市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)ICInsights近日公布了最新的2016~2020年全球晶圓產(chǎn)能報(bào)告，顯示全球營(yíng)運(yùn)中的12寸(300mm)晶圓廠數(shù)量持續(xù)成長(zhǎng)，預(yù)期在2016年可達(dá)到100 座。
ICInsights報(bào)告中其他關(guān)于12寸晶圓廠重點(diǎn)還包括：
有幾座預(yù)定2013年開幕的晶圓廠延遲到了2014年;而隨著臺(tái)灣業(yè)者茂德(ProMOS)的兩座大型12寸廠在2013年關(guān)閉，導(dǎo)致營(yíng)運(yùn)中的12寸晶圓廠數(shù)量在2013首度減少。
截至2015年底，全球有95座量產(chǎn)級(jí)的IC廠采用12寸晶圓(有大量研發(fā)晶片廠以及少數(shù)生產(chǎn)非IC產(chǎn)品，例如CMOS影像感測(cè)器的量產(chǎn)晶圓廠，但不包括在統(tǒng)計(jì)中)。
目前全球有8座12寸晶圓廠預(yù)計(jì)2017年開幕，有可能使該年度成為自2014年有9座晶圓廠開始營(yíng)運(yùn)以來，第二個(gè)有最多數(shù)量晶圓廠開始營(yíng)運(yùn)的年份。
到2020年底，預(yù)期全球?qū)⒂性?2座的12寸晶圓廠營(yíng)運(yùn)，讓全球應(yīng)用于IC生產(chǎn)的12寸晶圓廠總數(shù)達(dá)到117座。而如果18寸(450mm)晶圓邁入量產(chǎn)，12寸晶圓廠的高峰數(shù)量可達(dá)達(dá)到125座左右;而營(yíng)運(yùn)中8寸(200mm)量產(chǎn)晶圓廠的最高數(shù)量則是210座(在2015年12月為148座)。
12寸晶圓廠數(shù)量持續(xù)成長(zhǎng)
今日的12寸晶圓廠可以很巨大，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模組緊密連結(jié);臺(tái)積電(TSMC)已經(jīng)將這種模組化方案最佳化，其Fab12、14與15等據(jù)點(diǎn)都是分階段擴(kuò)張。
而18寸晶圓技術(shù)持續(xù)邁向量產(chǎn)，盡管其步伐不慍不火;而因?yàn)槲⒂凹夹g(shù)是轉(zhuǎn)移至18寸晶圓最大的挑戰(zhàn)之一，設(shè)備業(yè)者ASML在2014年3月宣布將暫時(shí)延遲18寸晶圓設(shè)備的開發(fā)，有產(chǎn)業(yè)界人士認(rèn)為這是個(gè)18寸晶圓可能永遠(yuǎn)部會(huì)發(fā)生的征兆。
此外ASML還指出，其延遲18寸晶圓設(shè)備開發(fā)的決定是基于客戶的要求。ICInsights并不認(rèn)為這意味著18寸晶圓將胎死腹中，不過該尺寸晶圓的試產(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(xiàn)狀及發(fā)展預(yù)測(cè)
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(yù)計(jì)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(dǎo)體制造中的很重要的工藝，所以我們現(xiàn)在也看到，大陸新建的晶圓代工廠，大多是12寸的工廠，其次還有一些使用二手設(shè)備的8寸的工廠，但6寸以下的新晶圓代工廠幾乎沒有。
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450萬片/月。2015年第1～第2季度每月平均需求量約500萬片。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(chǔ)器、數(shù)字電路芯片及混合信號(hào)電路芯片。
2014年，在前十大的300mm晶圓需求廠商中，使用量最大的是三星，主要用于制作存儲(chǔ)器和邏輯芯片，第二大是美光，只做存儲(chǔ)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(chǔ)器，而第五大使用者是臺(tái)灣的臺(tái)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(tái)積電，聯(lián)電(UMC)，Powerchip等，12寸硅片代工和存儲(chǔ)器，華人做的很不錯(cuò)。而我們國(guó)內(nèi)對(duì)12寸硅片的需求量，也開始起來了，從半導(dǎo)體市場(chǎng)的需求量來看，大概從2004年開始，中國(guó)的需求量已經(jīng)超過美國(guó)成為全球半導(dǎo)體需求最大的國(guó)家，2010年左右，中國(guó)大陸半導(dǎo)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(dǎo)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(xiàn)在IC(集成電路)已經(jīng)成為中國(guó)大陸進(jìn)口額最多的單一項(xiàng)目，連續(xù)數(shù)年超過了石油的進(jìn)口額。中國(guó)作為IC(集成電路)的使用大國(guó)，生產(chǎn)卻量能不夠，過多依賴進(jìn)口，因此，目前國(guó)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項(xiàng)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(guó)內(nèi)IC(集成電路)生產(chǎn)可供應(yīng)大約6-8%的國(guó)內(nèi)需求，也就是超過90%依賴進(jìn)口。到中芯國(guó)際建立后加上其它同行，國(guó)內(nèi)整體可以供應(yīng)15%的國(guó)內(nèi)IC(集成電路)需求量。但從大概2006年至今，供應(yīng)量雖然加大了不少，但需求量也同步增加，國(guó)內(nèi)IC自我供應(yīng)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(guó)內(nèi)IC行業(yè)的自給率能夠達(dá)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(yīng)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(shù)量還不太多，但預(yù)計(jì)2019年16nm和14nm應(yīng)該會(huì)大規(guī)模量產(chǎn)，28nm的產(chǎn)品工藝會(huì)轉(zhuǎn)到16nm或14nm的工藝產(chǎn)品線，28nm工藝產(chǎn)量會(huì)慢慢下降。但是由于28nm是壽命較長(zhǎng)的技術(shù)，2019年之后28nm工藝需求依然會(huì)很高，國(guó)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(jī)會(huì)。
目前的問題在于，最上游的是設(shè)計(jì)公司，這在我們國(guó)內(nèi)現(xiàn)在發(fā)展地相當(dāng)不錯(cuò)，有幾家公司都可以設(shè)計(jì)到16nm、14nm;但生產(chǎn)方面，上游材料IC等級(jí)的多晶硅目前還沒有，但馬上就會(huì)有了，已經(jīng)有幾家企業(yè)在立項(xiàng)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(chǔ)量，中國(guó)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，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。好在之前太陽能產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)了國(guó)內(nèi)多晶硅產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，目前太陽能等級(jí)的多晶硅，我國(guó)的產(chǎn)量已經(jīng)是全球第一了。
太陽能等級(jí)的多晶硅純度為99.9999%，總共6個(gè)“9”，現(xiàn)在做的好一點(diǎn)的在7-8個(gè)“9”而半導(dǎo)體等級(jí)要11個(gè)“9”，目前國(guó)內(nèi)實(shí)驗(yàn)室可以做少量的半導(dǎo)體級(jí)的，但要做幾噸單晶，目前還做不到。所以國(guó)家對(duì)此也很重視，02專項(xiàng)里就有立項(xiàng)解決半導(dǎo)體等級(jí)的多晶硅量產(chǎn)問題，預(yù)計(jì)大概在2-3年內(nèi)可以做到11個(gè)“9”的多晶硅的量產(chǎn)，大致可以滿足國(guó)內(nèi)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(jié)：做成IC等級(jí)的晶棒和硅片，還是目前我們國(guó)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(guó)內(nèi)ICWaferFabrication已經(jīng)起來，封裝測(cè)試海峽兩岸已是全球第一，這方面大陸的進(jìn)展比臺(tái)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(guó)內(nèi)IC產(chǎn)業(yè)鏈后端很強(qiáng)，前端反而弱些。
現(xiàn)在300mm半導(dǎo)體級(jí)的硅片，國(guó)內(nèi)一個(gè)月需求量約45-50萬片，而目前國(guó)內(nèi)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(yīng)量總和占全球2/3以上。300mm半導(dǎo)體級(jí)的大硅片，不僅是產(chǎn)業(yè)鏈缺失的重要一環(huán)，也是國(guó)家安全戰(zhàn)略發(fā)展的需要。
國(guó)家在2012--2013年，科技部的02專項(xiàng)中，已有大硅片方面項(xiàng)目的經(jīng)費(fèi)準(zhǔn)備，但遲遲不能發(fā)出項(xiàng)目，原因就是雖然有國(guó)內(nèi)研發(fā)機(jī)構(gòu)曾經(jīng)做過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專項(xiàng)的領(lǐng)導(dǎo)也與我們溝通過，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10萬片以上交付客戶，連續(xù)6個(gè)月交付客戶10萬片以上，才算完成項(xiàng)目。
