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主導矽晶圓市場,日本半導體企業為什麼這麼有底氣?
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全球矽晶圓缺貨嚴重,已成為半導體廠營運成長瓶頸,後續恐將演變成國家級的戰火,半導體業者透露,日本矽晶圓大廠Sumco決定砍掉大陸NORFlash廠武漢新芯的矽晶圓訂單,優先供貨給台積電、英特爾(Intel)、美光(Micron)等大廠,不僅加重NORFlash短缺情況,日系供應商供貨明顯偏向台、美、日廠,恐讓大陸半導體發展陷入矽晶圓不足困境。

矽晶圓已成為半導體產業的關鍵物資,過去10年來矽晶圓產能都是處於供過於求狀態,如今矽晶圓卻面臨缺貨,且已缺到影響半導體廠生產線運作,尤其是12寸規格矽晶圓,包括晶圓代工、DRAM、NANDFlash及NORFlash廠等各方人馬搶翻天。

供應鏈廠商透露,面對這一波矽晶圓缺貨潮,日本兩大矽晶圓廠Sumco和信越未來產能恐優先供貨給東芝、英特爾、美光、GlobalFoundries、台積電、聯電等半導體大廠,並特別支持DRAM和3DNAND供應商,因為記憶體價格飆漲,3D NAND單片產值高達5,000~6,000美元,絕對是NORFlash望塵莫及,這亦使得大陸業者受到最大影響。

半導體產業的根基——晶圓
在半導體的新聞中,總是會提到以尺寸標示的晶圓廠,如 8 寸或是 12 寸晶圓廠,然而,所謂的晶圓到底是什麼東西?

晶圓(wafer),是製造各式電腦晶片的基礎。我們可以將晶片製造比擬成用樂高積木蓋房子,藉由一層又一層的堆疊,完成自己期望的造型(也就是各式晶片)。然而,如果沒有良好的地基,蓋出來的房子就會歪來歪去,不合自己所意,為了做出完美的房子,便需要一個平穩的基板。對晶片製造來說,這個基板就是接下來將描述的晶圓。

日本半導體材料的市場地位
日本的材料行業在全球佔有絕對優勢。日本企業在矽晶圓、光刻膠、鍵合引線、模壓樹脂及引線框架等重要材料方面佔有很高份額,可以說沒有日本材料企業,全球的半導體製造就無法實現。

據瞭解,即使在近來日元升值的背景下,日本企業在全球半導體材料市場上所占的份額(按美元計算)也達到約52%。而北美和歐洲分別占15%左右,明顯可以看出日本企業占壟斷地位。其歷史背景是日本的半導體產能很高。日本現在也是一個很大的市場,僅次於排在首位的臺灣,跟韓國一樣,每年消費70億美元以上的半導體材料,占總量的15%。
 
那麼,對於世界市場而言,日本半導體究竟有多重要呢?
上世紀80年代中旬,日本半導體的世界份額曾經超過了50%。此後雖有所下降,但2010年日本半導體產量的世界份額仍占20.8%。另外的80%則來自美國、歐洲、韓國、臺灣等亞洲地區的半導體廠商。

從材料領域來看,日本半導體材料的總體份額超過了66%。在這19種材料中,日本擁有超過50%份額的材料就占到了14種!

另一方面,從生產設備領域來看,半導體生產設備的日本總體份額為37%。從每個設備的份額來看,日本擁有10種超過50%以上份額的市場壟斷性設備。
 
12寸晶圓仍稱霸全球
另一方面,我們注意到,此次日系供應商主要停止的是12寸晶圓的訂單,那麼目前12寸晶圓在這個半導體產業鏈中到底是什麼樣的地位呢?

根據IC Insights的最新報告,截至2015年底,12寸晶圓佔據全球晶圓產能的63.1%,預測到2020年該比例將增加至68%。至於8寸晶圓在全球晶圓產能中佔據的比例,將由2015年的28.3%,在2020年降低至25.3%;不過8寸晶圓產能在未來幾年仍將繼續成長。而6寸(150mm)晶圓產能在預測期間的成長表現相對較平坦。
 
全球運作中的12寸晶圓廠數量預計到2020年將持續增加,而大多數12寸廠將繼續僅限於生產大量、商品類型的元件,例如DRAM與快閃記憶體、影像感測器、電源管理元件,還有IC尺寸較大、複雜的邏輯與微處理器;而有的晶圓代工廠會結合不同來源的訂單來填滿12寸晶圓廠產能。

截至2015年底,全球有95座量產級晶圓廠採用12寸晶圓(世界各地還有不少研發晶圓廠以及少量生產晶圓廠使用12寸晶圓,但並不在IC Insights統計之列);目前有8座12寸晶圓廠預計在2017年開幕,是繼2014年有9座晶圓廠開幕後的單年最高數量。

IC Insights預計到2020年底,還會有另外22座12寸晶圓廠開始營運,屆時全球12寸晶圓廠數量總計將達到117座;該機構預期,12寸晶圓廠(量產級)的最高峰數量將會落在125座左右,而8寸晶圓廠的最高峰數量則是210座(截至2015年12月,全球8寸廠數量為148座)。

矽晶圓供應商在減少
矽晶圓製造挑戰重重,但製造商卻獲益不多。在過去的二十年,矽晶圓供應商從20多家,兼併成現在的5家大玩家。而這些並購掃除了產業的幾大問題,首先是矽晶圓廠需要一個龐大的規模去和其他競爭者競爭,這樣的話小型製造商就跟不上第一陣型的步伐。

在2015年,半導體市場上生產了7600萬片300mm矽晶圓,但市場只消耗了5700萬片。所以從目前的市場看來,如果矽晶圓廠產能全開,所生產的矽晶圓能夠滿足所有Fab的生產需求。但根據監視可知,在2016年,只有74.6%的Fab投入運營。
 
但對矽晶圓生產者來說,目前面臨的最大挑戰是矽晶圓需求日增,但價格上調困難。矽晶圓供應商需要去說服客戶接受價格調整。這是一個信號,在晶片製造商收益不錯的時代,如果能夠調整其價格,對矽晶圓製造商來說,是一個鼓舞。

市場預測,2016年的矽晶圓市場會達到70億美元,較之2015下降了1%。而2016年的矽晶圓出貨尺寸會高達108億平方英寸。較之去年反而有小許上升。

中國12寸晶圓分佈
中國現在已經成為了全球最大的晶片消費市場,而中國每年在進口晶片上和進口石油上花的錢一樣多(2000億美元左右),中國本土的晶片製造商在技術和產能上都落後太多。

2017年來,全球已建成300mm積體電路生產線共有8家,就中國而言,每月使用300mm矽片約42萬片,若加上研發、測試、控片及擋片等,每月需用約50-55萬片,需求緊缺。

2017-2020年目前中國正在興建多條先進半導體晶片廠:2020年中國300mm即將新增需求量預計約為63萬片/月,再加上研發、測試、控片及擋片等至少70萬片/月。2020年對於300mm矽片需求量將達110萬至120萬片/月。

全球300mm矽片實際出片量已占各種矽片出片量的65%左右,目前中國的產量幾乎為零,這是產業鏈上最為緊缺的一環。

全球半導體業發展過去以美國和日本為主,後來逐漸向亞洲臺灣及南韓移動;如今中國大 陸將“中國製造”也明定在半導體產業發展政策,雖然目前各地還在發展階段,但這股新興的“中國製造”力量,將造成全球半導體業板塊向大陸挪移。
 
甚至連一向自負的英特爾也不得不向中國低頭,宣佈斥資五十五億美元,決定在大陸興建十二寸廠,生產手機和物聯網用的儲存型快閃記憶體(NAND Flash)。

在英特爾之前,南韓三星和SK海力士都已搶先在西安、無錫設立12寸廠,生產NAND Flash及DRAM。
中國大陸半導體產業必須崛起
中國大陸政策扶植半導體產業砸錢是不手軟的,根據SEMI(國際半導體協會)指出,從去年起就有20項建圓晶廠的計畫,今年的支出是比去年翻倍突破40億美元,2018年中國大陸晶圓廠資本支出規模將達100億;從產能全球佔有率來看,中國大陸產能全球佔有率在2020年上看18%,而臺灣目前在全球產能占比2成。

在政府的扶持下,中國大陸半導體產能將在未來兩三年內出現明顯成長,預估到了2019年,中國大陸晶圓產能將占全球晶圓產能的18%以上,與臺灣、日本的差距明顯拉近;從資本支出規模來看,也將會從今年的70億美元,一下突破100億,相當於台積電一年的資本支出。

目前整體來看,外資在中國大陸投資晶圓廠仍比本土資金還高,預計明年兩者比例會接近,2019年本土資金才有可能超過外資;預估2019年,中國大陸扶植的中芯國際在晶圓投資金額將可能躍居第一,其他二到五名分別為三星、聯電、Intel、台積電。

但是面對日趨激烈的市場競爭和不斷蓬勃發展的應用市場,中國企業要想在世界市場上利於不敗之地,贏得更多的市場話語權,就必須崛起! 
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