晶圓廠成熟製程之爭，前所未有的激烈_風聞
半导体行业观察-半导体行业观察官方账号-专注观察全球半导体最新资讯、技术前沿、发展趋势。2022-07-07 11:56
相較於3納米/2納米這樣的先進製程，在成熟製程領域的看客似乎越來越多。一方面是因為成熟製程市場種類百花齊放，有模擬芯片、功率半導體、MCU、射頻芯片等等。再就是鎖定這塊市場的晶圓代工業者愈發多，隨着台積電和三星開始反攻成熟製程，對於成熟製程晶圓廠商來説，挑戰愈發大。最後還有在細分領域小而美的專業代工業者正在不斷蓄力。成熟製程領域粥多僧多，競爭正處於前所未有的激烈。
過往，在摩爾定律的驅動下，晶圓廠一直在緊追先進工藝，這場決賽的最後僅剩台積電、三星和英特爾這幾家。隨着先進製程逐漸逼近極限，現在這些晶圓代工廠開始反攻成熟製程，他們開始紛紛大幅擴產成熟工藝，這是前所未有的現象。不過也表露出成熟製程的市場空間，以台積電為例，其傳統節點(16nm及以上成熟製程)的份額佔其2021年收入的50%。
台積電早在去年就放出要擴產成熟產能的信號。為了解決車用及工控等芯片產能短缺問題，台積電今年在高壓及電源管理IC、MEMS微機電及CMOS影像傳感器、嵌入式快閃存儲器（eFlash）等特殊成熟製程領域大幅擴產，資本支出達到過去三年平均支出的3.5倍，今年特殊成熟製程產能會較去年增加14％，佔整體成熟製程比重亦將提升到63％。台積電要擴產的成熟工藝工廠主要有3個：台積電高雄Fab 22廠區將興建P1～P2廠，還有就是南科Fab 14廠區P8廠，這些都將用來支援特殊成熟製程。
三星在最近的年報中也披露今年將擴大成熟製程晶圓代工佈局，主要是CIS所需的成熟製程產能，此舉勢必將瓜分聯電、世界先進、格芯等主攻成熟製程的晶圓廠訂單。三星也將繼續推出通過改進成熟工藝、提高性能和成本競爭力的衍生工藝技術。三星還提到，中長期將擴大成熟製程產能，並且不排除蓋新廠，但三星並未揭露投資金額、新產能規畫等訊息。
此前三星與聯電有緊密的合作關係，去年三星將28納米的圖像信號處理器（ISP）給聯電代工，後雙方又合作開發最先進的22納米高壓制程，聯電將為三星代工OLED驅動芯片。如今三星宣示要強化成熟製程晶圓代工佈局，意味未來也將成為聯電的強大競爭對手，雙方是既合作又競爭的關係。
在代工領域，英特爾長久以來都是隻給自己代工，但是去年英特爾的IDM 2.0策略中，將晶圓代工業務重啓。英特爾在今年公佈了2022第一季的代工業務表現，從去年的1.03億美元增至2.83億美元，同比暴漲175%，雖然相比台積電、聯電仍有較大差距，但已逐步逼近了力積電等廠商。根據英特爾對投資人公佈的統計數據顯示，主要來自思科、亞馬遜等30多家客户的訂單。這還不包括收購的Tower Semiconductor，若再完成合並高塔半導體，整體體量會更大，將逐步進逼力積電、聯電等台廠。
晶圓廠的大幅擴產也反映到了設備市場中，光刻機設備供應商ASML一季度賣出了62台光刻機，實現淨銷售額35億歐元，淨利潤6.95億歐元，新增訂單金額70億歐元，其中25億歐元來自0.33 NA和0.55 NA EUV系統訂單以及大量的DUV訂單，這反映了市場對先進和成熟節點持續性的強勁需求。
成熟製程晶圓廠，更要打造出差異化
所有這些都在搶食主攻成熟製程晶圓廠商的蛋糕。在這樣的背景下，這些晶圓廠更應該打造出差異化來。不過，他們在成熟製程的深耕也有自身優勢，除了產能方面，還有價格優勢等因素。
聯電是全球第一家宣佈放棄先進工藝研發的晶圓代工廠，從那時起，聯電將戰略重點放在改善公司的投資回報率上，主攻28nm及以上的製程。目前，聯電對成熟產能的押注也是史無前例，尤其是28nm，並且甚至在22年來未擴產的新加坡地區擴建產能。
今年4月份，聯電斥資48.58億元將分3次收購廈門聯芯所有股權，聯芯集成為聯電與廈門市政府及福建省電子信息集團合資成立的提供12英寸晶圓專工服務的晶圓廠。聯電錶示，當初與投資方簽約時，即約定聯芯成立7年後，將納為持股100%子公司。聯電財報表示，廈門聯芯目前月產能2.75萬片，今年將擴產至3.2萬片，主要以28納米以下製程為主。
成熟製程究竟有多搶手呢？前段時間因為面板驅動IC等消費領域的砍單潮，聯電釋放出產能鬆動的信號，接着國際車用芯片大廠英飛凌、恩智浦、德州儀器和Microchip紛紛來搶產能，並喊出有多少產能都收。這四家客户全球車用芯片市佔總和超過三成，車用芯片多以成熟製程生產，聯電在四大車用芯片大單挹注下，營運熱轉。
在技術層面，聯電正透過旗下聯穎佈局第三代半導體，鎖定6英寸氮化鎵產品。並且與imec聯合研發。聯電透露，在6英寸氮化鎵領域站穩腳步之後，也將展開碳化硅（SiC）佈局，並朝8英寸晶圓發展。
同樣放棄先進製程的是格芯，早在2018年，格芯就意識到，通過建造更清潔的潔淨室和購買單位數的EUV光刻機等晶圓廠工具，它仍然可以滿足70%的市場需求。相反，該公司將放棄追逐先進工藝而節省下來的資金，用於從現有工藝節點中開發更多功能。
今年初，格芯CEO Tom Caulfield在一份聲明中表示，公司簽署了更多長期合作協議，有30家客户承諾出資合計32億美元以幫助公司擴產，以支持強勁的芯片需求。近日據日經亞洲的報道，格芯將在未來5到10 年內繼續追求產能以滿足需求，並決定在今年底之前，要選新加坡、紐約或德國加碼投資擴產。
在技術創新層面，格芯與MRAM供應商Everspin合作開發了一種替代NVM技術——MRAM(磁性RAM)模塊。將閃存擴展到了28nm以下，該MRAM模塊可用於GF的12納米FinFET和22納米FDX平台。該公司還為相同的平台提供了RRAM(電阻RAM) NVM模塊。
在模擬射頻芯片領域，格芯已轉向射頻SOI和SiGe晶體管，以將晶體管單位增益頻率 (fTs) 推向太赫茲。今年5月，格芯宣佈了一個名為GF Connex的RF元平台，該平台包含該公司的RF SOI、FDX、SiGe 和 FinFET平台的元素。
再一個是硅光子芯片，硅光子學可能是改變數據中心遊戲規則的技術，數據中心已經採用光互連實現服務器之間 200 Gbps 及以上的高速鏈路。目前該芯片的整體成本仍偏高，業界都在努力降低系統級成本。在這方面，格芯推出了SiPh平台，到今年3月已發佈了其第二代GF Fotonix SiPh平台。該平台使格芯能夠製造結合了光子發射器和檢測器、硅光波導、射頻組件和高性能CMOS邏輯的單片器件。格芯採用各向異性蝕刻在單片硅光子芯片中創建精確的V形槽，以簡化直接、無源光纖對準和連接。
大陸晶圓廠小步快走
大陸晶圓代工因為無法向先進製程進擊，所以也在加大力度投資成熟製程。中芯國際在成熟晶圓製程領域也佔據很重要的一席，從2020年營收39億美元，到2021年的54億多美元，中芯國際如今已成為全球前四大晶圓代工廠中成長最快的公司。在成熟工藝方面，中芯國際主要佈局了8個主要產品平台，其中，高壓、驅動、微控制器，超低功耗邏輯和特殊存儲器收入成長最快，其他平台雖然市場需求很強但受到產能限制。
中芯國際也加快了產能擴張的步伐，據中芯國際聯合首席執行官趙海軍在今年前兩月的業績溝通會上介紹，中芯國際的投產計劃正在穩步推進，2022年初，上海臨港新廠破土動工，北京和深圳兩個項目穩步推進，預計2022年底前投入生產。上述三個新項目滿產後，中芯國際的產能將實現倍增。中芯國際2022年的資本指出預計約為50億美元，同比增長11%。
值得一提的是，中芯國際今年開年就保持了良好的增長勢頭，2022年前兩月實現營收12.23億美元，較去年同期躍增59.1%，淨利更大增94.9%至約3.09億美元。
華虹半導體是一家特色工藝純晶圓代工企業，特別專注於嵌入式非易失性存儲器、功率器件、模擬及電源管理和邏輯及射頻等差異化工藝平台，其中嵌入式非易失性存儲器仍是其營收的主要來源，主要是主要包括智能卡芯片和MCU兩大類芯片應用；功率器件IGBT也已連續7年保持高增長，作為全球第一條12英寸功率器件代工生產線，公司的功率器件產品在12英寸已通過IATF 16949汽車質量管理體系認證。除了這些平台之外，華虹半導體還加強了射頻、標準式存儲器、圖像傳感器等工藝平台的研發，並在2021年取得豐碩回報。
2022年，華虹半導體無錫12英寸產線將繼續擴充，目前該廠的月投片量超6.5萬片，全年產能利用率均維持在100%以上，擴充之後預計到今年底將產能釋放至9萬片/月。
另外一家大陸晶圓廠合肥晶合集成已經躍居全球第一季度前十名，第一季營收達4.4億美元，季增26.0%。晶合集成專注於12英寸的晶圓代工服務，以生產0.1Xμm及90nm大尺寸驅動IC為主，同時具備DDIC、CIS、MCU、PMIC、Mini LED、E-Tag 等工藝平台晶圓代工的技術能力。晶合集成目前正募資95億向更先進的成熟製程升級，其中31億投資於“收購製造基地廠房及廠務設施”，24.5億元用於“28納米邏輯及OLED芯片工藝平台研發項目”，15億元用於“40納米邏輯芯片工藝平台研發項目”，這是晶合集成投資最高的三大募投項目。
小而美的專業代工廠繼續蓄力
在射頻PA代工領域，穩懋就是一個不容小看的市場領導者，穩懋是全球最大的砷化鎵晶圓代工龍頭，砷化鎵是製作功率放大器（PA）的重要材料，穩懋的市佔率超過70%。而且在第三代半導體領域，穩懋十年前就與客户投入開發第三代半導體，目前在GaN on SiC已有穩定營收貢獻，主要用於5G和衞星相關領域，佔總營收的個位數。穩懋今年持續進行擴產，晶圓C廠和南科高雄園區路竹廠均為擴產之列。穩懋預估，今年資本支出在120億元左右，由於新產能加入，折舊費用預計較2021年增加1成到2成。
在射頻領域還有Tower Semiconductor，不過已經被英特爾收購，Tower Semiconductor專門為製造差異化產品提供定製模擬解決方案，提供尖端工藝技術，包括射頻 (RF)、高性能模擬 (HPA)、集成電源管理、CMOS 圖像傳感器 (CIS)、非成像傳感器 (NIS)和混合信號 CMOS，以及微機電系統 (MEMS) 功能。
X-Fab是一家專門從事模擬/混合信號應用的純晶圓代工廠，主要提供從 1.0 µm到130 nm 的模塊化 CMOS 和 SOI 工藝，以及特殊的MEMS和SiC工藝能力。尤為值得一提的是其SiC代工能力。第一季度X-Fab的SiC收入與去年同期相比幾乎翻了一番，達到1210萬美元。而且市場對X-Fab SiC技術的需求進一步加速，第一季度訂單達到2140萬美元，同比增長149%，環比增長26%。
X-FAB也正在擴大所有工廠的產能，第一季度X-Fab資本支出大幅增加至4880萬美元，主要是2021年設備訂單在2022年第一季度交付。全年資本支出預計約為2億美元。
寫在最後
對於成熟製程，有人認為明年產能將過剩，有人説前景不被看好，至於最終結果如何，沒有準確答案，不如交給市場。但是有一點可以確認，隨着晶圓廠一直不斷加碼擴產，成熟製程的戰爭將異常激烈。
來源：內容由半導體行業觀察（ID：icbank）原創
作者：杜芹