芯東西（ID：aichip001）
作者 | 溫淑
編輯 | 心緣
12月已經走過了三分之二，往年年底，這時正是晶圓代工廠商積極聯絡客戶、敲定次年訂單的關鍵時期。但這個12月，事情發生了變化。
日媒《日經亞洲評論》本月9日援引一位聯華電子訊息人士的話稱。“一般來說，（往年這個時候）我們都在爭取更多的晶片訂單，但這一次，即使客戶願意加大訂單量，我們也無法提供額外的產能支援。”
實際上，聯華電子的產能排期已排至2021年第二季度，可能要等到明年年底，才能騰出空餘產能。
而聯華電子並不是唯一一家產能滿載的8英寸晶圓代工廠商。全球晶圓代工玩家中，臺積電、三星、格羅方德、中芯國際……均傳出8英寸產能吃緊的訊息。
全球各尺寸矽片出貨量情況（圖源：IC Mtia）
有趣的是，約在2007年，12英寸（300mm）矽片就開始在晶圓代工市場中佔據主流，而8英寸（200mm）矽片市場份額逐年萎縮。這一背景下，原本面臨“被淘汰”命運的8英寸產品，緣何面臨產能告急問題？
而如此搶手的8英寸晶圓代工產能，又在產業鏈中承擔著怎樣的角色？這波全球範圍內的產能告急，將為中國玩家帶來怎樣的機遇與挑戰？芯東西挖掘全球8英寸晶圓產能告急背後的真相，試圖還原並解讀一個真實的全球8英寸代工市場。
一、供不應求的8英寸晶圓代工產能據中國臺灣媒體《電子時報》報道，包括聯華電子在內，全球範圍內已有多家晶片代工企業為2021年8英寸晶圓提價。其中，聯電、格羅方德和世界先進等公司在2020年第四季度，將價格提高了約10%～15%，緊急訂單提價幅度甚至達到40%。
8英寸產線多用於生產電源管理晶片、MOSFET器件、CMOS晶片、指紋識別晶片、ToF、TWS晶片等產品。作為半導體產業鏈中的關鍵一環，8英寸晶圓代工產能的緊缺，亦波及到8英寸矽片供應及晶片設計等相關產業鏈環節。
以採用Fabless模式運營的IC設計廠商為例，對其而言，找到晶圓代工廠流片並量產自己設計的晶片，是產品落地的關鍵步驟。因此，全球八英寸晶圓代工產能的短缺，勢必為IC設計玩家帶來影響。
在種種因8英寸產能不足而出現缺貨現象的晶片產品中，電源管理晶片收穫了較多關注。近期，外媒《彭博社》援引訊息人士稱，蘋果iPhone等產品正面臨電源管理晶片短缺問題，或因此無法滿足消費市場需求。
據悉，不少IC設計廠商正積極預定明年的產能，部分長單甚至下到2021年第二季度。
此外，部分Fabless模式IC設計商因看到8英寸代工成本上升，同步做出了調高產品價格的決策。
以模擬晶片玩家瑞薩電子為例，11月30日晚間，網上流傳一張瑞薩電子漲價函的圖片。該漲價函表示，由於原材料和封裝基材成本的增加，瑞薩電子擬上調部分模擬和電源產品價格。
網傳瑞薩電子漲價函
二、8英寸受到熱捧背後的技術邏輯以直徑計算，目前半導體晶圓可分為2英寸、3英寸、4英寸、6英寸、8英寸、12英寸等規格。
全球半導體晶圓市場中，8英寸（200mm）產品和12英寸（300mm）產品佔據大部分市場份額。其中，又以12英寸產品作為主流。據SEMI前瞻產業研究院整理資料，12英寸產品佔據約64%份額，8英寸產品佔據約26%份額。
全球不同尺寸半導體晶圓產品結構（圖源：SEMI前瞻產業研究院）
晶圓尺寸直徑趨大，是摩爾定律向前發展的必然要求。
我們所說的晶片，是從經過清洗、刻蝕、光刻等步驟的晶圓上切割而來。晶圓面積越大，相應地“晶圓可切割晶片數（dpw，die per wafer）”就越多。
具體來說，按照面積計算，12英寸晶圓幾乎達到8英寸晶圓的2.25倍。也就是說，在良率等其他條件相同的情況下，12英寸晶圓代工廠的產能，能達到8英寸代工廠的2倍之多。
隨著摩爾定律向前發展，製程工藝趨近物理極限的同時，晶片的設計成本也直線上升。為了儘可能平衡成本，使用12英寸等較大面積的晶圓，成為先進製程晶片產業鏈的必然選擇。
目前，5nm製程的晶片已經進入量產商用階段，而現有5nm、7nm晶片多由代工廠用12英寸晶圓進行生產。
儘管12英寸晶圓代工廠建廠成本更高，但從長遠來看，在相同製程之下，12英寸晶圓代工廠的利潤率高過8英寸晶圓代工廠。目前，我國有多個玩家正在建設12英寸晶圓代工專案，比如格科微12英寸CIS積體電路特色工藝研發與產業化專案、聞泰12英寸車規級功率半導體自動化晶圓製造中心專案、富芯半導體模擬晶片IDM專案等。
相比12英寸晶圓代工市場的熱度，8英寸晶圓代工市場已趨萎縮。據稱8英寸代工產線所需的光刻、刻蝕等裝置，幾乎已無供應商生產，相關裝置大多在二手市場流通。
更大面積的晶圓已然成為代工市場主流，那麼8英寸晶圓代工產能為何會受到市場追逐？
首先，市場對8英寸晶圓下游晶片產品需求上漲。2020年以來，一場新冠疫情催生了消費者對手機、電腦、平板電腦等電子產品的強勁需求。以平板電腦為例，據市場統計機構IDC統計，2020年，中國市場平板電腦出貨量持續走高。
不僅如此，小米、蘋果、華為等消費電子廠商釋出新機，客觀上催生對電源管理晶片等產品的大量需求。此前曾有訊息傳出，為規避中美貿易摩擦、疫情等多方因素帶來的影響，華為等國產廠商曾大量囤貨零部件。
2019Q4～2020Q4中國平板電腦市場出貨量（圖源：IDC）
其次，上述電子產品中所使用到的電源管理晶片、MOSFET器件、CMOS晶片、指紋識別晶片、ToF、TWS晶片等產品，多由8英寸產線代工生產。
這是因為，電源管理晶片、MCU等產品多由90nm及以上的成熟製程進行代工。而對這部分成熟製程產品來說，用12英寸的晶圓代工，並不能帶來明顯的成本優勢。對於電源管理晶片、MCU等品類IC設計玩家來說，選擇8英寸晶圓代工廠進行合作更為經濟。
種種因素混合在一起，就造成了一邊8英寸代工市場萎縮，另一邊8英寸代工產能卻供不應求的情況。
三、8英寸代工產能吃緊下的中國機會2020年這波8英寸產能短缺，無疑為華虹半導體、中芯國際等擁有8英寸產線的國內晶圓代工玩家，以及華潤微、青島芯恩等大陸IDM代工廠商帶來機會。
代工廠方面，據華虹半導體三季報，其三座8英寸廠當季產能利用率均超過100%。華潤微在10月12日披露的調研紀要中表示，“進入三季度以來，8英寸產線滿載，整體產能利用率在90%以上。”
中芯國際曾在互動平臺上表示，現有的8英寸代工客戶訂單將按照已簽訂的合同進行，新客戶、新專案則由雙方協商確定價格，公司也會透過最佳化產品組合來提升平均晶圓價格。
IDM廠商同樣產能滿載。華潤微在其10月12日披露的調研紀要中表示，“進入三季度以來，8英寸產線滿載，整體產能利用率在90%以上。公司目前暫時沒有提價，將持續關注市場及價格的變化趨勢。”
2019年起，由中芯國際創始人張汝京領導的青島芯恩，透過引進日本二手8英寸裝置，自建二手8英寸裝置翻新基地、邀請日本專家對裝置進行調修除錯等，建設了3條8英寸產線。按照計劃，青島芯恩的8英寸產線於今年下半年開始試投產。
對於中國廠商而言，相比建設市場主流的12英寸晶圓代工產線，建設8英寸產線的成本和技術難度較低，這或許成為中國半導體產業鏈玩家提升產業鏈地位的一個機會。
此外，市場研究機構財信證券稱，透過對比全球8英寸產能增速及中國8英寸產能增速可看出，未來三至五年，全球新增8英寸晶圓產能將主要集中在中國大陸。
具體來說，據半導體行業研究機構SEMI預計，由於下游行業景氣度攀升，8英寸晶圓廠產能將持續落地。2019～2022年，全球8英寸晶圓產量將增加70萬片，年均增幅約為4.5%。
8英寸晶圓廠產能預測（圖源：SEMI）
中國市場方面，據芯思想研究院釋出的《中國晶圓製造線白皮書》資料，我國已經投產、在建和規劃中的8英寸產線共有38條，其中已實現量產的有19條、宣佈投產的5條、在建專案10條、規劃中的專案有4條。
考慮投產晶圓廠產能爬坡時間和在建專案建設時間，粗略估計2019～2021年，中國8英寸晶圓線的年產能增速約為10%。
結語：中國8英寸市場迎來機遇受到各大終端裝置廠商發新、疫情催生大量電子裝置消費需求、部分終端裝置廠商囤積零部件、8英寸半導體裝置供應短缺等因素影響，全球8英寸晶圓代工產能面臨供不應求。
儘管從長遠來看，12英寸晶圓代工將成為市場主流，但據市場機構預測，近幾年間8英寸晶圓市場仍將持續增長。相比技術壁壘、建廠成本均較高的12英寸產線建設，8英寸晶圓代工或為我國玩家提供了另一種增強產業鏈競爭力的思路。
這一背景下，中國現有8英寸產業鏈玩家可夯實、提升其市場地位。同時，更多玩家入局8英寸晶圓市場，也將有助於提升中國半導體市場整體實力。
從這一角度來說，這場席捲全球的8英寸晶圓代工產能短缺之風，或將成為中國增強晶片產業鏈地位的一場“東風”。