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產業風雲:2022 最新大尺寸矽晶圓供應商佈局!


本文為長年深耕半導體產業的軒轅宇文、與經貿工作者詹大安共同合作,為讀者介紹矽晶圓的國際供應商動態。

Photo: Pixabay


大尺寸晶圓簡介

半導體想賺錢,首先得壓低成本,先從材料開始壓成本,所以主流的晶圓材料,首推地殼含量第二高的矽(最高是氧), 原因是甚麼? 量大就便宜嘛~再來就是想辦法從設計上減低晶片(chip)的尺寸,讓同樣大小的晶圓中,想辦法容納更多的晶粒。

註:在還沒切割包裝好成晶片前,晶圓廠會以die(圖一: 裸晶,也稱裸晶片、晶粒或裸片)的名義來定義

圖一.晶圓上的晶粒


最後就是把晶圓做大,只要晶圓供應商做得出來,晶圓廠設備能配合製造,那就是越大越好。只要隨著研發大尺寸製程設備的設計,die 可以越做越小啊,只要製程線寬(為方便讀者的理解,可認知為半導體製成設備可以做到的最小電路寬度,其對應電性仍符合設計者要求)縮一半,die 數就可以增四倍!!(如圖二)。

每一顆晶粒都是錢啊!

圖二. 線寬縮一倍,晶粒數多四倍


同樣的,為了配合小尺寸 die 的設計,成長大尺寸晶棒必須提升品質,減少缺陷,總不能缺陷比 die 還大顆吧? 那還玩甚麼? 於是,可用面積變大了,晶粒多了,品質還上去了,還有甚麼比這個更令投資人嗨起來呢(延伸閱讀:《哈佛商學院最熱門的投資課》)?


而且晶圓大還有一個好處,邊緣可以使用的有效 die 數目可以增加。別小看這一點點的差異,蚊子再小都是肉,更何況這每一個晶粒都是可以換成黃澄澄的金子啊,在今日成天將 cost down 喊的震天價響的企業主眼中,這還不美嗎?


另外,為了增加晶圓有效使用面積,過去為了確定晶圓擺放位置的定位,也隨著積科技進步,將雙平邊改為單平邊, 日本規格還有小平邊,進化8”後更是縮小為一個小小的 notch(切槽缺口, 圖三)。看到沒?有效面積再次提升。

圖三. 平邊進化成槽口


綜合以上所述,簡單一句,越大的尺寸面積,所產出的數量勢必提昇,增加產能。

這裡簡單給大家看一下不同尺寸的晶圓對比,增加的面積倍數(表一),大家是否就更有感覺了?

表一. 各種晶圓尺寸比及對應的面積比


科技的探索總是無止境,14", 15", 16", 20" 的晶圓都有在開發中,可惜由於尚未進入實用可量產的階段,在此篇幅中暫不贅述。


國際主要矽晶圓供應商

那麼誰是八吋(8")與十二吋(12")的玩家呢?

先從供應商來說吧,也許是私人企業嗅到錢的味道,抑或是國家機構不想讓自己國家科技命脈被其他國家制衡,大家都不斷開發新廠,各種新聞也都時有所聞,對岸就常有新聞說某某集團號稱有多大的產能及規劃。


訊息真真假假,不是常走巷子的內行人,容易被誤導。所以這裡單純只對普遍被認知真正有實力並有實績的純矽晶圓拋光片供應商給大家聊聊,磊晶代工廠及SOI wafer 廠在此則先不提。

全球前五大的晶圓供應商早都是8"與12"市場的老字號,它們是SHIN ETSU HANDOTAI, SUMCO, GLOBALWAFER,LG SILTRON, SILTTRONIC(表二)。2021 年底時, 全世界晶圓使用量在12" 已來到季用量520萬片,8" 季用量440萬片,下表則是各尺寸加總後的市場佔有率。

Raw Silicon Suppliers

Market Share

工廠所在

31%

​馬來西亞、日本

25%

日本、印尼 (若硬要將台勝科也算進來的話,台灣也有)

17%

美國、南韓、台灣、馬來西亞、義大利、日本、中國

12%

新加坡、德國、美國

11%

韓國

2%

台灣、大陸

Others

2%

表二. 世界主要矽晶圓供應商 (作者推估)


以市場占有率來說,前五家都佔了超過半邊天,第六名的合晶科技雖然在 8”市場有著 7.24% 的市率,但總市場占比也只佔了 2%。信越與勝高是老牌日本🇯🇵 晶圓廠,世創則是德國🇩🇪 資深供應商,這三家長期可說是又大間,又非常有地域性代表地位。


台勝科畢竟血統不夠純,不是本家的,地位相對低,所以只要勝高有合作的客戶,台勝科除非得到本家同意,都不能碰。


前五家在12" 皆有悠久的歷史,其中環球晶是因為買了Sun Edison (更前身是MEMC)後,直接繼承MEMC 12" 廠的技術、設備、老員工。這樣一來,環球晶在全世界半導體重鎮區域(歐美日韓台中)皆有廠房,在所有供應商中,可說是布局最完整、出貨動線最順。


而且它的併購成本低、營收純獲利比例相對高,將來可期。只要GW在產品的品質上有相對的高要求,那麼稱為台灣的第二座護國神山也是妥妥的實至名歸。

大家都知道環球晶在2020年曾狂砸37.5億歐元(約新台幣1,300億元)宣布收購德國矽晶圓廠世創(Siltronic),雖然今年2月初宣布破局,沒能一舉衝到世界第二名,環球晶目前產能仍排名全球第三,僅次於日本信越及勝高。


合晶今年的產品尺寸結構基本上以8"為主,純8"拋光片產能兩岸加起來約五十萬片,佔其公司營收69%。但鄭州廠的17、18萬拋光片月產能只能供磊晶片使用,而不能直接對外賣。此外,合晶的12" 才剛剛布局,目前也基本上以提供磊晶的代工服務為主,只佔合晶產品營收的4%。12" 產品佔時只能做 N type Turnkey,號稱今年底拋光拋片月產能會來到兩萬片,純磊晶代工能力則來到月產能三萬五千片。據說2022產能已被幾個大客戶全包走。


另外,芬蘭Okmetic 雖然在亞洲市場比較少聽到,但在歐洲仍是有名而且市佔率不低的供應商。所以這裡必須略微介紹一下,表示尊敬(註:其實也是有中資)。


中國矽晶圓動向

大陸政府因為考慮到晶圓成本已超過石油,並且應用晶圓的產品涉及高科技領域,在現今誰科技強實力就強的環境,晶圓已默認算是戰略資源,所以中國動用全國之力,到處開廠或擴廠。

麥斯克中欣晶圓中環杭州立昂東芯微超硅都是有名的大陸晶圓8”甚至12“供應商。據芯思想研究院的資料,中國大陸當地2021 的8”拋光片月產能會有261萬片、12”拋光片月產能則有 153萬片。


小結

聊完了矽晶圓供應商,大家想知道誰是矽晶圓的客戶嗎? 也就是市場買家有誰? 有興趣的朋友,來點掌聲,下章節即見分曉,也歡迎業界先進不吝糾錯指教,分享大家更正確的訊息!


 

作者簡介|詹大安


曾居住於台北、紐約。從城市文化風貌到跨國產業研究,在工作和生活之間,嘗試以更宏觀的視角察覺變化中的趨勢。以口舌品味美食、以足跡行遍世界、以文字記錄當下,同時致力於行銷台灣形象的國際經貿工作者。部落格請點選

 

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