工藝與資金暫不允許，18寸晶圓發(fā)展腳步再延緩

較大的晶圓直徑能在每片晶圓上生產(chǎn)更多的芯片，也能因為能減緩材料與工藝成本增加幅度，使得芯片成本降低；在歷史上，轉移至更大的晶圓直徑帶來(lái)了每單位尺寸20%以上的成本降低幅度。不過(guò)龐大的財務(wù)與技術(shù)障礙，仍持續阻礙半導體制造往18寸(450mm)晶圓的發(fā)展與轉移；因此產(chǎn)業(yè)界往更大尺寸晶圓發(fā)展的腳步顯著(zhù)趨緩，各家半導體公司也積極將12寸(300mm)與8寸(200mm)晶圓的利用效益最大化。

 

市場(chǎng)研究機構IC Insights的最新全球晶圓產(chǎn)能報告(Global Wafer Capacity 2015-2019)顯示，以晶圓片尺寸來(lái)看，全球半導體產(chǎn)能在2014年仍以12寸晶圓為主流，預期此趨勢將延續至2019年。雖然18寸晶圓技術(shù)的開(kāi)發(fā)仍繼續有所進(jìn)展，但其步伐在2014年明顯變慢；目前業(yè)界大多數人認為，18寸晶圓的量產(chǎn)預期在2020年以前不會(huì )發(fā)生──不過(guò)其試產(chǎn)可能會(huì )提前1~2 年。IC Insights估計，2019年18寸晶圓在整體裝機產(chǎn)能(installed capacity)占據的比例仍然非常小。

 

 

不同尺寸晶圓裝機產(chǎn)能比例

 

在大多數情況下，12寸晶圓會(huì )──也將一直會(huì )──被用以生產(chǎn)大量商用組件，例如DRAM與閃存、影像傳感器與電源管理IC，以及芯片尺寸較大的復雜邏輯IC或零組件；在代工廠(chǎng)部分，則會(huì )透過(guò)結合來(lái)自不同的客戶(hù)訂單來(lái)填滿(mǎn)12寸晶圓廠(chǎng)產(chǎn)能。截至2014年底，全球有87座量產(chǎn)級晶圓廠(chǎng)是采用12寸晶圓(如下圖)；未計入的還有數座12寸研發(fā)晶圓廠(chǎng)，以及少數幾座生產(chǎn)“非IC”產(chǎn)品如影像傳感器與離散組件的高產(chǎn)量12寸晶圓廠(chǎng)。

 

 

生產(chǎn)IC的12寸晶圓廠(chǎng)數量

 

12寸晶圓廠(chǎng)的數量在2013年出現過(guò)一次減少的情況──該年度有三座分別由臺灣內存廠(chǎng)商茂德(ProMOS)與力晶(Powerchip)所營(yíng)運的大型晶圓廠(chǎng)關(guān)閉，并將數座12寸新晶圓廠(chǎng)的開(kāi)幕延遲到2014年。IC Insights估計，12寸晶圓廠(chǎng)數量的高峰將會(huì )落在115~120座──假設18寸晶圓廠(chǎng)將會(huì )在未來(lái)投入量產(chǎn)；至于量產(chǎn)8寸晶圓廠(chǎng)的最大數量則是210座(其數量在2014年底減少至154座)。

 

擁有最多12寸晶圓產(chǎn)能的廠(chǎng)商，包括內存廠(chǎng)商三星(Samsung)、美光(Micron)、SK海力士(Hynix)、東芝(Toshiba)/SanDisk，芯片龍頭/MPU大廠(chǎng)英特爾(Intel)，以及晶圓代工企業(yè)臺積電(TSMC)與GlobalFoundries；這些公司所供應的IC受益于利用最大尺寸的晶圓，可將每個(gè)芯片的制造成本做最好的分攤。

 

而IC Insights預期，采用8寸晶圓的晶圓廠(chǎng)在未來(lái)許多年將持續獲利；這些晶圓廠(chǎng)被用以生產(chǎn)大量不同種類(lèi)的IC，包括特殊內存、顯示器驅動(dòng)IC、微控制器、模擬組件以及MEMS組件。上述這些組件利用已經(jīng)完全折舊的8寸晶圓廠(chǎng)生產(chǎn)是很實(shí)際的，8寸晶圓廠(chǎng)過(guò)去也是被用來(lái)生產(chǎn)現在于12寸晶圓廠(chǎng)生產(chǎn)的組件。而臺積電、德州儀器(TI)與聯(lián)電(UMC)是三家目前擁有最多8寸晶圓廠(chǎng)產(chǎn)能的半導體業(yè)者。