進入2020下半年以后，全球芯片業(yè)缺貨狀況達到歷史高峰期，特別是最近，汽車芯片嚴重缺貨，各大車廠不得不停產(chǎn)待援。

缺貨就意味著產(chǎn)能緊張，這種長時間、大規(guī)模、系統(tǒng)性的產(chǎn)能緊張，在很大程度上推動著晶圓廠產(chǎn)能的變化、轉(zhuǎn)移?？傮w來看，這種轉(zhuǎn)移表現(xiàn)在三個方面：一是地域性的轉(zhuǎn)移，特別是向中國大陸聚集；二是出于成本效率的考慮，多年來，8英寸晶圓廠逐步向12英寸轉(zhuǎn)移；三是不同類別芯片之間產(chǎn)能的轉(zhuǎn)移，即將相對夠用的芯片產(chǎn)能，轉(zhuǎn)為生產(chǎn)嚴重缺貨的芯片產(chǎn)線。

向中國大陸轉(zhuǎn)移

近些年，中國大陸的半導(dǎo)體業(yè)發(fā)展迅速，除了本土不斷上馬晶圓廠之外，各大國際知名晶圓廠紛紛來建廠，形成了愈加突出的產(chǎn)能聚集效應(yīng)。

2016~2018年，中國大陸新增的12英寸晶圓廠大多來自中國臺灣的臺積電、聯(lián)電、力晶等，于廈門、南京、合肥等地設(shè)廠；另外，來自于美國的Intel、GlobalFoundries，也在大連、重慶等地投資數(shù)十億美元建廠。

據(jù)IHS預(yù)測，晶圓代工市場規(guī)模有望從2020年的584億美元，增長到2025年的857億美元，年復(fù)合增長率（CAGR）為8%，而成熟工藝晶圓代工市場將增長至415億美元。據(jù)IC Insight統(tǒng)計，2018年中國晶圓產(chǎn)能243萬片/月（等效于8英寸晶圓），中國大陸晶圓產(chǎn)能占全球晶圓產(chǎn)能12.5%，隨著產(chǎn)能持續(xù)向中國大陸轉(zhuǎn)移，預(yù)計2022年產(chǎn)能將達到410萬片/月，占全球產(chǎn)能17.15%。

但是，中國大陸代工廠商自給率嚴重不足。根據(jù)拓墣研究的數(shù)據(jù)，2020年第二季度，中芯國際和華虹份額加起來才 6%。此外，盡管這幾年中國大陸掀起晶圓代工廠建設(shè)高潮，據(jù)SEMI統(tǒng)計，2017-2020 年，全球 62 座新投產(chǎn)的晶圓廠中有 26座來自中國大陸，占比超過40%，成為最積極、增速最快的地區(qū)。但多數(shù)新建晶圓廠在短時間內(nèi)很難真正形成有效產(chǎn)能。這在很大程度上促進了晶圓廠產(chǎn)能向大陸轉(zhuǎn)移。

另外，還有一點很值得關(guān)注，那就是2015年以后，本土的IC設(shè)計廠商大量涌現(xiàn)，對芯片產(chǎn)能形成了潛在的巨大需求。同時，受上市、融資等目的驅(qū)動，很多“假”產(chǎn)能需求不斷涌現(xiàn)，特別是在缺貨行情的影響下，很多本土IC設(shè)計廠商加倍向代工廠要產(chǎn)能，由于設(shè)計企業(yè)眾多，多要出來的這部分產(chǎn)能是很可觀的，雖然有不少泡沫成分，但其在客觀上加速了產(chǎn)能向中國大陸的傾斜。

在這種情況下，大陸市場對外來晶圓大廠的吸引力越來越大，而從近期來看，韓國的三星和SK海力士表現(xiàn)得尤為積極。

三星非常重視西安的存儲芯片工廠，已經(jīng)制定了三期計劃，而其第二工廠的第二階段投資將于2021年完成。三星在第一階段投資約90億美元，在第二階段投資80億美元。相信在不久得將來，三星西安廠生產(chǎn)的存儲芯片將成為本土三大存儲器廠最強有力的競爭者，特別是在性價比方面，本土企業(yè)將面臨挑戰(zhàn)。

SK海力士也非?？粗刂袊箨懯袌?，原先計劃用兩年時間，將其韓國8英寸晶圓廠遷往中國，以節(jié)省成本。最近，該公司在財報電話會議上表示，為了應(yīng)付快速增長的客戶需求，將加快8英寸晶圓廠的遷移速度。

8英寸向12英寸轉(zhuǎn)移

晶圓尺寸越大，可利用效率越高。12英寸晶圓擁有較大的使用面積，得以達到效率優(yōu)化，相對于8英寸晶圓而言，12英寸的可使用面積超過兩倍。

來自IC Insights的統(tǒng)計和預(yù)測顯示，2018-2021年間，全球范圍內(nèi)可量產(chǎn)的12英寸晶圓廠每年都會增加，到2021年，將達到123家，而這一數(shù)字在2016年為98家，基本上所有新建設(shè)的晶圓廠都將用來生產(chǎn)目前急缺的DRAM、閃存，或者增強現(xiàn)有的代工能力。截至2016年底，12英寸晶圓貢獻了全球IC晶圓廠產(chǎn)能的63.6%，預(yù)計到2021年底這一數(shù)字將達到71.2%，在這5年內(nèi)，以硅片面積計算的年復(fù)合平均增長率達到8.1%。

無論從總體表面積，還是實際晶圓出貨量來看，12英寸晶圓都是現(xiàn)在使用的主力晶圓尺寸。盡管如此，8英寸晶圓廠仍然具備相當長的生命力。到2021年，8英寸晶圓的IC生產(chǎn)能力預(yù)計仍將保持增長態(tài)勢，以可用硅片總面積計算，年均復(fù)合增長率預(yù)計為1.1%。不過，8英寸晶圓占全球晶圓產(chǎn)能的份額，預(yù)計將從2016年的28.4%下降至2021年的22.8%。

早期的大部分6英寸硅晶圓生產(chǎn)線都已經(jīng)轉(zhuǎn)向了8英寸的，然而，受制于成本和性能等因素，8英寸線轉(zhuǎn)向12英寸產(chǎn)線較為困難，主要體現(xiàn)在：12英寸晶圓廠進入門檻高，參與廠家數(shù)量較少，根據(jù)中芯國際新建上海12英寸晶圓廠投資金額數(shù)量可知，12英寸廠對代工企業(yè)廠房潔凈室清潔度及設(shè)備的精密度要求很高，初期投資及后續(xù)研發(fā)投入巨大，要達到百億美元級別才能具備市場競爭力。因此，盡管12英寸晶圓市場高速增長，但直接參與競爭的企業(yè)數(shù)量依然是少數(shù)。

另外，代表先進制程的12英寸晶圓廠生產(chǎn)的產(chǎn)品主要是精密制程的芯片，留給65nm及以上制程的空間并不多，12英寸廠的投資金額巨大也導(dǎo)致代工費用高昂，而這是對價格敏感的成熟制程產(chǎn)品所不希望看到的。同時，制程尺寸的微縮，會導(dǎo)致漏電的增加，因此，電池供電類應(yīng)用通常會選擇8英寸產(chǎn)線，另外，MEMS傳感器、LED等產(chǎn)品，采用8英寸晶圓更具優(yōu)勢。

也正是因為如此，8英寸晶圓廠具有相當長的生命周期。特別是由于市場對PMIC、顯示驅(qū)動IC，CMOS圖像傳感器（CIS），MCU，MEMS和其它特征尺寸》90nm制程工藝技術(shù)的器件的強勁需求，晶圓代工廠從中受益頗多。這些器件是許多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的關(guān)鍵組件，物聯(lián)網(wǎng)為8吋晶圓廠注入了新的活力。

不過，近些年，隨著市場對存儲和邏輯芯片需求的增加，特別是14nm及更先進制程的普及，市場對12英寸晶圓的需求日益迫切，這方面的成本效率越發(fā)突出。因此，8英寸向12英寸晶圓轉(zhuǎn)型的速度開始加快。

2008到2016年期間，總共有15座晶圓廠從8英寸轉(zhuǎn)型為12英寸的。

不只是在存儲和邏輯芯片方面，模擬和模數(shù)混合芯片廠商也越來越多地向12英寸產(chǎn)線轉(zhuǎn)移，典型代表就是德州儀器（TI）和ADI。

近些年，TI一直在穩(wěn)步提升其12英寸晶圓模擬芯片的產(chǎn)量，以削減成本并提高生產(chǎn)效率。TI表示，12英寸晶圓廠的產(chǎn)量比競爭對手使用的8英寸工藝生產(chǎn)的芯片便宜40％。此外，對于模擬用途，12英寸晶圓廠的投資回報率可能更高，因為它可以使用20到30年。

不過，鑒于當下8英寸晶圓產(chǎn)能的短缺，8英寸向12英寸轉(zhuǎn)移的腳步可能再次放緩。

不同類別芯片間的轉(zhuǎn)移

近兩年，雖然全球芯片業(yè)呈現(xiàn)出整體缺貨的狀況，但細分來看，不同類型的缺貨狀況各不相同，如2017和2018年的存儲器，成為了缺貨和漲價的代名詞，但進入2019下半年后，情況急轉(zhuǎn)直下，價格一路下跌，產(chǎn)能利用率大幅下滑。也就是在那年，全球CIS傳感器需求出現(xiàn)了井噴，產(chǎn)量嚴重不足。為應(yīng)對這種局面，CIS龍頭索尼在2019年史無前例地將部分CIS生產(chǎn)外包給了臺積電，與此同時，CIS“二哥”三星在推出新技術(shù)的同時，也在提升CIS產(chǎn)能，于2017年開始改造12英寸DRAM產(chǎn)線FAB 11，用于生產(chǎn)CIS，2018年底完成改造；同時對FAB 13進行改造。

三星原本擁有1條CIS芯片專用產(chǎn)線，名稱為S4-Line，2019年，該公司CIS產(chǎn)能約為4.5萬片/月，隨著FAB 11和FAB 13線轉(zhuǎn)為CIS專用線，三星的產(chǎn)能將擴充到12萬片/月，目標是超過索尼每月10萬片的產(chǎn)能。

三星啟動轉(zhuǎn)線計劃充分說明CIS芯片市場的火爆程度，且在未來幾年仍將持續(xù)下去。此外，轉(zhuǎn)線計劃是在2018年底開始的，當時DRAM已經(jīng)進入降價周期，通過將DRAM產(chǎn)線轉(zhuǎn)為CIS芯片專用線，三星還能夠規(guī)避存儲降價帶來的不利影響。

進入2021年以后，CIS依然是供不應(yīng)求。據(jù)Omdia統(tǒng)計，中低端CIS嚴重短缺，三星從2020年12月起調(diào)漲CIS 價格40％，其它CIS供應(yīng)商也漲價20％。導(dǎo)致這一波CIS 漲價的主因是8英寸晶圓代工產(chǎn)能吃緊，投片在8英寸晶圓生產(chǎn)的電源管理IC、驅(qū)動IC、指紋辨識IC、MOSFET 等產(chǎn)品，自2020下半年就陸續(xù)缺貨漲價。

目前，三星位于韓國華城的FAB 11 DRAM 產(chǎn)線已改建成CIS 產(chǎn)線，將CIS 總產(chǎn)能提高20％，并開始進入量產(chǎn)階段。

此外，一些CIS的IC設(shè)計企業(yè)，為了擺脫到處找產(chǎn)能而不得的被動局面，開始自建晶圓前后道產(chǎn)線，以保證給客戶供貨。

除了CIS，近期產(chǎn)能最緊張的就是汽車芯片。為了獲得產(chǎn)能，歐美各國政府出面與臺積電協(xié)商，希望后者能增加汽車芯片產(chǎn)能。由于臺積電擁有全球汽車芯片70%的產(chǎn)能，所以，該公司的舉動會產(chǎn)生很大影響。為了盡快解決汽車芯片荒問題，臺積電緊急啟動了特別緊急快件，要在相對短的時間內(nèi)擠出原計劃生產(chǎn)其它芯片的產(chǎn)能，用于生產(chǎn)汽車芯片。

據(jù)悉，臺積電正將部分55納米HV制程產(chǎn)能，由部分觸控面板驅(qū)動IC（TDDI）轉(zhuǎn)移給車用，由于敦泰TDDI有50%～60％產(chǎn)能委由臺積電代工，短期內(nèi)產(chǎn)出可能受到傷害。

在晶圓代工產(chǎn)能更加吃緊的環(huán)境中，DDI領(lǐng)導(dǎo)者聯(lián)詠與奇景光電專注于大尺寸與中小尺寸DDI，相比其他同業(yè)廠商，在獲得晶圓代工產(chǎn)能的順位取得優(yōu)先，成本則會小幅增加。

無論是汽車芯片大規(guī)模缺貨，還是臺積電啟動特別緊急快件程序，都是非常罕見的現(xiàn)象，這在很大程度上打亂了原有秩序和平衡。目前，芯片制造商急于滿足汽車制造商需求，很多芯片代工廠都在滿負荷運轉(zhuǎn)，從而限制了代工廠接受新訂單的能力，可能會影響晶圓廠生產(chǎn)DRAM及NAND芯片，反過來影響智能機及平板電腦的交付。

實際上，消費電子類芯片與車用芯片搶奪產(chǎn)能早有跡象。一方面，芯片制造商將調(diào)低的汽車芯片產(chǎn)能轉(zhuǎn)向消費電子領(lǐng)域，手機、電腦等消費電子類產(chǎn)品芯片銷量覆蓋群體更大，部分芯片制造商不愿重啟汽車芯片生產(chǎn)線；另一方面，隨著汽車制造商的芯片訂單再度放大，為搶占市場，部分芯片供應(yīng)商正在擴大汽車芯片產(chǎn)能。

結(jié)語

綜上，推動全球晶圓廠產(chǎn)能轉(zhuǎn)移的三股力量呈現(xiàn)出了不同的狀態(tài)和節(jié)奏：一、全球產(chǎn)能向中國大陸轉(zhuǎn)移的速度在加快，且勢不可擋；二、8英寸向12英寸轉(zhuǎn)移在不同時期有快有慢，這是因為不僅12英寸產(chǎn)能緊缺，8英寸的需求也很旺盛，且在可預(yù)見的未來依然具有十分可觀的市場規(guī)模；三、不同類型芯片之間的轉(zhuǎn)移，給供需關(guān)系增加了更多的不確定性，它還會推動IC設(shè)計公司、晶圓代工廠、IDM等商業(yè)模式的轉(zhuǎn)變，以實現(xiàn)更多的產(chǎn)能自主。
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