%的國內(nèi)需求,也就是超過90%依賴進(jìn)口。到中芯國際建立后加上其它同行,國內(nèi)整體可以供應(yīng)15%的國內(nèi)IC(集成電路)需求量。但從大概2006年至今,供應(yīng)量雖然加大了不少,但需求量也同步增加,國內(nèi)IC自我供應(yīng)的百分比依然維持在15%左右。政府也較為關(guān)心IC行業(yè)發(fā)展,希望在2025年前,國內(nèi)IC行業(yè)的自給率能夠達(dá)到至少50%。

  而集成電路制造目前基本上是12寸,而且工藝都是40nm以下,2025年左右應(yīng)該可以做到10nm甚至以下(尺寸)更先進(jìn)工藝量產(chǎn)。其中,28nm在2017-2018年將會(huì)是主力,20nm的比重增加,而16nm和14nm難度很大,量產(chǎn)的數(shù)量還不太多,但預(yù)計(jì)2019年16nm和14nm應(yīng)該會(huì)大規(guī)模量產(chǎn),28nm的產(chǎn)品工藝會(huì)轉(zhuǎn)到16nm或14nm的工藝產(chǎn)品線,28nm工藝產(chǎn)量會(huì)慢慢下降。但是由于28nm是壽命較長的技術(shù),2019年之后28nm工藝需求依然會(huì)很高,國家也因此希望加快研發(fā)并量產(chǎn)28nm的硅片(300mm大硅片),這是一個(gè)很好的機(jī)會(huì)。

  d目前的問題在于,最上游的是設(shè)計(jì)公司,這在我們國內(nèi)現(xiàn)在發(fā)展地相當(dāng)不錯(cuò),有幾家公司都可以設(shè)計(jì)到16nm、14nm;但生產(chǎn)方面,上游材料IC等級(jí)的多晶硅目前還沒有,但馬上就會(huì)有了,已經(jīng)有幾家企業(yè)在立項(xiàng)推進(jìn)。多晶硅的原材料,高純度的石英,目前已知的全世界的儲(chǔ)量,中國最多,品質(zhì)最好,但我們之前卻是將石英還原成金屬硅后低價(jià)外銷,再高價(jià)進(jìn)口多晶硅,并且石英還原成金屬硅的階段是高度污染的。好在之前太陽能產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)了國內(nèi)多晶硅產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,目前太陽能等級(jí)的多晶硅,我國的產(chǎn)量已經(jīng)是全球第一了。

  太陽能等級(jí)的多晶硅純度為99.9999%,總共6個(gè)“9”,現(xiàn)在做的好一點(diǎn)的在7-8個(gè)“9”而半導(dǎo)體等級(jí)要11個(gè)“9”,目前國內(nèi)實(shí)驗(yàn)室可以做少量的半導(dǎo)體級(jí)的,但要做幾噸單晶,目前還做不到。所以國家對此也很重視,02專項(xiàng)里就有立項(xiàng)解決半導(dǎo)體等級(jí)的多晶硅量產(chǎn)問題,預(yù)計(jì)大概在2-3年內(nèi)可以做到11個(gè)“9”的多晶硅的量產(chǎn),大致可以滿足國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈的需求。

  但是IC產(chǎn)業(yè)鏈中,多晶硅的下游環(huán)節(jié):做成IC等級(jí)的晶棒和硅片,還是目前我們國家IC產(chǎn)業(yè)鏈缺失的重要一環(huán)。

  目前,在產(chǎn)業(yè)鏈后端,國內(nèi)IC Wafer Fabrication已經(jīng)起來,封裝測試海峽兩岸已是全球第一,這方面大陸的進(jìn)展比臺(tái)灣還要快些;另外,產(chǎn)品組裝已是世界第一,例如iPhone;End-user consumers亦是全球第一。國內(nèi)IC產(chǎn)業(yè)鏈后端很強(qiáng),前端反而弱些。

  現(xiàn)在300mm半導(dǎo)體級(jí)的硅片,國內(nèi)一個(gè)月需求量約45-50萬片,而目前國內(nèi)的產(chǎn)量幾乎為零,這是產(chǎn)業(yè)鏈上最為緊缺的一環(huán)。而這一環(huán),全球日本生產(chǎn)的最多,日本信越和SUMCO,這兩家的產(chǎn)能和實(shí)際供應(yīng)量總和占全球2/3以上。300mm半導(dǎo)體級(jí)的大硅片,不僅是產(chǎn)業(yè)鏈缺失的重要一環(huán),也是國家安全戰(zhàn)略發(fā)展的需要。

  國家在2012--2013年,科技部的02專項(xiàng)中,已有大硅片方面項(xiàng)目的經(jīng)費(fèi)準(zhǔn)備,但遲遲不能發(fā)出項(xiàng)目,原因就是雖然有國內(nèi)研發(fā)機(jī)構(gòu)曾經(jīng)做過12寸大硅片,研發(fā)成功,但由于良率不高還不能量產(chǎn)。2014年,科技部02專項(xiàng)的領(lǐng)導(dǎo)也與我們溝通過,要求是不僅研發(fā)成功,更要量產(chǎn)成功。量產(chǎn)的概念不是幾千片,是每個(gè)月10萬片以上交付客戶,連續(xù)6個(gè)月交付客戶10萬片以上,才算完成項(xiàng)目。


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