由于全球晶圓代工產(chǎn)能供給吃緊,，業(yè)界陸續(xù)出現(xiàn)將原本用8英寸晶圓生產(chǎn)的芯片，通過更改制程設計,，升級到12英寸晶圓廠生產(chǎn)，以緩解產(chǎn)能吃緊壓力,。
本周,，8英寸晶圓代工大廠世界先進董事長暨總經(jīng)理方略表示，目前8英寸晶圓設備愈來愈難取得,，若想持續(xù)擴充產(chǎn)能,，就要考慮向12英寸晶圓廠轉換。
8英寸晶圓代工產(chǎn)能自2018年開始吃緊,，至今仍未看到緩解跡象,，甚至越來越嚴峻，世界先進,、聯(lián)電已相繼證實漲價消息,，并表示訂單將滿到2022年。過去,，8英寸晶圓代工被視為落后,、老舊的產(chǎn)線，現(xiàn)在卻能讓客戶不惜捧著現(xiàn)金加價,，也要搶到8 英寸產(chǎn)能,。
今年早些時候，業(yè)界傳出,，有一批0.13微米的8英寸晶圓產(chǎn)能競標,，最終以每片1000美元中標，遠超乎市場行情,。臺積電8英寸晶圓產(chǎn)能報價大約600~800美元,，世界先進約為400~600美元。這波缺貨主要是以車用半導體,、MCU,、電源管理IC、面板驅動IC為主,。
為何8英寸市場如此緊俏,？
全球8英寸晶圓廠數(shù)量在2007年達到高峰,，之后許多廠房陸續(xù)關閉或轉型成12英寸廠。據(jù)集邦科技（TrendForce）統(tǒng)計,，以目前全球前十大晶圓代工廠來看,，8英寸晶圓廠共有40座，有33座在亞洲,，其中,，中國臺灣15座，中國大陸7座,，就廠商來看,，聯(lián)電數(shù)量最多，在兩岸布局了8座8英寸晶圓廠,。
2018年的8英寸晶圓漲價潮,，有一大部分原因在于IDM廠擴大分立器件訂單，以及應對硅片漲價,。而2020年以來的這波漲價,，主要是由“宅經(jīng)濟”、5G,，以及貿(mào)易戰(zhàn)下廠商積極備料引發(fā)的,。
例如，5G手機所需要的半導體含量較4G高出許多,，部分芯片用量更是倍增,，例如電源管理IC在4G時代只需要1-2顆，而5G用量增至3~4顆,；此外,，多鏡頭潮流、指紋辨識傳感器被大量導入手機,，激發(fā)出更多需求,，而這些芯片主要采用8英寸晶圓生產(chǎn)。
另外,，大部分模擬,、分立器件市場由IDM大廠把持，如英飛凌,、德州儀器（TI）等,，但因產(chǎn)能有限，這些IDM通常會將訂單外包給晶圓代工廠代工,，同時,，在從6英寸轉向8英寸過程中，部分IDM的主要產(chǎn)能專注于12英寸線，沒有額外增添8英寸線,，這樣就不得不將8英寸產(chǎn)品外包。因此,，大部分IDM擴產(chǎn)幅度比需求增長幅度低,，外包的比例會越來越高，這樣就加劇了晶圓代工廠訂單供不應求的局面,。
盡管許多芯片仍需要采用8英寸晶圓生產(chǎn),，以達到最適的成本效益，但是,，12英寸仍是現(xiàn)今主流的晶圓尺寸,，目前，不少設備商皆已停止生產(chǎn)8英寸晶圓加工設備,，這也是8英寸廠難以擴充產(chǎn)能的原因之一,。
近些年，越來越多的廠商表態(tài)不會自建新的8英寸廠,，主要原因在于投資一座8英寸廠約需要10億美金,，而其他競爭對手的8英寸廠多已折舊完畢，現(xiàn)在蓋新廠并不具成本優(yōu)勢,，多通過并購,、購買二手設備、提高生產(chǎn)效率等方式擴產(chǎn),。
二手設備也是一大難題,，近幾年，全球二手8英寸晶圓設備需求旺盛,，開價也很高,，不過，因為8英寸設備多已老舊,，符合采購條件的數(shù)量較少,。對晶圓代工廠來說，合適的二手設備可遇不可求,，因此更常見的作法是在現(xiàn)有設備上增添新應用技術,，以優(yōu)化制程，或通過生產(chǎn)管理來提升效率與產(chǎn)能,。
并購方面,，除臺積電已明確指出不會買8英寸廠外，聯(lián)電,、世界皆表態(tài)會努力尋廠,、伺機并購。以世界先進為例，近些年,，該公司陸續(xù)買下兩座8英寸晶圓廠,，分別是2014年入手南亞科在桃園的8英寸晶圓廠，2020年初又以2.36億美元并購格芯位于新加坡的3E 8英寸廠,。
向12英寸晶圓過渡
2008到2016年期間,，總共有15座晶圓廠從8英寸轉型為12英寸的。與8英寸晶圓相比,，12英寸的體現(xiàn)出了明顯優(yōu)勢,。
兩種尺寸的晶圓表面積的大小不同，以相同的良率標準做假設,，一片12英寸晶圓可以生產(chǎn)約200多顆IC,，是8英寸的兩倍，在生產(chǎn)成本不需大幅提高的情況下,，比較符合成本效益,。但也因為一片12英寸晶圓產(chǎn)出的IC數(shù)量比較多，對應到終端需求,，要有足夠的量支撐,，這也是很多廠商會停留在8英寸的原因，特別是中小規(guī)模IC設計廠商,，需要的芯片數(shù)量有限,，12英寸晶圓不經(jīng)濟。
按芯片類型劃分,，電源管理IC,、驅動IC、指紋辨識IC,、CMOS圖像傳感器（CIS）,、MOSFET、功率器件等主要采用8英寸晶圓,，而12英寸生產(chǎn)的多為90nm制程以下,，需要高效能、高速運算的芯片,，如CPU,、GPU、手機AP及網(wǎng)通芯片,。
早些年,，大部分6英寸硅晶圓生產(chǎn)線都已經(jīng)轉向了8英寸的，然而,，受制于成本和性能等因素,，8英寸線轉向12英寸產(chǎn)線較為困難,，主要體現(xiàn)在：12英寸晶圓廠進入門檻高，參與廠家數(shù)量較少,，根據(jù)中芯國際新建上海12英寸晶圓廠投資金額數(shù)量可知,，12英寸廠對代工企業(yè)廠房潔凈室清潔度及設備的精密度要求很高，初期投資及后續(xù)研發(fā)投入巨大,，要達到百億美元級別才能具備市場競爭力,。因此，盡管12英寸晶圓市場高速增長,，但直接參與競爭的企業(yè)數(shù)量依然是少數(shù)。
另外,，代表先進制程的12英寸晶圓廠生產(chǎn)的產(chǎn)品主要是精密制程的芯片,，留給65nm及以上制程的空間并不多，12英寸廠的投資金額巨大也導致代工費用高昂,，而這是對價格敏感的成熟制程產(chǎn)品所不希望看到的,。同時，制程尺寸的微縮,，會導致漏電的增加,，因此，電池供電類應用通常會選擇8英寸產(chǎn)線,，另外,，MEMS傳感器、LED等產(chǎn)品,，采用8英寸晶圓更具優(yōu)勢,。
也正是因為如此，8英寸晶圓廠具有相當長的生命周期,。特別是由于市場對PMIC,、顯示驅動IC，CIS,，MCU,，MEMS和其它特征尺寸>90nm制程工藝技術的器件的強勁需求，晶圓代工廠從中受益頗多,。這些器件是許多物聯(lián)網(wǎng)應用的關鍵組件,，物聯(lián)網(wǎng)為8英寸晶圓廠注入了新的活力。
不過,，近些年,，隨著市場對存儲和邏輯芯片需求的增加，特別是14nm及更先進制程的普及,，市場對12英寸晶圓的需求日益迫切,，這方面的成本效率越發(fā)突出,。因此，8英寸向12英寸晶圓轉型的速度開始加快,。
來自IC Insights的統(tǒng)計和預測顯示,，2018-2021年間，全球范圍內可量產(chǎn)的12英寸晶圓廠每年都會增加,，到2021年,，將達到123家，而這一數(shù)字在2016年為98家,，基本上所有新建設的晶圓廠都將用來生產(chǎn)目前急缺的DRAM,、閃存，或者增強現(xiàn)有的代工能力,。截至2016年底,，12英寸晶圓貢獻了全球IC晶圓廠產(chǎn)能的63.6%，預計到2021年底這一數(shù)字將達到71.2%,。
不只是在存儲和邏輯芯片方面,，模擬和模數(shù)混合芯片廠商也越來越多地向12英寸產(chǎn)線轉移，典型代表就是德州儀器（TI）和ADI,。
近些年,，TI一直在穩(wěn)步提升其12英寸晶圓模擬芯片的產(chǎn)量，以削減成本并提高生產(chǎn)效率,。TI表示,，12英寸晶圓廠的產(chǎn)量比競爭對手使用的8英寸工藝生產(chǎn)的芯片便宜40％。此外,，對于模擬用途,，12英寸晶圓廠的投資回報率可能更高，因為它可以使用20到30年,。
不過,，鑒于當下8英寸晶圓產(chǎn)能的短缺，8英寸向12英寸轉移的腳步可能再次放緩,。
結語
總體來看,，8英寸晶圓代工供需不平衡的狀況短期內難以緩解，產(chǎn)能吃緊的狀況將延續(xù)到2022年,。不過,，仍有一些變數(shù)需要關注，包括終端需求,、重復下單（overbooking）與國際政經(jīng)局勢變化等,。因此，雖然8英寸晶圓向12英寸轉換的大方向逐漸明朗,，但前進的腳步和節(jié)奏將受到多種因素的制約和影響,，恐怕會緩慢前行,。
