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(xù)降低IC制造成本，半導(dǎo)體業(yè)界正積極開發(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)門檻過高的挑戰(zhàn);目前包括臺(tái)積電、英特爾(Intel)與三星(Samsung)等大廠皆已開始小量試產(chǎn)。

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

　　據(jù)市調(diào)機(jī)構(gòu)IC Insights統(tǒng)計(jì)，2013年臺(tái)灣的全球晶圓代工市占率已高達(dá)60.8%(純晶圓代工，如不計(jì)整合元件制造商(IDM)，則市占率為71.8%)(表1)。

　　根據(jù)工研院產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)與趨勢(shì)研究中心(IEK)統(tǒng)計(jì)，2013年臺(tái)灣晶圓代工的產(chǎn)值達(dá)到新臺(tái)幣7,592億元，已創(chuàng)下歷史新高。如此豐碩成果全要仰賴兩項(xiàng)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(tái)積電在2013年第四季法說會(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，目前眾多廠商依舊將解決方案寄望于極紫外光(Extreme Ultraviolet, EUV)設(shè)備推出，但至今尚未達(dá)到量產(chǎn)效益所需的250瓦(W)光源能量，且仍存在著許多挑戰(zhàn)。

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

　　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(xiàn)線寬微縮，在相同的單位晶圓上產(chǎn)出更多晶片以降低成本;另一種方式為透過現(xiàn)有制程技術(shù)基礎(chǔ)，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寬微縮成本而加速。

　　資金門檻過高　18寸晶圓加速產(chǎn)業(yè)整合

　　建置18寸晶圓廠，無論是晶片制造或設(shè)備供應(yīng)都須投入龐大成本，但足以負(fù)擔(dān)此研發(fā)支出的廠商卻寥寥可數(shù)，因此驅(qū)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(shè)備供應(yīng)商兩方面，說明在18寸晶圓開發(fā)潮流下，半導(dǎo)體廠商未來的發(fā)展趨勢(shì)。

　　[@B]高成本晶圓投資將集中于大型廠商[@C] 高成本晶圓投資將集中于大型廠商

　　2013 年，前三大半導(dǎo)體廠商占全球半導(dǎo)體總產(chǎn)值約40%;其中，又以晶圓代工的代表臺(tái)積電表現(xiàn)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)專用的中央處理器(CPU)代表廠商英特爾(Intel)，在營收成長(zhǎng)部分已進(jìn)入平緩期，甚至有衰退的現(xiàn)象(圖1)。

　　近年來IC產(chǎn)業(yè)在設(shè)計(jì)、制造與封測(cè)等技術(shù)方面愈趨完整，有漸漸取代IDM的態(tài)勢(shì);其中，Intel與Samsung皆有積極切入晶圓代工領(lǐng)域的跡象，若兩大廠持續(xù)投入，未來可望有機(jī)會(huì)與臺(tái)積電正面對(duì)決。

　　IC廠商彼此除了在設(shè)計(jì)與制程技術(shù)上競(jìng)爭(zhēng)，成本下降優(yōu)勢(shì)亦是另一項(xiàng)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(jù)IEK調(diào)查，建置一座18寸晶圓廠(月產(chǎn)能為四萬五千片)的經(jīng)費(fèi)約為100億美元(相同條件的12寸晶圓廠約為30億美元)，投資金額驚人。

　　環(huán)伺全球，有能力負(fù)擔(dān)如此龐大支出的廠商應(yīng)不超過五家，目前臺(tái)面上最可能的參與廠商包括臺(tái)積電、Intel與Samsung。三家晶圓大廠為了角逐半導(dǎo)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

　　觀察圖2，前五大半導(dǎo)體廠商的資本支出，占營收比例高出其他廠商甚多;為了不在半導(dǎo)體競(jìng)爭(zhēng)行列中缺席，如18寸晶圓制造這樣高成本的投資，未來將會(huì)屢見不鮮，且更明顯集中于少數(shù)大廠。

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

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

　　全球半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)趨向資源整合

　　IC的制程技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)固然激烈，但制程設(shè)備研發(fā)亦是另一發(fā)展重點(diǎn)，若缺乏無適當(dāng)?shù)闹瞥淘O(shè)備，縱有理想的電路設(shè)計(jì)也難以具體實(shí)現(xiàn)。

　　臺(tái)積電、Intel、IBM、GlobalFoundries與Samsung等大廠，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(biāo)是制定晶圓設(shè)備與材料等相關(guān)協(xié)定，對(duì)于18寸晶圓制造設(shè)備的發(fā)展而言，可說是相當(dāng)重要的組織。

　　生產(chǎn)18寸晶圓設(shè)備的研發(fā)經(jīng)費(fèi)相當(dāng)驚人，IEK推估設(shè)備研發(fā)支出可能高達(dá)1億美元，較12寸晶圓生產(chǎn)設(shè)備的研發(fā)經(jīng)費(fèi)多出約50%。

　　對(duì)設(shè)備廠商而言，一旦投入18寸晶圓設(shè)備的龐大研發(fā)經(jīng)費(fèi)，面對(duì)未來潛在客戶屈指可數(shù)(目前僅臺(tái)積電、Intel與Samsung表態(tài)將建造18寸晶圓廠)，若半導(dǎo)體制造商未如預(yù)期予以采購，將陷入虧損窘境，故不得不謹(jǐn)慎評(píng)估18寸晶圓制程設(shè)備開發(fā)的可行性(圖5)。

　　半導(dǎo)體設(shè)備商未來的發(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(shè)備研發(fā)。

　　為此，全球第一大的半導(dǎo)體設(shè)備商應(yīng)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)品線幾乎沒有重疊，且各階段制程可有效配合，以降低資源浪費(fèi)，可謂配合得相當(dāng)完美。

　　資源集中將會(huì)擠壓競(jìng)爭(zhēng)廠商的生存空間，未來設(shè)備廠商的產(chǎn)值與獲利亦會(huì)如IC制造商一般，集中于少數(shù)廠商，有利18寸晶圓制造設(shè)備的研究與發(fā)展(圖6)。觀察設(shè)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(shù)業(yè)者能負(fù)擔(dān)

　　隨IC技術(shù)的演進(jìn)，不論在制程技術(shù)開發(fā)支出，或是設(shè)備研發(fā)的投入金額，與過去相比已不可同日而語，增加幅度并不是線性，而是呈指數(shù)型上升。未來在半導(dǎo)體制造或是相關(guān)設(shè)備廠商間，可能將呈現(xiàn)一種大者恒大的趨勢(shì)。

　　未來生產(chǎn)18寸晶圓的相關(guān)技術(shù)與設(shè)備，其所需資金將相當(dāng)龐大，且能負(fù)擔(dān)如此龐大金額的廠商數(shù)量急遽下降，故不論對(duì)半導(dǎo)體制造商或設(shè)備商而言，投入前必須更謹(jǐn)慎評(píng)估未來是否得以回收，否則一旦無法回收，造成的負(fù)面結(jié)果可能嚴(yán)重影響公司正常營運(yùn)。

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

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

　　因半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的自然演進(jìn)，促使業(yè)界對(duì)資金與技術(shù)方面的集中度因此提高。著眼當(dāng)前，雖18寸晶圓方案尚無法實(shí)現(xiàn)，但促成建置18寸晶圓廠所需的技術(shù)與資金皆漸漸到位，未來發(fā)展將令人期待。