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中国12寸厂每月采购wafer超50万片导致硅晶圆供货商头痛分配产能问题

2017-03-16
类别:业界动态
eye 729
文章创建人 拍明


晶圆半导体产业的基础,每一个芯片制造者都需要购买晶圆。根据台湾媒体报道,全球半导体的出货量持续攀升,硅晶圆价格在第一季成功调涨后,第二季度硅晶圆合约价持续上涨,业界给出的共识目标为将上涨20%左右。


wafer抢手 供不应求

主因是,wafer货源供不应求,客户都在抢货,供货商目前最头痛的是分配产能的问题。有分析师预估,硅晶圆变抢手货、价格续涨,台湾硅晶圆供应商环球晶、台胜科、崇越等业绩弹性更高。

环球晶董事长徐秀兰表示,过去多年,硅晶圆供给过剩,市场跌价凶,硅晶圆供货商多数赔钱赔到不敢再投资扩产,直到去年底市况改变,供货商感受到需求增加,今年第一季才成功调涨合约价,但涨幅有限,平均约10%;第二季需求明显增加,涨幅也趋于明显,部分产品涨幅可望超过两位数。

相关数据显示,2014年硅晶片的市场规模有80亿美元,2015年达到83亿美元,相比早几年的上百亿市场有所下滑,前六位厂商(日韩台)所占的份额高达98%,已形成一个高度垄断的市场。


分配产能 业者很头疼

硅晶圆供货商指出,大客户签硅晶圆合约都采半年或一年,供货也优先考虑,但因货源供不应求,中小型或新客户抢货强强滚,深怕旺季到来,无货可测试或量产,纷纷强烈表示愿意加价购买硅晶圆,造成货源价格水涨船高。业界共识第二季上涨目标将达两成,供货商表示,“最近很头痛如何分配产能的问题”。 20170316-WAFER-1 全球五大硅晶圆供货商包括日商信越半导体、胜高科技,台湾环球晶圆、德国Silitronic、南韩LG。

其中,原本排名第6大的环球晶圆,今年正式并购SunEdison,一举成为全球第三大硅晶圆供货商,月产能涵盖12寸晶圆达75万片、8寸晶圆100万片、6寸及以下晶圆达83万片,全球市占率跃升为17%;胜高与台塑集团合资的台胜科,目前8寸硅晶圆月产能达32万片、12寸达28万片。环球晶、台胜科等硅晶圆厂的产能利用率,均达满载盛况。


逐季上涨 有钱买不到

汽车电子、消费电子和IoT的发展,对200mm的晶圆需求可能会持续增长,而3D NAND FLASH需求将带来300mm晶圆的持续消耗。市场调查机构均看好今年半导体业将年成长5%至7%区间。

在前十大的300mm晶圆需求厂商中,使用量最大的是三星,主要用于制作Logic和Memory;第二大是美光,只做Memory;第三大是Toshiba和SanDisk的公司,也基本上都是Logic和Memory;第四大的使用者是海力士,几乎全是Memory;而第五大使用者是台湾的台积电(TSMC),几乎全部用作逻辑芯片Logic;英特尔是第六大使用量,主要为存储器和逻辑器件。

除了产业成长幅度较高之外,业界指出,中国大手笔投资晶圆厂,完工的晶圆厂进入试产或量产阶段,对硅晶圆需求增加,但全球只有5家供货商,为了寻找可靠的产能,不惜加价一成以上争取硅晶圆材料。台积电与国际大厂则持续推进先进制程,带动多年只跌不涨的硅晶圆变成抢手货,且有钱还买不到货,逐季上涨可期。


大陆300mm硅片需求测算

2017年来,全球已建成300mm集成电路生产线共有8家,就国内而言,每月使用300mm硅片约42万片,若加上研发、测试、控片及挡片等,每月需用约50-55万片,需求紧缺。

2017-2020年目前国内正在兴建多条先进半导体芯片厂:2020年国内300mm即将新增需求量预计约为63万片/月,再加上研发、测试、控片及挡片等至少70万片/月。2020年对于300mm硅片需求量将达110万至120万片/月。


300mm硅片国内产能为零

全球300mm硅片实际出片量已占各种硅片出片量的65%左右,目前国内的产量几乎为零,这是产业链上最为紧缺的一环,预计未来的5年内仅300mm硅片中国的需求量要超过月产100万片以上。

国家在2012~2013年时科技部的02专项中,已有大硅片方面项目的经费准备,但迟迟不能立项,原因就是虽然有国内研发机构曾经做过12寸大硅片,研发成功,但由于良率不高还不能量产。2014年,科技部02专项的领导下定决心要攻克12英寸硅片难关。要求是不仅研发成功,更要量产成功。量产的概念不是几千片,是每个月10万片以上交付客户,连续6个月交付客户10万片以上,才算完成项目。

目前,上海新昇半导体首根300mm硅棒出炉。由国家立项的12英寸硅片项目己经启动,SMIC前掌舵人张汝京打造,上海新昇半导体科技有限公司,于2014年6月成立,坐落于临港重装备区内,占地150亩,总投资68亿元,一期总投资23亿元。新昇半导体一期投入后,预计月产能为15万片12英寸和5万片8英寸硅片,最终将形成300mm硅片60万片/月的产能,年产值达到60亿元。

国家大力发展存储器项目,随着产能释放将消耗巨量硅晶圆。去年,中国福建宏芯曾有意收购全球第四大硅晶圆供应商德国Silitronic公司,由外购转内需,补足供给缺口,不过遭到美国政府阻挠,目前处于停滞状态。


【相关信息】硅晶圆的发展现状及发展前景


在今年八月份,台湾环球晶圆小吃大,宣布将SunEdison半导体收归囊中。虽然这单交易还在等待各地政府的审批。如果这单交易一旦确定,新的环球晶圆将超过德国的Siltronic(13%),成为全球第三大的硅晶圆供应商,根据2015年的数据,其市场占有率也会增长到17%。屈居两大日本公司Shin-Etsu (27%) 和Sumco (26%)之后。

而在并购发生之前,SunEdison公司2015的市场占有率为10%,领先于韩国的LG Siltron(9%)、环球晶圆(7%)和法国的Soitec(3%)。

交易完成之后,环球晶圆不但扩充了其300mm晶圆的产能,并将业务触角伸到SOI晶圆业务,因为SunEdison是全球最大的RF和FD-SOI芯片晶圆供货商,其SOI晶圆客户包括了GlobalFoundries 和 Samsung。

虽然硅晶圆市场已经成熟到可以承受任何兼并,但全球的晶圆客户还是在紧盯这单交易。市场分析机构Sage Concepts的主席RichardWinegarner也表示,如果有一天Siltronic和 LGSiltron也卖盘,我们不需要感到惊讶。他还指出,由于硅晶圆业务的微薄收益,让西方的生产者对这个业务失去激情,但正在学习的制造好晶圆的中国对此非常感兴趣。

毫无疑问,这个行业是需要并购的。因为这样的话可以促使晶圆的价格走向稳定。SummitRedstone Partners.的分析师Jagadish Iyer表示。

晶圆的狂欢

晶圆这个产业是从多晶硅开始的。而多晶硅是在石英坩埚里面融化的。

我们知道,在固体材料中,有一种特殊的晶体结构──单晶(Monocrystalline)。它具有原子一个接着一个紧密排列在一起的特性,可以形成一个平整的原子表层。因此,采用单晶做成晶圆,便可以满足以上的需求。然而,该如何产生这样的材料呢,主要有二个步骤,分别为纯化以及拉晶,之后便能完成这样的材料。

纯化分成两个阶段,第一步是冶金级纯化,此一过程主要是加入碳,以氧化还原的方式,将氧化硅转换成98%以上纯度的硅。大部份的金属提炼,像是铁或铜等金属,皆是采用这样的方式获得足够纯度的金属。但是,98%对于晶片制造来说依旧不够,仍需要进一步提升。因此,将再进一步采用西门子制程(Siemensprocess)作纯化,如此,将获得半导体制程所需的高纯度多晶硅。

接着,就是拉晶的步骤。首先,将前面所获得的高纯度多晶硅融化,形成液态的硅。之后,以单晶的硅种(seed)和液体表面接触,一边旋转一边缓慢的向上拉起。至于为何需要单晶的硅种,是因为硅原子排列就和人排队一样,会需要排头让后来的人该如何正确的排列,硅种便是重要的排头,让后来的原子知道该如何排队。最后,待离开液面的硅原子凝固后,排列整齐的单晶硅柱便完成了。

从目前的市场看,硅晶圆包括了300mm/200mm和其他更小的尺寸。

硅晶圆制造挑战重重,但制造商却获益不多。在过去的二十年,硅晶圆供应商从20多家,兼并成现在的5家大玩家。而这些并购扫除了产业的几大问题,首先是硅晶圆厂需要一个庞大的规模去和其他竞争者竞争,这样的话小型制造商就跟不上第一阵型的步伐。

但最大的问题是硅晶圆产业正在面临产能过剩的现状。这样就会给价格和利润带来重大影响。在过去的几年,只有一部分的供应商能够获得利润。而实际上硅晶圆的平均价格已经从2009年的每平方英寸1.04美元的售价降到2015年的0.76美元。

现在,300mm晶圆占了市场60%的出货量,而200mm晶圆的份额只有31%。剩下的份额则被150mm晶圆和其他晶圆瓜分。

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200mm晶圆的装机容量

总得来说,300mm晶圆每年的市场容量从2009年的4300万片晶圆成长到2015年的7600万片。

在2015年,半导体市场上生产了7600万片300mm硅晶圆,但市场只消耗了5700万片。所以从目前的市场看来,如果硅晶圆厂产能全开,所生产的硅晶圆能够满足所有Fab的生产需求。但根据监视可知,在2016年,只有74.6%的Fab投入运营。

因此不需要去扩充生产,相反,有些供应商需要关掉一些产品线去降低运营成本。

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300mm晶圆的预估需求

幸运的是,硅晶圆产业在2015年第四季度触底之后,开始反弹了。Iyer表示,2015年对于硅晶圆产业来说是很艰难的一年。

从2016年第一季度开始,硅晶圆产业开始复苏,尤其是在TSMC的强势影响之下。

去年的硅晶圆价格真的到达了历史新低,但相反的是产能达到了历史新高。虽然今年第一季度开始,硅晶圆的市场开始好转,但是价格还是没有回调。

但对硅晶圆生产者来说,目前面临的最大挑战是硅晶圆需求日增,但价格上调困难。硅晶圆供应商需要去说服客户接受价格调整。这是一个信号,在芯片制造商收益不错的时代,如果能够调整其价格,对硅晶圆制造商来说,是一个鼓舞。

市场预测,2016年的硅晶圆市场会达到70亿美元,较之2015下降了1%。而2016年的硅晶圆出货尺寸会高达108亿平方英寸。较之去年反而有小许上升。

但从整个行业看来,还是有一些积极的信号的。因为市场需求还会持续上升。

300mm晶圆市场会从Logic和Memory产品的增长中收益,200mm晶圆依旧保持很强劲的活力。但在未来,300mm晶圆面临更多的挑战。因为200mm硅晶圆客户远比300mm晶圆多,所以200mm晶圆的产能过剩的情况不再出现。

实际上,由于汽车电子、消费电子和IoT市场的个多样化芯片需求激增的推动,甚至造成了200mm晶圆的短缺。

就我们所知,在汽车电子和IoT芯片市场,芯片需要不同的制程和工艺。而这些市场的应用需求也覆盖了从28nm到130nm,甚至达到180nm。未来在 55nm/40nm的需求会持续增长。

去预测未来300mm和200mm需求量的一个方法就是去看设备市场的走势。如果需求增长,芯片制造商会去购买更多的设备。这样也同样给200mm的相关设备带来缺货现象。

Lam Research.的相关人士表示,这并不是说300mm晶圆的需求下降,只是从他们的角度看,现在能提供的300mm晶圆相关设备比200mm设备多。

随着IoT的落地和more than Moore延伸到Fab,200mm晶圆的相关设备在未来会持续增加。而随着200mm晶圆的走热,Fab也要购买足够的设备以保证其产能。

Applied Materials的相关人士也透露,市场会停留在200mm晶圆一段时间,morethan Moore技术的基础也会存在于庞大和增长的市场。

更多的并购会发生?

尽管现在情况看起来好了很多,但硅晶圆产业在可见的未来还会面临很多困难。因此行业可能会发生更多的并购以保持其竞争力。SunEdison Semiconductor在今年年初宣布将会采取一些可替代的选择来改变其亏损状况就是其中的一个代表。

SunEdison Semiconductor寻求交易,我们也不会感到惊讶,让我们惊讶的是,买家竟然是环球晶圆,行业内的一个无名之士。

尽管如此,行业分析师也是看好这单交易。这在未来会缔造一个12亿美元营收的公司。丰富的产品线会满足半导体市场的广泛需求。

如果这单交易完成了,也会有一个明显的影响,那就是美国本土不再有硅晶圆供应商了。

但这个真的重要吗?因为就目前看来,没人关心美国的硅晶圆制造能力。实际上,全球只由不到10%的晶圆是在美国生产的。这些业务大部分都是在亚洲完成。

另外,这单交易还会有其他的象征性意义,毕竟成立于1959年的SunEdisonSemiconductor是硅晶圆这个领域的先锋,他曾经是孟山都公司的一个部门,那时候还叫做MEMC。在1989年,一个德国公司收购了MEMC,并发起了一连串的并购,最后MEMC再度作为一个美国公司亮相,并在2009年收购了太阳能供应商SunEdison,并在2013年改名SunEdison。

两年前,SunEdison分拆其硅晶圆业务,聚焦在太阳能。并将其硅晶圆业务的公司改为SunEdisonSemiconductor。而SunEdison最后却破产了。

而环球晶圆曾经是Sino-AmericanSilicon的一个部门。在2011年,Sino-AmericanSilicon分拆其硅晶圆业务,成立了现在环球晶圆。

与此同时,Sino-AmericanSilicon收购了一个从Toshiba手上买下了硅晶圆供应商 CovalentMaterials,在2016年,Sino-AmericanSilicon将其并入环球晶圆。


全球硅晶圆将持续涨价 


2016年全球半导体硅晶圆出货总面积达10,738百万平方英吋,年成长率达3%,连续3年创出货量历史新高。

由于今年以来硅晶圆供货吃紧,第一季议定的12吋硅晶圆合约价已顺利调涨1成,第二季合约价虽然仍在协商中,但包括晶圆代工厂及内存厂均已让步接受涨价,且涨势将延续到8吋硅晶圆,业界预估可望再调涨1成。 法人点名台胜科(3523)、环球晶(6488)、合晶(6182)等硅晶圆厂将直接受惠。

根据SEMI旗下SMG统计,2016年半导体硅晶圆出货总面积为10,738百万平方英吋(million square inches,MSI),高于2015年的10,434百万平方英吋,等于续创出货量历史新高。 至于2016年半导体硅晶圆市场营收总计达72.1亿美元,较前年营收71.5亿美元成长1%。

SEMI表示,半导体硅晶圆包括原始测试晶圆片(virgin test wafer)、外延硅晶圆(epitaxial silicon wafers)等晶圆制造商出货予终端用户的抛光硅晶圆,但不包括非抛光硅晶圆或再生晶圆(reclaimed wafer)。

SEMI 台湾区总裁曹世纶表示,虽然整体营收因单价下跌而低于先前水平,2016年半导体硅晶圆出货量仍连续三年成长并创下历史新高。

今年以来半导体硅晶圆市场供给吃紧,出现睽违8年时间首度涨价情况,第一季合约价平均涨幅约达10%,20奈米以下先进制程硅晶圆更是一口气大涨10美元,环球晶、台胜科、崇越等成为最大受惠者。 而过去一向不评论市场的台积电,也在日前法说会中松口指出硅晶圆的确已调涨价格。

包括环球晶、台胜科、合晶等国内硅晶圆厂,及国外硅晶圆厂如SUMCO、信越等,近期持续与国内半导体厂进行硅晶圆议价及签订新合约。 业者表示,第一季是半导体市场淡季,但12吋硅晶圆供货吃紧价格顺利调涨,第二季12吋硅晶圆价格续涨外,已传出8吋硅晶圆也可能调涨消息。

业者表示,上游硅晶圆厂近几年均无扩产计划,今年全年供不应求已是在所难免,而在预期大陆晶圆厂对硅晶圆庞大需求将在明年下半年浮现,且新建硅晶棒铸造炉至少要一年半以上时间。 在此一情况下,第二季硅晶圆合约价续涨已有共识,下半年价格涨幅还会再扩大,部份半导体厂更决定直接签下一年长约。



责任编辑:Davia

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标签: 硅晶圆 晶圆

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