8英寸产能爆满，芯片大厂向12英寸晶圆厂迈进，国内厂商趁势追赶

2021年模拟IC市场达到了741亿美元的历史新高，强劲的需求和供应链中断导致去年模拟IC的平均销售价格上涨了6%。IC insights预计，2022年模拟IC总销售额将增长12%至832亿美元，单位出货量将增长11%至2387亿。在模拟IC蓬勃发展的同时，模拟芯片厂商大刀阔斧的进行扩产投资，纷纷迈向了12英寸晶圆产线，模拟芯片的12英寸时代来临。

自2019下半年以来，8英寸晶圆产能就已经很紧张，叠加今年新冠疫情的影响，以及传统旺季的来临，今年下半年CMOS图像传感芯片、指纹识别芯片、电源管理芯片、显示驱动IC、射频芯片、MEMS传感器、MOSFET、部分特殊存储芯片、部分MCU芯片等主要依赖于8吋晶圆的芯片需求爆发，进一步加重了8英寸晶圆的产能的紧缺问题。

根据资料显示，先进、华虹宏力在2020Q3的8英寸晶圆厂产能利用率均超过 100%，联电，中芯国际的8英寸晶圆厂产能利用率也处在 95%的高位附近。工厂已经超负荷运转，供货期也相应延长，以功率器件IGBT 为例，当前的供货期远高于 IGBT 正常 7-8 周的供货期。英飞凌、安森美、Microsemi等 IGBT 供应商 2020Q1 的供货期已达 13-30 周。

另外，随着近年来6英寸晶圆厂的陆续大量关闭，使得近年来原本依赖于6英寸晶圆的器件，如分立器件、功率器件、MEMS、模拟芯片等产品需求切换至8英寸晶圆，这也持续的加重了8英寸产能的负担。有数据显示，在2010~2016年间，约超过20座6英寸晶圆厂关闭。

目前模拟芯片和功率器件适配8英寸晶圆主要有两大优势：1）8英寸晶圆已具备了成熟的特种工艺，上述芯片对特种工艺的要求较高。2）8英寸晶圆相对于12英寸晶圆线具有成本优势，剩余折旧额较低等。这也使得越来越多的“钉子户”集聚在8英寸晶圆产能上。

同样对于聚焦于成熟制程的晶圆厂来说，现有的8英寸晶圆厂大多都已经完成折旧，在市场产能紧缺及涨价效应下，更具经济效益。但是如果贸然新建新的8英寸晶圆厂，不仅需要大幅增加资金投入，而且即使现在建也要两三年后才能量产，届时市场需求是否还有现在这么旺盛？这将是一个大问题。如果量产后，市场需求不足，产能利用率低下，再加上高额的折旧费用，那真是血亏了。毕竟12英寸晶圆厂已经是大势所趋。所以，8英寸晶圆厂的数量近年来一直是没有怎么增加，而是维持在一个平衡。

根据SEMI（国际半导体产业协会）预计，2019年至2022年，全球8英寸晶圆产量将增加70万片，增加幅度为14%，年均增速约为4.5%；其中，MEMS传感器相关产能约增加25%，功率器件产能约增加23%，年均增速约为6%。未来几年将推升全球8寸晶圆厂产能至每月接近650万片。

另外需要指出的是，现存的8英寸晶圆当中有一些还把持在IDM厂商手中，并且部分转向12英寸晶圆厂的IDM厂商还会将一些依赖于8英寸晶圆的产品外包出去，这些也会进一步挤压8英寸晶圆代工市场。
总体来看，8英寸晶圆的供给增速落后于市场需求增速，在很多细分领域差距更为明显。

而从供给端来看，虽然在2008年以前，8英寸晶圆厂还是主流，但随着更具利用效率的12英寸晶圆厂的每年新建数量的增加（12英寸晶圆的可利用面积达到了8英寸晶圆的两倍），12英寸晶圆厂已经成为当前主流。与此同时，不少的8英寸晶圆厂也开始关闭，转向12英寸晶圆厂。资料显示，1999年到2018年间，全球总共关闭了76家8英寸晶圆厂。

由于12英寸晶圆厂已经成为当前主流，这也使得上游的半导体设备厂近年来也开始将产品线转向12英寸产线，很多8英寸产线所需的半导体设备已经停产，二手设备昂贵又流通量少，导致8英寸晶圆新产能增长有限。

12吋产能同样紧缺，受新冠疫情影响，由于上半年厂商对于市场的预判、产品的规划及备货都偏保守，而随着下半年国内疫情的控制，以及在5G及AI推动下的以智能手机、PC、平板电脑等为代表的消费电子、服务器、汽车电子需求快速反弹，也推动了中高端芯片对于12英寸晶圆投片量的大幅增长。

比如台积电的7nm及5nm产能就一直很紧张，即使9月15日断供华为之后，台积电三季度也创下了新记录达到约121.4亿美元，而对于四季度营收预计，即使华为贡献的营收为0，其营收也将会在124-127亿美元之间，依然会保持增长。而这也主要得益于AMD CPU/GPU、苹果A14/M1等芯片的需求。

另外，主要基于成熟制程的联电的12英寸晶圆代工厂，下半年来得益于联电80/90nm制程的TDDI芯片投片量增加，以及三星、联发科、瑞昱等大客户订单的增加，产能也是持续满载。

据此前台湾媒体的报道显示，联发科因应物联网应用需求增长，紧急增加联电22纳米下单量；瑞昱主动式降噪无线蓝牙耳机IC、扩充底座控制IC订单也涌入联电；三星的ISP影像处理器也从9月开始追加联电12寸厂投片量，估计总量将达1万片，而且三星28纳米OLED驱动芯片需求增加，都推动了联电12英寸晶圆代工厂产能的紧张。

根据富邦投顾最新的研报资料也显示，由于目前半导体增长主要來自 HPC/AI/5G/ADAS 等需要先进制程支援的应用领域需求的快速增长，这也使得高阶晶圆的投片量大幅增加，推动12英寸晶圆代工产能需求在2020年下半年出现供应吃紧的情況，并预计2021-2022年供应吃紧情況仍不易缓解。

另外，前面提到，相对于12英寸晶圆来说，目前8英寸晶圆已具备了成熟的特种工艺，并且成本优势明显。而对于现有的8英寸晶圆代工厂商来说，转向12英寸晶圆厂，不仅整体投入成本高，量产后，折旧成本也很高，并且基于8英寸晶圆产能的相关芯片产品的售价也偏低，因此不论是扩产还是新建8英寸晶圆厂都没有太大的成本效益。而且更为关键的是，其众多的客户仍然还是停留在8英晶圆产能上。特别是对于像PMIC（电源管理芯片）、LDDI（大尺寸显示驱动芯片）等产品来说，在8英寸晶圆厂生产是最具成本效益的，并且此类产品也没有往12英寸晶圆厂及先进工艺转进的必要性。

不过，随着8英寸晶圆代工产能的持续紧缺，以及代工费用的持续上涨，也确实迫使部分客户不得不开始对于一些适合转向12英寸晶圆代工厂生产的相关产品（比如OLED驱动芯片、CMOS图像传感器等）进行更改设计，逐步转向12英寸晶圆代工厂生产。

这也进一步加重了12英寸晶圆代工市场产能紧张的问题。虽然根据IC Insights统计和预测，2020年全球将有10座新的12英寸晶圆厂进入量产阶段，全球晶圆产能将新增相当于1790万片8英寸晶圆，2021年新增产能将创历史新高，达到约相当于2080万片8英寸晶圆。但是这其中相当大一部分都属于是三星、SK海力士、长江存储等存储厂商用于生产自家存储芯片的产能，只有华虹无锡的12英寸晶圆厂是基于成熟制程的12英寸晶圆代工厂。

资料显示，无锡12英寸晶圆厂目前已经有包括90纳米嵌入式闪存、65纳米逻辑与射频工艺平台、分立器件三个平台进入量产阶段，预计在2020年底月产量有望达到2万片。预计2021年该厂产能有望扩张到4万片/月，产能有望在2021年四季度达到接近满产。

正如前面力积电董事长黄崇仁所指出的那样，目前新建12英寸晶圆厂大都是追求先进制程，而基于成熟制程的12英寸晶圆代工厂可谓是少之又少。而这也在一定程度上限制了现有的基于8英寸晶圆的成熟制程产品向12英寸晶圆转移。

模拟芯片大厂向12英寸晶圆厂迈进，国外德州仪器最早进入12英寸，英飞凌已有2家12英寸晶圆厂，安森美则聚焦12英寸晶圆产能。不只是国外模拟芯片大厂，国内这几年在模拟芯片领域发展迅速，包括华润微、士兰微、闻泰科技、格科微等在内的模拟芯片厂商，华虹和粤芯半导体等的模拟芯片代工厂商，也已经开始纷纷谋划建立12英寸晶圆线。

对于单片成本仅几美元的模拟芯片来说，高毛利是模拟芯片厂商保持竞争力的一个重要因素。而迈向12英寸则是他们保障高毛利，盈利未来的方式之一。TI此前曾表示，12英寸晶圆拥有20到30年的活力。