台積電將赴日興建晶圓廠,市場需求大、不擔心供過於求

作者 | 發布日期 2021 年 10 月 15 日 18:00 | 分類 IC 設計 , 國際貿易 , 晶圓 Telegram share ! follow us in feedly


晶圓代工龍頭台積電 14 日法說會終於表態,表示前往日本興建新晶圓廠,預計採用 22 及 28 奈米特殊製程。若一切順利,2022 年開工,2024 年量產。屆時日本也可使用台積電晶圓產能,生產汽車、IoT、圖像感測器的晶片與處理器。

台積電宣布將赴日建晶圓廠後,也是台積電近年台灣之外新建的第二處廠區。2020 年 6 月台積電宣佈美國亞利桑那州建設 5 奈米製程為主的 12 吋晶圓廠,投資金額約 120 億美元。除了台積電,三星、英特爾、聯電、格羅方德、中國中芯國際等半導體製造企業,晶圓產能吃緊情況下,均有大規模投資建廠計畫。此大規模和密集產能擴建,在半導體業史上亦屬罕見。

晶圓廠近來大幅擴產

從已經揭露的資訊來看,台積電和 SONY 集團正在考慮在日本九州熊本縣聯合建設一座晶圓廠。該計畫的總投資估計約為 8,000 億日元 (約合 70 億美元),預計日本政府將提供最多一半的資金。而該工廠將生產用於相機圖像感測器需要的處理器,以及汽車和其他產品的晶片,並計畫於 2024 年投產。日本最大的汽車零組件製造商日前也表態,支持透過在現場設置設備的方式參與這些計畫。這也預計使得日本的豐田汽車集團成員,尋求其汽車零組件中使用晶片的穩定供應得以實現。

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日本新建新晶圓廠外,台積電美國亞利桑那州 5 奈米製程晶圓廠 2021 年正式動工,總投資金額達 120 億美元。估計初期晶圓廠規模較小,每月產能 2 萬片,後續還將視情況擴產。先前還有消息傳出,台積電將在亞利桑那州總計建立 6 座晶圓廠。台積電在台灣也積極擴產。市場消息表示,台積電將在高雄打造生產據點,主要以 7 奈米製程切入,初步規劃將在當地建造 6 座晶圓廠,最快 2023 年啟動。接踵而來的擴產計畫,台積電日前宣佈 3 年內投入 1,000 億美元支應。

除了台積電,三星、英特爾、聯電,格羅方德、中芯國際等全球主要半導體製造企業也都傳出大規模投資建廠計畫。三星計畫美國投資 170 億美元建設先進製程晶圓廠,目前在尋找合適的建廠地點。英特爾執行長 Pat Gelsinger 日前宣佈在歐洲新建 2 座工廠,有可能擴大規模。英特爾斥資 200 億美元在亞利桑那州新建兩家晶圓廠日前動工。

聯電方面,也宣佈與多家客戶攜手,藉全新雙贏合作模式,擴充南科 12 吋廠 Fab 12A P6 廠區產能。據協議,聯電與客戶的合作模式,客戶將以議定價格先付訂金,確保取得聯電 P6 長期產能,估計產能擴建計畫總投資金額約新台幣 1,000 億元。聯電表示,P6 產能擴建計畫預計 2023 年第二季投產,屆時配備 28 奈米製程生產機台,未來還可延伸到 14 奈米製程,直接配合客戶製程發展升級需求。

 

格羅方德則宣佈將在美國、新加坡、德國三地 12~90 奈米製程產線產量 2022 年提升 13%。新加坡 12 吋晶圓廠年產量增加 45 萬片。中國中芯國際方面, 2021 年以來也是陸續宣布宣佈建設的位於北京、深圳、上海三地的晶片廠將增加 28 奈米及以上製程的約產能 24 萬片。綜合看 2020 年以來,台積電、三星、英特爾、聯電,格羅方德、中芯國際幾家晶圓廠商宣佈的投資金額,累計超過 2,300 億美元。

先進與成熟製程皆擴產積極

除了產能提升,另一個值得注意的重點是本次晶圓廠大規模投資,有先進製程也有成熟製程。7 奈米以下先進製程投資金額達 590 億美元,28 奈米以上成熟製程投資金額達 190.5 億美元。雖然晶圓產能供應吃緊,但考慮到晶圓廠從籌備到量產,一般約需兩年,兩年後市場情況如何?新增產能一旦釋放,是否造成產能過剩?

7 奈米等更先進製程的處理器或晶片,主要應用於 CPU、GPU 等對運算性能要求較高領域,高通驍龍系列、聯發科天璣系列、AMD Ryzen 系列處理器及輝達 GPU 等高階顯卡等都有應用。更高階 5 奈米製程處理器主要應用智慧手機 SoC,如蘋果 A 系列處理器、HPC 高效能運算、AI 人工智慧等。

外資指出,受惠 5G 普及、數位化轉型等產業趨勢,消費性電子、基地台等領域將更多使用 7 奈米以上更先進製程的處理器及晶片,這對先進製程產有非常大需求。目前分析,未來市場應能消化新建晶圓廠的產能。

市場調查機構《IC Insights》數據顯示,到 2024 年,10 奈米以下先進製程處理器及晶片市佔率,將從 2020 年底 10% 升至 29.9%。全球晶片市場整體需求提升下,10 奈米以下先進製程需求量將大幅提升。對先進製程而言,晶圓代工廠產能擴充速度仍相對保守,並沒有超出市場預期,擴產並不會造成產能過剩。

此外,晶圓代工產業上下游結合效應愈來愈明顯,晶圓廠與供應鏈上下游關係也愈緊密,市場預測會更準確,不易出現產能過剩。晶圓廠會測試客戶,判斷客戶需求是真的或重複下單,客戶需求有反覆確認。即便客戶提升訂單量,最終風險也由供應鏈承擔。

28 奈米以上成熟製程的處理器及晶片因為應用範圍廣,領域包括電源管理、感測器、功率器件、模擬晶片等。使得 28 奈米以上成熟製程晶片在整個晶片供應占比最高,需求量也最大。2020 年底至今市場都供應不足,這波晶片短缺缺貨對象就是成熟製程產品。

外資提到,現階段汽車向電動化、聯網化、智慧化前進,帶動電源管理晶片、功率元件、感測器、MCU 微處理器等車用半導體廣泛應用,加上 5G 通訊技術支援 Sub-6GHz、毫米波等大量頻段,需要基地台、智慧手機等通訊設備也支援相應頻段訊號,催生射頻晶片的大量需求。

伴隨物聯網建設興起,大量 IoT 設備也帶動 MCU、射頻晶片需求,大多使用成熟製程技術。整體看成熟製程晶片市場空間很大,擴充 28 奈米以上製程的晶圓產能也符合市場需求,不容易出現產能過剩問題。成熟製程對應產品多且缺口也大,需求量更大,成熟製程也與先進製程一樣,出現供過於求有難度。

(首圖來源:台積電)