近年來,在中國國產替代的背景趨勢下,中國為半導體產業投入了巨額資金,各地晶圓製造專案紛紛上馬。有些人擔心中國在半導體市場的擴展,將加劇產能過剩,導致市場陷入價格戰進而破壞市場平衡,影響半導體產業健康發展。

不過《電子工程專輯》中國版小編最近與一家中國知名半導體公司高階主管聊起這件事時,發現事情好像並不是這樣。

這家公司是中國排名Top 3的微控制器(MCU)廠商,近幾年發展勢頭相當兇猛,不過出貨量大增的同時也會帶來一定的缺貨問題。這位高階主管表示,中國的晶圓代工產能其實一直處於供不應求的狀態,尤其以他們MCU常用的55nm到28nm製程來說,「以往我們都會催著客戶下單,現在 客戶下單了,我們會說先去查看一下備貨,再商量一下交期。」他說到,「現在制約中國國產晶片成長的因素,大部分是晶片產能。」

能提供這一製程量產的本土晶圓代工廠本來就不多,因此除去交給海外晶圓代工廠的訂單,剩下差不多都集中在中國晶圓代工「雙雄」中芯國際和華虹集團身上。從製程上看,「雙雄」的晶圓製造製程並未落後國際太大,加上一眾中國本土封測廠商,中國已基本具備包括半導體製程與封裝測試在內,發展MCU產業鏈的生態環境。

然而這兩家公司加在一起的產能,還是遠遠滿足不了中國本土無晶圓廠(Fabless)需求。這一說法也得到了市調公司資料的證明。

海外過剩,中國就不能投片了?

根據Gartner的最新資料,2019年全球半導體產值只有4,290億美元,比去年大幅下滑9.6%,跌幅比今年早些時候預期的3.4%要擴大了,包括記憶體及快閃記憶體在內的半導體產業已經出現了過剩現象,全球將進入熊市週期(編註:股市沉陷低迷的狀態稱之為「熊市」)。

海外半導體公司面臨著產能過剩的情況,但是中國正在投入鉅資建設新的晶圓廠,從快閃記憶體到記憶體再到邏輯代工產業。2017~2020年間全球計畫投產半導體晶圓廠62座,其中26座設於中國大陸,佔全球總數的42%。

不說紫光集團全國多地佈局的快閃記憶體、記憶體、雲端運算等佈局至少上千億美元的投資,僅僅是中國國家大基金就有一期投資1,387億,二期的2,000多億元投資剛剛完成籌資,很快就會投入市場。

那麼中國的半導體產能建設真的過剩了嗎?集邦諮詢日前發佈報告,稱中國積體電路產業長期存在晶圓製造與設計不匹配的「兩頭在外」的現象。2016~2022年中國積體電路設計業代工需求本土滿足比一直低於40%,並在2018年達到30%的最低點。

20190802NT61P1 中國晶圓代工產值及需求規模對比。預計後期隨著大量先進製程產線的產能釋放,中國國產比例將有小幅的提升。(資料來源:集邦諮詢)

集邦指出,2014~2019年,中國積體電路設計業銷售額快速增長,CAGR達到25.14%,在中國國產替代的大背景下,中國晶圓製造產能相對於巨大的市場仍顯不足。如何更好地滿足本土代工需求,充分享受本土設計業快速成長帶來的紅利,成為當前晶圓代工產線規劃亟需解決的問題。

晶圓產能缺口仍然較大

這中國本土MCU廠商的高階主管還提到,中國國產晶片缺貨、產能不足,根源很大程度上來自晶圓本身的產能缺口。中國是全球最大的積體電路市場,市場佔比接近五成,集邦諮詢資料顯示,2019年中國積體電路市場規模將達到人民幣1.57兆元,但大量需求由進口滿足,自產率不足兩成。

據集邦諮詢測算,若中國市場使用的積體電路中,五成在中國本土製造(含IDM和Foundry,不含儲存),中國晶圓製造產能尚有巨大缺口。到2022年,90nm以上製程製造能力缺口為20萬片(合12英吋,下同),成熟製程(28nm~90nm,含90nm不含28nm)製造能力缺口為15萬片,先進製程(28nm及以下)缺口為30萬片。

20190802NT61P2 2016~2022年中國晶圓製造產能供需對比,假設自產率為50%。(資料來源:集邦)

如何擴充產能?

受益於對市場增長和中國國產替代前景的看好,在中國國家力量的推動下,中國晶圓製造產線資本支出大幅增加。按照當前各地政府及廠商的規劃,到2023年中國晶圓製造產線資本支出將超過1,000億元(不含儲存),但考慮到實際情況,實際投資預計將接近800億元。

20190802NT61P3 2012~2025年中國晶圓製造產線資本支出變化,不含儲存。(資料來源:集邦)

巨大資本投入下,建什麼樣的產線成為最大的焦點。集邦認為,新建產線規劃主要需要考慮兩點,一是增加對本土設計產業需求的滿足度,推動重點廠商不斷提高先進製程產能和良率;二是立足已有產業基礎,與廠商的長期規劃適配,大力提升特色製程的產能。

作為高階製造的代表,晶圓製造產線的落成對一地經濟具有很大的促進作用。但晶圓廠投資較大,對產業生態要求較高,產品規劃、技術來源、潛在客戶等都是在規劃時需要詳細考慮的核心問題,盲目上馬晶圓製造專案尤其是先進製程專案風險極大。

毋庸置疑,中國仍需大力提升晶圓製造產能,但只有做到對產業和市場的深度把握,根據本地實際進行科學規劃,才能使晶圓廠成為真正的經濟引擎,亦對中國積體電路產業起到促進作用。

本文為EE Times China原創文章