8英寸晶圆产能吃紧的原因有哪些？

近些年，全球半导体业都在兴建12英寸晶圆厂，新项目不断涌现，这使得8英寸晶圆产线的比重不断降低。然而，这并没有削弱8英寸的存在感，相反，在很长一段时间内，全球8英寸晶圆产能都处于短缺状态，且很难找到解决办法。

远的不说，就从2017年谈起吧。

彼时，全球8英寸晶圆代工产能利用率逼近100%，而产能拓展潜力有限，受此影响，与2017年相比，2018年同期主要元器件的交货时间明显延长，模拟器件、传感器、分立器件和32位MCU等交货时间均增加，最紧张的交货时间延长至40~50周。

digitimes的数据显示，中国台湾地区主要晶圆代工产能利用率不断增长，截至2018年6月，产能利用率为94.7%，同比增长了1.3%。当时，台湾地区主要晶圆代工厂8英寸线产能约为1100~1200 千片/月。

大部分模拟、分立器件市场由IDM大厂把持，如英飞凌、德州仪器（TI）等，部分IDM的产能扩充专注于12英寸线，没有额外增添8英寸线，这样就不得不将 8英寸产品外包。因此，大部分IDM扩产幅度比需求增长幅度低，外包的比例就越来越高，这样就加剧了晶圆代工厂订单供不应求的局面。

据统计，在2017 年，8英寸晶圆代工主力华虹半导体的8英寸晶圆产能为168K/月，中芯国际的产能为234K/月，占总产能的比例超过40%。

而台积电的8英寸晶圆代工产能占其总产能的比例约为14%；联电的8英寸晶圆代工产能同样供不应求，并开启了一次性涨价。此外，联电在中国大陆的8英寸厂——和舰——也启动了大规模扩产，幅度达15%。

2017和2018年，全球呈现缺货潮，特别是存储器，与此同时，8英寸晶圆厂产能总体供不应求。

进入2019年以后，全产业出现供过于求，特别是存储器，同时，8英寸晶圆产能供不应求的局面也得到了一定程度的缓解。

在经历了2019上半年全行业的低迷之后，全球半导体在2019下半年开始回暖，而8英寸晶圆产能利用率也逐渐提升。进入2020年以后，虽然有疫情的影响，但未能阻挡市场对8英寸晶圆产能需求的提升，再一次出现全球性产能紧张状况。

而促使这一局面出现的首要原因是相关“爆款”芯片需求量暴涨。2018年那一波的典型代表是功率器件，而2020年那一波爆款芯片则是CIS，以及ToF和TWS芯片。这几种芯片在2019年就已经非常火爆，市场需求量大增，而这一发展态势也延续到了2020年。

CIS的爆发主要得益于多摄像头手机的涌现。2019年，随着上游晶圆产能愈发紧张，CIS芯片的供货缺口进一步加大，分辨率5M及以下的CIS出现了两次大规模涨价，涨价的厂商大都分布在中国大陆地区。同时，全球三大CIS厂商索尼、三星和北京豪威（OmniVision）的供货一直都非常紧张，索尼不得不将部分订单交由台积电生产，这种形势给晶圆代工厂带来了更多商机，台积电相当一部分8英寸晶圆代工产能都给了豪威，而为了接单索尼，台积电还在增加投资建厂、采购设备，专门用于应对索尼的CIS订单。此外，中芯国际和华力微电子也收获不少，特别是来自豪威的订单。

与此同时，手机开始搭配3D感测功能ToF，而CIS是ToF的必需元器件，导致市场对CIS的需求量大涨。

除了CIS，市场对TWS芯片的需求也非常强劲，与此同时，在显示面板方面，AMOLED和TDDI的普及，催生了市场对NOR Flash需求的提升。这样，TWS、AMOLED驱动、TDDI芯片，以及NOR Flash存储器在同一时间段内爆发，这些都给8英寸晶圆产能带来了极大的压力。

进入2021年以后，市场对8英寸晶圆产能的需求量又出现了跳跃式的提升，使得各大厂商产能的扩充速度远低于市场需求的增长速度。在这种情况下，市场全面开启涨价模式。

早在2020年，为了确保拿到足够的产能，不少IC设计厂商积极预定2021年的产能，有的长单甚至下到了2021年第二季度。

当时，有IC设计厂商表示，晶圆代工产能非常紧张，交期延长了很多，以往的交期大概是两个月，而那个阶段达到了四个月。即使是这样的交期，依然在被疯抢，不抢的话，会有交不出货的巨大风险。这其中，以8英寸晶圆产能最为火爆，特别是在中国大陆市场，由于这里的IC设计企业数量众多，而大多数都是以90nm及以上的成熟制程工艺芯片为主，这些芯片主要采用8英寸晶圆代工生产，虽然这些IC设计厂商个体体量不大，但由于总数量可观，因此形成了巨大的代工需求，为了抢到产能，上演着多种激烈、甚至是惨烈的竞争故事。

8英寸晶圆产能供不应求的局面一直持续到2022下半年。

8英寸晶圆产能吃紧的原因

在过去几年里，8英寸晶圆产能吃紧，主要有以下几个原因。

一、应用需求驱动。在应用端，对8英寸晶圆代工的强劲需求主要来源于功率器件、电源管理IC、影像传感器、指纹识别芯片和显示驱动IC等。由于模拟/分立器件拥有成熟制程+特种工艺的特性，因此，这些产品绝大多数会采用8英寸或6英寸线生产。

特别是功率器件，近些年，市场对它的需求相当强劲，这给8英寸晶圆产线带来了更多商业机遇。

据IC insights统计，在功率器件年出货量方面，2016~2021的年复合增长率为5.2%。2017年，功率分立器件销售额同比增长10.4%。受益于汽车和工业应用驱动，当时预计未来3年功率分立器件市场将保持5%左右的增速。

汽车电子和工业应用对功率器件的需求大于供给导致涨价，而功率器件对8英寸晶圆产能的需求大于供给，导致8英寸晶圆涨价。

二、设备供给不足。市场对8英寸晶圆厂使用的设备供应不足，也是导致产能吃紧的一个重要原因。

由于多数8英寸晶圆代工建厂时间较早，运行时间大多长达10年以上，部分设备太老旧或难以修复，同时，由于当前12英寸晶圆代工厂资本支出规模巨大，部分厂商停止了8英寸晶圆产线，使得相关设备供应商缺乏研发和生产相关设备的积极性。

近几年，8英寸晶圆代工产能扩充所需要的设备主要来自二手市场，其中，蚀刻机、***、测量设备最为抢手，从8英寸向12英寸升级的存储器厂商为这一市场贡献了很多，如三星和海力士。不过，总体来看，二手设备市场资源有限，呈现出逐渐枯竭的态势。

这一点在中国大陆市场体现得尤为突出，二手设备非常强手，已经形成了一条产业链，近几年，多家晶圆厂都想尽办法通过各种渠道引进8英寸晶圆加工设备，这其中比较有代表性的是青岛芯恩，引进了一大批来自日本的二手设备，并请到日本的顶级设备专家进行修复和指导使用。 

三、8英寸晶圆代工产线减少。据统计，从2008到2016年，有37座8英寸晶圆代工厂关闭，同时有15座厂从8英寸转换为12英寸，截至2016年，全球8英寸晶圆代工厂已减少至180座。不过，从2016年开始，8英寸晶圆厂关闭的速度开始减缓，但减少的趋势没有变。

传统IDM正在缩减8英寸晶圆产线规模，将更多资源投入到12英寸产线的建设和完善上面，这主要是因为市场竞争越加激烈，而对于IDM来说，8英寸产线的投入产出比越来越低，大规模运营这些产线的积极性已经不高了，除了保留一部分必需的8英寸晶圆产线外，像TI和ADI这样的老牌模拟芯片巨头，可以将越来越多的8英寸晶圆加工任务外包给代工厂，而它们自己主攻12英寸产线。这样，客观上减少了8英寸晶圆产能。

晶圆尺寸越大，可利用效率越高。12英寸晶圆拥有较大的使用面积，得以达到效率优化，相对于8英寸晶圆而言，12英寸的可使用面积超过两倍。

近些年，TI一直在稳步提升其12英寸晶圆模拟芯片的产量，以削减成本并提高生产效率。TI表示，12英寸晶圆厂的产量比竞争对手使用的8英寸晶圆生产的芯片便宜40％。此外，对于模拟用途，12英寸晶圆厂的投资回报率可能更高，因为它可以使用20-30年。

当然，8英寸晶圆产能吃紧的原因不止以上这三点，其它就不在此赘述了。

产能过剩时刻到来

半导体行业存在明显的周期性，不可能永远兴盛，也不可能永远衰弱。8英寸晶圆产能不足的局面已经持续多年，但不可能永远持续下去。

2020年，SEMI就曾示警，在各大厂商积极扩产的情况下，8英寸晶圆产能可能会出现过剩的局面，尤其是在中国大陆地区，日本市场研究机构野村也给出了类似的意见，他们认为当时功率器件等模拟芯片的市场需求正在放缓，再加上库存的调整，8英寸晶圆产能需求正在下降。

从2022年第四季度开始，8英寸晶圆产能需求就出现松动迹象。进入2023年以后，随着芯片在全球范围内供过于求，各种成熟制程模拟芯片也未能幸免，导致8英寸晶圆产能出现过剩局面。

2月，业界传出消息，三星电子舍弃了部分8英寸晶圆产线的成熟制程产能，以将更多资源用在以3nm为代表的先进制程产线上，不过，三星表示此消息为谣传，不过，三星8英寸晶圆产能利用率大幅下滑是不可辩驳的，同时，三星电子12英寸晶圆代工平均开工率也下降到了70%左右。

东部高科（DB HiTek）的8英寸晶圆代工平均开工率下降到60%-70%，部分8英寸产线开工率跌至50%，与2022上半年接近满负荷运转的情形形成鲜明对比。

终端市场需求疲软导致全球晶圆代工产能利用率普遍下滑，这一波冲击对格芯、DB HiTek、Key Foundry、SK Hynix IC、力积电等8英寸晶圆代工厂影响较大，一些厂商的开工率已经跌至50%。

随着产能利用率下降，为保证订单量，降价是必然的选择，上述的这些厂商纷纷开始降价。 

在这种情况下，成熟制程大厂联电也快要降价了。

不过，业界普遍认为，这一波下行周期不会持续太长时间，乐观的认为2023下半年，谨慎一些的认为2024年开始，全球芯片市场需求将会复苏。到那时，8英寸晶圆产能利用率会逐步恢复。只是不知道，2019-2021年那一波成熟制程芯片需求爆发式增长的辉煌能否重现。

编辑：黄飞