晶圆供需深度剖析+盘点全球90余家8英寸晶圆厂产能(附表)

2021-01-25 10:45:42 作者: 柠檬豆


近期,芯片行业涨价潮一波接一波,抢货、恐慌性下单成为业内采购的日常。追根朔源,此次芯片涨价与上游晶圆产能相关。从去年10月开始,8英寸晶圆产能紧缺问题特别突出,并由此引发了下游芯片供应紧张、大规模涨价。在这样的背景下,檬妹统计了全球30余家企业、90多个8英寸晶圆厂的产能(详见文末),分析了8英寸晶圆供需现状及趋势等问题。

8英寸晶圆的需求来自哪里?

从去年下半年开始,晶圆产能紧张的热度居高不下。大家都在谈8英寸晶圆需求旺盛,但其中究竟包括了哪些需求?具体来看,主要由多重因素叠加所致。檬妹在下文做了详细的分析。

首先,新冠疫情引发的“宅经济”,加强了居家办公、在线教育、视频会议等应用,与其息息相关的笔记本电脑、平板电脑等电子产品畅销,推升了CIS、功率器件、电源管理器件等需求。多家研究机构发布的数据显示,全球PC市场受疫情因素影响正在加速增长。据Gartner统计,去年全球PC出货量为2.75亿台,同比增长4.8%,是十年来最高增幅。

其次,2020年是5G商用元年,智能手机从4G向5G转移,后者配置了更多的射频、CIS等器件。以射频PA芯片(6μm到65nm不等)使用数量为例,2G/3G手机配备1-2颗,4G手机平均配置3-6颗,5G手机甚至可配备16颗。2020年年中,Counterpoint Research发布报告称,智能手机CIS的销量在过去十年间增长了八倍。预估2020年全年,智能手机用CIS的出货量突破50亿颗。

                                                             

1. 5G和4G手机对射频、CIS器件的需求

又据Digitimes Research数据显示:去年,全球约销售了2.8-3亿部5G手机(2019年5G手机出货量为2000万部)。Fabless巨头高通也预测,到2023年,全球5G手机出货量将超过10亿部。

再次,新能源汽车带动IGBT、SiC以及SJ MOSFET需求。据麦肯锡统计,平均每辆传统汽车中功率器件的成本为118美元,而纯电动汽车功率器件的成本为387美元,后者功率器件成本是前者的3.28倍。

另外,去年12月,中国汽车工业协会副秘书长叶盛基表示,预计到2021年,我国新能源汽车销量增速将超过30%,达到180万辆。

假设每辆新能源汽车(包括纯电动汽车和混合动力汽车)平均有370美元的功率半导体成本。2021年,仅在新能源汽车上,就会有6.66亿美元的功率器件需求传导至8英寸晶圆。

                                                                  

1 每辆纯电动汽车和传统汽车功率器件成本结构

然后,5G基站促使MOSFET、电源管理IC需求大幅提升。国内累计开通的5G基站数量,在去年10月就已经超过70万座。5G信号频率高于4G基站,其信号的衰减速度也更快,这要求5G基站部署密度不能低于4G基站。当前,我国共计314万座4G基站,要实现全国5G网络覆盖,预计需要建设600万座5G基站。

最后,云计算中心扩容提升功率半导体需求。5G商用正在带来海量的数据爆发,这对云服务数据中心的扩容也提出了要求,将带动电源管理模块的需求。

除了上述因素之外,其他需求也值得关注。比如,在国际贸易局势和新冠疫情双重压力下,一些企业为保证后续的货源稳定,选择提前签订长期供货合约;6英寸晶圆关厂趋势明显,TI、瑞萨、ADI 等厂商计划在未来 1-3 年内,关闭旗下全部或部分6寸晶圆厂,导致产能需求转向8英寸;IC设计企业创业潮兴起,截至2020年年底,我国已经存在1万多家芯片设计企业,这也将加剧相关晶圆产能的紧张。


2 全球8英寸晶圆市场需求结构百分比% 

檬妹在综合SEMI和企业年报数据基础上统计出,全球8英寸晶圆市场主要由7类器件构成——其中,MOS逻辑器件约占25%,模拟器件约占22%,光电器件约占16%,功率分立器件约占15%,微逻辑器件约占9%,存储器件约占8%,传感器约占5%。

上述器件在快速增长的5G手机、汽车、物联网等领域有较好的应用,给上游的8英寸晶圆厂带来了极大的产能压力。

新增晶圆产能将创新高,但仍无法填补完空缺

在很长一段时间里,8英寸晶圆一直被视为落后产线,其关键设备也面临停产的困扰。据SEMI数据显示,全球8英寸晶圆产线数量,在2007年达到200条的巅峰。2008年,受全球金融危机影响,8英寸产线数量开始走下坡路;直到2015年,全球范围内只剩下178条产线。

随着物联网体系在2015年逐渐铺开,智能产品、工业/汽车电子应用需求激增,带来了MCU、电源管理IC、指纹识别IC等器件的大幅增长。此后,业内传出了8英寸晶圆紧张的消息,一些厂商也开始加强对8英寸晶圆的投资。到2020年,全球8英寸产线恢复到191条,相当于2008年的水平,2021年预计将达到202条,超过2007年的高峰。