從全民煉鋼到全民半導(dǎo)體 晶圓廠與硅晶圓我們是否都需要？

　　當(dāng)前，中國半導(dǎo)體市場規(guī)模已超過北美市場，成為半導(dǎo)體市場規(guī)模最大的地區(qū)。2016年我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)銷售額為6378億元人民幣，實現(xiàn)了14.77%的增長率;我國半導(dǎo)體市場需求規(guī)模也從2008年的6896億元人民幣增長至2016年的13859.4億元。中國半導(dǎo)體市場規(guī)模的飛速發(fā)展，帶來的是強烈的市場需求。預(yù)計2018年，我國半導(dǎo)體市場需求規(guī)模將達到15940.3億元人民幣。

　　巨大的需求帶來中國大陸晶圓制造“建廠潮”。緊跟國際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移趨勢，國內(nèi)外眾多晶圓制造商選擇在中國大陸投資擴產(chǎn)。SEMI數(shù)據(jù)顯示，中國晶圓廠建設(shè)支出2017年將達到60億美元，2018年將達到66億美元。過去兩年間，全球新建17座12寸晶圓制造廠，其中有10座位于中國大陸;從2017年到2020年，預(yù)計全球新增半導(dǎo)體產(chǎn)線62條，這62條產(chǎn)線中有26條位于中國大陸，占總數(shù)的42%。預(yù)計2018年投產(chǎn)的新建12寸廠有計劃月產(chǎn)能7萬片的中芯國際(上海)、計劃月產(chǎn)能8.5萬片的格芯(成都)和計劃初期月產(chǎn)2萬片晶圓的臺積電(南京)等。

　　建廠潮還未停止。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(shè)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(dǎo)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(yīng)用研發(fā)與制造產(chǎn)業(yè)化等七個項目，并于12月26日開工。

　　12月18日，廈門海滄與杭州士蘭微在廈門共同簽署戰(zhàn)略合作框架協(xié)議。按協(xié)議約定，項目總投資220億元，規(guī)劃建設(shè)兩條12英寸特色工藝芯片生產(chǎn)線及一條先進化合物半導(dǎo)體器件生產(chǎn)線。12月26日，廣州粵芯半導(dǎo)體項目動工，項目總投資約70億元，月產(chǎn)3萬片12英寸晶圓芯片，達產(chǎn)后銷售收入100億元，帶動上下游企業(yè)形成1000億元產(chǎn)值，預(yù)計2019年上半年建成投產(chǎn)。

　　更多的新晶圓廠意味著在未來幾年將會有新一輪的晶圓設(shè)備投資。不僅如此，晶圓代工領(lǐng)域可以說是一個技術(shù)與資金雙密集的產(chǎn)業(yè)，建造一條12寸產(chǎn)線的投資高達幾十億美元。根據(jù)集邦咨詢調(diào)查顯示，以一座初期月產(chǎn)能約10k的28nm新晶圓廠為例，其折舊成本占整體營收約為49%，相對于一線晶圓代工廠折舊成本占比約23.6%，以及二線廠的25%，新廠折舊成本高出近一倍。而間接人員成本方面，由于新廠的關(guān)鍵技術(shù)人力不足，必須仰賴至少高于市場行情2~3倍的薪資吸引專業(yè)技術(shù)人才，藉此提升客戶關(guān)系及縮短產(chǎn)品量產(chǎn)的學(xué)習(xí)曲線，集邦咨詢估算，新廠的間接人員成本比重達34%，遠高于一線廠與二線廠的10.2%與17.5%。

　　投資規(guī)模如此之大，如雨后春筍般不斷躥出的晶圓廠引發(fā)了業(yè)界的擔(dān)心：現(xiàn)有的廠的產(chǎn)能利用率都開始走低，甚至過剩，又拿什么來填這些新廠的產(chǎn)能?芯謀研究分析師顧文軍評論說，國際12寸廠的產(chǎn)線利用率現(xiàn)在都開始走低了，也就是說現(xiàn)在12寸Fab產(chǎn)能已經(jīng)開始走低了，現(xiàn)在12寸產(chǎn)能已經(jīng)開始過剩，國際上幾家12吋Foundry產(chǎn)能利用率已經(jīng)開始走低，國內(nèi)更是集中在低端靠低價廝殺，怎么還有那么多人愿意做Foundry?從全民煉鋼到全民半導(dǎo)體，過猶不及，各地政府或許應(yīng)該審慎思考自己地區(qū)是否適合發(fā)展半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)了。

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

　　與晶圓廠相對應(yīng)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(jù)IC Insights數(shù)據(jù)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1711.4萬片/月，其中中國大陸產(chǎn)能全球市場占有率為10.8%;預(yù)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1942萬片/月和2130萬片/月，預(yù)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%增長至2020年的19.2%。預(yù)計到2020年，大陸晶圓制造產(chǎn)能將達到405萬片/月。在巨大的市場需求推動下，迸發(fā)了今年硅晶圓價格的持續(xù)上漲及供不應(yīng)求。

　　全球硅晶圓需求 (2016~2020F, SUMCO)

　　助推硅晶圓漲勢的另一個原因是過去十年來硅晶圓市場需求穩(wěn)定增長。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%。但來自終端需求成長，帶動硅晶圓需求量每年約成長5~7%，故整體硅片面積每年呈3~5%的成長。供應(yīng)商基本沒有擴充產(chǎn)能，今年需求一下子爆發(fā)，自然沒有充足產(chǎn)能可以應(yīng)對。據(jù)DIGITIMES的數(shù)據(jù)，自2006年至2016年上半，半導(dǎo)體硅晶圓產(chǎn)業(yè)歷經(jīng)長達10年的供給過剩，大多數(shù)硅晶圓供貨商獲利不佳，使得近年來供給面端動作相當(dāng)保守，導(dǎo)致2017年起12寸及8寸硅晶圓陸續(xù)出現(xiàn)供給吃緊狀態(tài)，估計2017年第4季12寸硅晶圓平均售價可望較2016年同期成長20~30%，2018年第4季較2017年同期將再成長20~30%。

　　在硅晶圓領(lǐng)域，產(chǎn)業(yè)聚集效應(yīng)也非常明顯。目前全球硅晶圓廠商以日本、臺灣、德國等五大廠商為主，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(yīng)商囊括約98%的市場份額。而在1998年的時候，全球還有超過25家供應(yīng)商。如今五大廠產(chǎn)能已滿載，但業(yè)界估計全球12寸硅晶圓單月潛在需求量達600萬片以上。

　　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23.3萬片。目前大陸對8寸月需求量約80萬片，預(yù)估2020年將達到750萬~800萬片。12寸硅晶圓則幾乎全數(shù)依賴進口，因為自制能力仍不足，目前大陸的月需求為50萬片，預(yù)計2018年月需求達110萬~130萬片。

　　在缺貨漲價常態(tài)下，占市場領(lǐng)導(dǎo)地位的晶圓廠紛紛搶下硅晶圓產(chǎn)能，而硅晶圓供應(yīng)商也是優(yōu)先保證這些大客戶。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(yīng)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協(xié)商未來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。

　　對于大陸客戶未來3年開出的新產(chǎn)能，硅晶圓廠要求價格從135美元起跳來談，且要求先付一大筆保證金，除了對大陸半導(dǎo)體廠拉高買賣門檻，更對于其他半導(dǎo)體廠建立報價底線，若不肯接受110~120美元價格，很多陸廠愿意付更高價格包下產(chǎn)能。這樣一個供不應(yīng)求并且寡頭壟斷的硅片市場， 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(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的意義就是上游(原材料端)的自主可控。

　　中國硅晶圓廠投資情況

　　與晶圓代工不同的是，蓋一座新硅晶圓廠產(chǎn)能至少要10萬片，而成本需4~5億美金，硅晶圓樣品出來后，后續(xù)還需晶圓廠、封測廠等下游產(chǎn)業(yè)鏈測試認證。蓋廠加認證，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寸也會是廠商考量重點。

　　據(jù)集微網(wǎng)不完全統(tǒng)計，目前國內(nèi)至少已有9個硅片項目，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(qū)項目等。合計投資規(guī)模超520億元人民幣，正在規(guī)劃中的12寸硅片月產(chǎn)能已經(jīng)達到120萬片，遠期看可緩解硅片缺貨的問題，預(yù)計未來大硅片行業(yè)未來幾年仍將會有新玩家加入。

　　國內(nèi)外半導(dǎo)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)線的月產(chǎn)能共計70萬片/月，興建中的產(chǎn)能為26.5萬片/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42萬片/月，預(yù)計到2018年總需求為109萬片/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(dǎo)體預(yù)計完成第一期產(chǎn)品投產(chǎn)，計劃月產(chǎn)15萬片，到2020年第二期產(chǎn)品投產(chǎn)，計劃月產(chǎn)30萬片，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180萬片8英寸半導(dǎo)體硅拋光片項目6日在銀川市經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)投產(chǎn)。此項目研發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的40—28nm和16nm制程8英寸半導(dǎo)體拋光片制造技術(shù)，并為下一階段12英寸半導(dǎo)體拋光硅片制造技術(shù)研發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

　　9月，F(xiàn)errotec(中國)公司與杭州大江東產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)簽署投資協(xié)議，建設(shè)月產(chǎn)30萬片8英寸半導(dǎo)體硅拋光片項目和月產(chǎn)20萬片12英寸半導(dǎo)體硅拋光片項目(杭州中芯晶圓大硅片項目)，總投資60億元。計劃通過新投資項目的實施，形成8英寸和12英寸半導(dǎo)體大尺寸硅片的規(guī)模化生產(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(shè)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(qū)與北京芯動能公司、北京奕斯偉公司三方共同投資，項目總投資超過100億元。其中北京芯動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，未來有望打破半導(dǎo)體硅片產(chǎn)業(yè)完全依靠進口的局面。

　　雖然硅晶圓廠投資規(guī)模沒有晶圓廠那么大，也有擔(dān)心這些項目達產(chǎn)是否會造成市場供應(yīng)過剩，從而導(dǎo)致硅晶圓價格雪崩?

　　對此，業(yè)內(nèi)人士表示，如果上述項目都能實現(xiàn)量產(chǎn)目標(biāo)，8英寸硅片確實會出現(xiàn)產(chǎn)能過剩;但由于需求持續(xù)增加及工藝復(fù)雜，能量產(chǎn)12英寸硅片的廠家不會太多，預(yù)計在該領(lǐng)域不會出現(xiàn)產(chǎn)能過剩。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)難點就是長晶技術(shù)。

　　目前，輕摻硅片市場占比約70%，對晶體的缺陷和金屬雜質(zhì)含量非常敏感，只有全球前四的廠家才有量產(chǎn)技術(shù)。比如韓國LG現(xiàn)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、上海新昇真正開始走上生產(chǎn)12英寸大硅片的技術(shù)道路。