无解的硅片

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硅片大厂相继对产业后市释出乐观展望

本周,SEMI发布了年度半导体产业硅片出货预测报告,预估今年硅片出货量增长幅度将达13.9%,逼近140亿平方英寸。

SEMI预估全球硅片出货量将一路走强至2024年,预期2022年出货量将增长6.4%、达到148.96亿平方英寸,2023 年、2024年出货量将分别增长4.6%、2.9%,年年改写新高。

硅片大厂相继对产业后市释出乐观展望,各大硅片厂相继扩产,新产能有望在2~3年后陆续释放,在产业景气度持续走高的情况下,半导体厂积极提高库存水位,而未有新产能加入市场的空窗期,成为各晶圆代工厂争相“锁定”产能的关键期,签长约意愿也随之增加。

以环球晶为例,该公司持续与客户签长约,长约期间最长已达8年,且价格上涨趋势显著,若以目前预付货款来计算,相当于在手订单金额已超过千亿元新台币。随着市场对产业缺货预期升温,环球晶在手长约订单比重,已逼近前一波硅片景气高峰的2017~2018年,现货急单也持续涌入,一路排到明年上半年,6英寸、8英寸和12英寸产能全线满载。据了解,环球晶在2017、2018年硅片处于景气高峰时,长约比重最高达7-8成以上;为避免越晚签长约,面临的不确定因素越多,近来晶圆代工厂相继确保后续稳定的产能供给。

目前,环球晶长约比重已逼近当时景气高峰水平,且相较于当时长约期间约2-3年,目前这一波景气循环长约已拉长至5-8年。

除环球晶外,近来包括日本信越(Shin-Etsu)、胜高(SUMCO)等硅片大厂,都看好产业供不应求情况将延续至2023 年;胜高也与客户签订了5年长约,并将在日本建新厂扩产。


晶圆厂产能大幅增容


硅片如此强手,主要原因是全球晶圆厂产能供不应求,且在不断扩产增容中。

来自SEMI的数据显示,全球半导体制造商将于今年年底前启动建设19个新的高产能晶圆厂,2022年会再建10个,这样,近两年将有至少29个晶圆厂开建。其中,中国大陆和台湾地区各有8个,其次是美洲6个,欧洲/中东3个,日本和韩国各两个。这些新厂以12英寸晶圆厂为主,2021年有15个,2022年有7个。其它7个晶圆厂分别为4英寸、6英寸和8英寸厂。完成后,这29个晶圆厂每月可生产260万片(8英寸约当晶圆)。

在这29个晶圆厂中,15个为晶圆代工厂,月产能达3万至22万片(8英寸约当晶圆);4个是存储器厂,这些新厂产能更高,每月可制造10万至40万片(8英寸约当晶圆)。

12英寸晶圆方面,最大资本支出用在了存储芯片(DRAM和3D NAND)上,预计2020到2023年的实际和预测投资额每年都将以高个位数增长,2024年幅度有望进一步扩大到10%。另外,用于逻辑芯片/MPU和MCU的投资在2021到2023年也将稳步提高,特别值得关注的是功率器件,用在该类产品的投资增长幅度在2021年有望超过200%,而2022和2023年也将保持两位数的增长率。

从2020下半年开始,各大厂商加快了12英寸晶圆厂的扩产步伐,多个项目纷纷上马。

晶圆代工龙头台积电宣布2021年资本支出由之前预估的250-280亿美元提升至300亿美元,其中逾8成用于先进制程投资,而7nm、5nm、3nm、2nm这些制程产线都采用12英寸晶圆。

不久前,台积电还宣布3年投资1000亿美元扩建晶圆厂,并确认将投资28.87亿美元扩充南京厂28nm制程工艺产能,每月增加4万片晶圆产量,主要用于生产汽车芯片。按照计划,台积电南京厂的28nm制程产能将于2022年下半年量产,2023年中达到4万片晶圆/月的满载产能目标。目前,台积电的南京工厂主要生产16nm芯片,月产能约为2万片晶圆。

今年上半年,台湾地区有多个晶圆厂项目上马:3月下旬,力积电举行了铜锣12英寸晶圆厂动土典礼,总投资额达新台币2780亿元,总产能每月10万片,将从2023年起分期投产,满载年产值超过600亿元;南亚科宣布斥资3000亿元新台币,在台湾地区新北市泰山南林科技园区投资兴建12英寸先进晶圆新厂,最快将于今年底动工,2023年完工试产。此座厂房将采用南亚科技自主研发的10nm级制程技术生产DRAM芯片,并规划建置EUV生产技术,月产能约为45,000片晶圆;华邦电子董事会决议通过了12英寸晶圆厂资本支出预算案,核准资本预算约新台币131亿2,700万元。该资本支出预算案主要用于高雄新厂,于2021年3月起陆续投资,并于2022年试运营。

在大陆地区,中芯国际先后宣布在深圳和北京新建晶圆厂。以深圳为例,依照计划,中芯深圳将开展项目的发展和营运,重点生产28nm及以上的集成电路并提供技术服务,旨在实现最终每月约40,000片12英寸晶圆的产能。预期将于2022年开始生产。

此外,英特尔已经确定在美国新建两座12英寸晶圆厂,还要再欧洲建设8座新厂。

三星除了在韩国本土和美国新建12英寸厂之外,其在中国的投资力度非常大,主要表现在西安的存储器厂。该公司也在紧锣密鼓地在美国筹划5nm制程新厂的选址,以与台积电在美国一较高下。

不止12英寸,今年来,8英寸晶圆厂和产能状况也非常惹人关注,因为市场需求出现了前所未有的高涨。

SEMI的统计报告显示,全球半导体制造商从2020到2024年将持续提高8英寸晶圆厂产量,预计增加95万片,增幅17%,达到每月660万片的历史新纪录。未来几年,晶圆制造商将增设22座8英寸晶圆厂,以满足5G、汽车和物联网(IoT)等高度依赖模拟、电源管理和显示驱动IC、功率组件MOSFET、MCU及传感器等器件的增长需求。


拉动硅片扩产


目前来看,全球五大硅片厂商占据了92%的市场份额,它们是日本信越(Shin-Etsu)、日本胜高(SUMCO)、中国台湾环球晶(Global Wafer)、德国世创(Siltronic)和韩国SK Siltron。

面对晶圆厂的产能需求,以这五大巨头为代表的硅片厂商也在扩产,但扩产速度与市场需求增速相比较为缓慢,且扩产主要集中于12英寸硅片。据SUMCO公司统计,2020年,全球8英寸硅片总产能约为500万片/月,产能规模基本维持稳定,12英寸硅片总产能约为600-700万片/月,产能有所提升。2020年以后,即使基于现有厂房进行快速扩产,全球12英寸硅片的扩产空间也相对有限。

由于全球硅片厂商的扩产速度未能跟上市场需求的脚步,只要资金到位,扩充产能就成为当务之急。

SUMCO公司CEO桥本真幸表示,他在半导体业摸爬滚打了20多年、芯片在如此长的时间呈现全球性短缺状态是前所未见的。以8英寸硅片为主,涌入了超过该公司产能的订单。就芯片用途来看,逻辑产品用12英寸硅片短缺,而更为短缺的是用于汽车的8英寸产品。

桥本真幸指出,当前,最大的难题是没有可用来增产的厂房。今后来自5G、数据中心芯片的需求将会上升,必须评估建造新工厂,才能满足未来几年市场对硅片的需求。

自2008年以来,SUMCO的增产投资都是扩增现有工厂的产能,未兴建新工厂,今年宣布建造新厂,再次改写了该公司历史。

除了国际大厂,中国本土硅片企业的涨价和扩产也在进行。

特别是在12英寸硅片领域,中国本土市场份额低,大多依赖进口,多数国内厂商已具备8英寸硅片的量产能力,但在技术积累和市场占有率方面与国际硅片大厂相比,存在较大差距。面对12英寸硅片市场需求激增,中国本土硅片企业大都在加紧布局,制定扩产计划。代表企业包括沪硅产业、上海新晟、中欣晶圆和中环股份。

今年1月,沪硅产业披露定增预案,拟募资50亿元投入12英寸高端硅片研发与先进制造项目、12英寸高端硅基材料研发中试项目。项目实施后,该公司12英寸硅片产能将达60万片/月。

神工股份方面,自2016年起,该公司开始了8英寸硅片的研发工作,主要产品低缺陷硅片对标日本信越同类产品,已产出粗磨硅片。

立昂微方面,今年3月,该公司发布了非公开发行股票预案拟募资52亿,其中22.8亿用于年产180万片12英寸硅片,占总募资额的44%。完全达产后,立昂微12英寸硅片年产能预计扩大180万片。立昂微还表示,国内6英寸硅片出现供不应求的情况,该公司于2021年初上调了6英寸硅片价格。

中环股份表示,其硅片总产能规划为:8英寸105万片/月、12英寸62万片/月。目前已建成产能8英寸硅片50万片/月、12英寸7万片/月。该公司称其12英寸晶圆在关键技术、产品性能质量取得重大突破,已量产并供应国内主要数字逻辑芯片、存储芯片生产商。


结语


全球硅片市场都在扩产当中,但总体还是处于供不应求的状态,这一问题在短期内恐怕难以解决。

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