 市場(chǎng)研究機構ICInsights近日公布了最新的2016~2020年全球晶圓產(chǎn)能報告，顯示全球營(yíng)運中的12寸(300mm)晶圓廠(chǎng)數量持續成長(cháng)，預期在2016年可達到100座。
ICInsights報告中其他關(guān)于12寸晶圓廠(chǎng)重點(diǎn)還包括：
有幾座預定2013年開(kāi)幕的晶圓廠(chǎng)延遲到了2014年;而隨著(zhù)臺灣業(yè)者茂德(ProMOS)的兩座大型12寸廠(chǎng)在2013年關(guān)閉，導致?tīng)I運中的12寸晶圓廠(chǎng)數量在2013首度減少。
截至2015年底，全球有95座量產(chǎn)級的IC廠(chǎng)采用12寸晶圓(有大量研發(fā)晶片廠(chǎng)以及少數生產(chǎn)非IC產(chǎn)品，例如CMOS影像感測器的量產(chǎn)晶圓廠(chǎng)，但不包括在統計中)。
目前全球有8座12寸晶圓廠(chǎng)預計2017年開(kāi)幕，有可能使該年度成為自2014年有9座晶圓廠(chǎng)開(kāi)始營(yíng)運以來(lái)，第二個(gè)有最多數量晶圓廠(chǎng)開(kāi)始營(yíng)運的年份。
到2020年底，預期全球將有再22座的12寸晶圓廠(chǎng)營(yíng)運，讓全球應用于IC生產(chǎn)的12寸晶圓廠(chǎng)總數達到117座。而如果18寸(450mm)晶圓邁入量產(chǎn)，12寸晶圓廠(chǎng)的高峰數量可達達到125座左右;而營(yíng)運中8寸(200mm)量產(chǎn)晶圓廠(chǎng)的最高數量則是210座(在2015年12月為148座)。
12寸晶圓廠(chǎng)數量持續成長(cháng)
今日的12寸晶圓廠(chǎng)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(chǎng)模組緊密連結;臺積電(TSMC)已經(jīng)將這種模組化方案最佳化，其Fab12、14與15等據點(diǎn)都是分階段擴張。
而18寸晶圓技術(shù)持續邁向量產(chǎn)，盡管其步伐不慍不火;而因為微影技術(shù)是轉移至18寸晶圓最大的挑戰之一，設備業(yè)者ASML在2014年3月宣布將暫時(shí)延遲18寸晶圓設備的開(kāi)發(fā)，有產(chǎn)業(yè)界人士認為這是個(gè)18寸晶圓可能永遠部會(huì )發(fā)生的征兆。
此外ASML還指出，其延遲18寸晶圓設備開(kāi)發(fā)的決定是基于客戶(hù)的要求。ICInsights并不認為這意味著(zhù)18寸晶圓將胎死腹中，不過(guò)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(chǎng)現狀及發(fā)展預測
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%)，預計2017年將占硅片市場(chǎng)需求大于75%的份額。12寸的流片工藝是半導體制造中的很重要的工藝，所以我們現在也看到，大陸新建的晶圓代工廠(chǎng)，大多是12寸的工廠(chǎng)，其次還有一些使用二手設備的8寸的工廠(chǎng)，但6寸以下的新晶圓代工廠(chǎng)幾乎沒(méi)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(wàn)片/月。2015年第1～第2季度每月平均需求量約500萬(wàn)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)的存儲器、數字電路芯片及混合信號電路芯片。
2014年，在前十大的300mm晶圓需求廠(chǎng)商中，使用量最大的是三星，主要用于制作存儲器和邏輯芯片，第二大是美光，只做存儲器，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，幾乎全是存儲器，而第五大使用者是臺灣的臺積電(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，臺積電，聯(lián)電(UMC)，Powerchip等，12寸硅片代工和存儲器，華人做的很不錯。而我們國內對12寸硅片的需求量，也開(kāi)始起來(lái)了，從半導體市場(chǎng)的需求量來(lái)看，大概從2004年開(kāi)始，中國的需求量已經(jīng)超過(guò)美國成為全球半導體需求最大的國家，2010年左右，中國大陸半導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)口額最多的單一項目，連續數年超過(guò)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(guò)多依賴(lài)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(zhuān)項基金，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IC(集成電路)生產(chǎn)可供應大約6-8%的國內需求，也就是超過(guò)90%依賴(lài)進(jìn)口。到中芯國際建立后加上其它同行，國內整體可以供應15%的國內IC(集成電路)需求量。但從大概2006年至今，供應量雖然加大了不少，但需求量也同步增加，國內IC自我供應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IC行業(yè)的自給率能夠達到至少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)的數量還不太多，但預計2019年16nm和14nm應該會(huì )大規模量產(chǎn)，28nm的產(chǎn)品工藝會(huì )轉到16nm或14nm的工藝產(chǎn)品線(xiàn)，28nm工藝產(chǎn)量會(huì )慢慢下降。但是由于28nm是壽命較長(cháng)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)很好的機會(huì )。
目前的問(wèn)題在于，最上游的是設計公司，這在我們國內現在發(fā)展地相當不錯，有幾家公司都可以設計到16nm、14nm;但生產(chǎn)方面，上游材料IC等級的多晶硅目前還沒(méi)有，但馬上就會(huì )有了，已經(jīng)有幾家企業(yè)在立項推進(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(xiāo)，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(yáng)能產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)了國內多晶硅產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，目前太陽(yáng)能等級的多晶硅，我國的產(chǎn)量已經(jīng)是全球第一了。
太陽(yáng)能等級的多晶硅純度為99.9999%，總共6個(gè)“9”，現在做的好一點(diǎn)的在7-8個(gè)“9”而半導體等級要11個(gè)“9”，目前國內實(shí)驗室可以做少量的半導體級的，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(zhuān)項里就有立項解決半導體等級的多晶硅量產(chǎn)問(wèn)題，預計大概在2-3年內可以做到11個(gè)“9”的多晶硅的量產(chǎn)，大致可以滿(mǎn)足國內產(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：做成IC等級的晶棒和硅片，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ICWaferFabrication已經(jīng)起來(lái)，封裝測試海峽兩岸已是全球第一，這方面大陸的進(jìn)展比臺灣還要快些;另外，產(chǎn)品組裝已是世界第一，例如iPhone;End-userconsumers亦是全球第一。國內IC產(chǎn)業(yè)鏈后端很強，前端反而弱些。
現在300mm半導體級的硅片，國內一個(gè)月需求量約45-50萬(wàn)片，而目前國內的產(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)際供應量總和占全球2/3以上。300mm半導體級的大硅片，不僅是產(chǎn)業(yè)鏈缺失的重要一環(huán)，也是國家安全戰略發(fā)展的需要。
國家在2012--2013年，科技部的02專(zhuān)項中，已有大硅片方面項目的經(jīng)費準備，但遲遲不能發(fā)出項目，原因就是雖然有國內研發(fā)機構曾經(jīng)做過(guò)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(zhuān)項的領(lǐng)導也與我們溝通過(guò)，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(wàn)片以上交付客戶(hù)，連續6個(gè)月交付客戶(hù)10萬(wàn)片以上，才算完成項目。
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