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上世紀80年代,6英寸晶圓的橫空出世,代表了半導體產業正式邁向成熟商業化,而后在長達近10年的時間里,6英寸作為晶圓制造最高規格,被爭相追逐。
時至今日,已很少有人能回想起屬于6英寸的那段光輝歲月,即使在芯片荒讓退場在即的8英寸容光煥發的現在,也很少有人注意到,“年近不惑”的6英寸產線,也正在默默發揮其余熱,甚至大有枯木逢春之勢。
某半導體資深業內人士對筆者表示,在8英寸供不應求持續之下,不少低端芯片產品已轉投6英寸產線,并且,在8英寸設備獲取困難、價格被炒至天價等因素的推動下,不少6英寸產線的新建計劃,已在進行當中。
8英寸“火燒”至6英寸芯片廠產線騰挪只為求產能
縱觀此次缺芯潮,6英寸的存在感很低,蓋因為8英寸鋒芒過盛,大廠們仍然對“新貴”12英寸趨之若鶩,更為重要的是,整體產業對6英寸的甩賣已持續了幾十年,6英寸很快將被淘汰仍然是人們的慣性思維。
市調機構IC Insights在其2019年發布的報告中寫道,2009年-2018年,全球共關閉了42座150mm晶圓廠,占所有關閉的晶圓廠數量(97座)的43.3%。集微咨詢研究總監趙翼也對筆者表示,即使是目前擁有最多6英寸產線的中國大陸,近幾年也并未見有新的6英寸產線的建設計劃。

2009年-2018年全球關閉的各尺寸晶圓廠數量;圖源:IC Insights
然而,脫開慣性思維,仔細閱讀為數不多的6英寸相關消息,卻信息量滿滿。比如,在2020年下半年,就有消息傳出,由于8英寸產能滿載,不少原先在8英寸產線上生產的芯片,都轉投6英寸產線。但隨后電源管理IC等轉向12英寸的傳聞又轉移了人們的視線,畢竟6英寸遠不如12英寸“性感”。
再比如,內存廠旺宏甩賣其用于生產利基型邏輯IC的6英寸產線,意外受到業內矚目,傳聞中的買家包括東京電子以及中國大陸廠商等,最終以25.2億元新臺幣被大步踏進電動車產業的鴻海拿下,其表示,計劃未來該工廠主要產品除SiC功率器件以外,也會輔以硅晶圓的產品如微機電系統MEMS等。
時序到了今年上半年,6英寸與“供不應求”越來越常共同出現,臺媒報道透露,部分6英寸廠接單到手軟,主要原因是國際IDM將產能騰挪至車用芯片,將利基型產品轉單至二三線廠商,筆者曾在《國際IDM吃不下的MOSFET訂單中國大陸拿下?》中向業內證實了轉單現象的存在。
最新的消息是,瑞薩日本山口6英寸廠出售計劃再次喊停,筆者從參與競標的廠商處獲悉,疑似參與競標的三井住友也表示,瑞薩已撤回投案,山口廠有很大的可能性將被全線收購后原地運營,這種方案將讓瑞薩省去拆包費,也側面表明,這個1985年即投產的“爺爺級”產線,正意外受到追逐。
以上種種均表明,6英寸“火了”,而且正走在越來越火的趨勢上,而8英寸產能供不應求,是促使6英寸重新炙手可熱的最大原因所在。上述業內資深人士對筆者表示,在8英寸持續供不應求、而轉向12英寸的成本過高,促使部分利基型IC產品廠商,將如低端MOSFET器件轉向6英寸生產。
12英寸“升艙”難 6英寸高性價比優勢盡顯
正如上文中所提,在8英寸產能供不應求的這幾年,業內一度將希望寄托在8英寸產品轉向12英寸上,畢竟,更細的線寬以及更高的切割效率,仍然是推動產業前進的動力,但目前來看,這種嘗試收效不佳。
筆者曾在《【芯觀點】中芯深圳擴產背后:電源管理IC轉12英寸疑云再起》中從代工廠處了解到,8英寸產品向12英寸的轉換的過程中需要更換設備,設備的差異會造成工藝模型不同,需要重新設計驗證,這個過程可能需要半年到一年的時間,例如電源管理IC甚至需要2-3年時間。
時間成本以外,建設一條12英寸的產線至今為止仍非易事,即使是對于臺積電等頭部代工廠以及TI等國際IDM來說,對12英寸產能的建設往往也牽涉到龐大的資本投入、漫長的建廠周期,在目前國際形勢以及原材料供應風險陡增的情形下,大廠們對建設12英寸廠仍然是慎之又慎。
產品本身價值量也是8英寸轉向12英寸的動力并不很足的原因所在。例如目前十分緊俏的低端MOSFET、二極管等功率器件,其本身成本不高,但應用范圍廣,且相對于更高制程,立身之本更在于高可靠性,因此相對于12英寸,產線本身成本更低、但更為成熟的產線或是更好的選擇。
反觀8英寸轉6英寸,部分產品可說是“無縫銜接”。趙翼對筆者表示,只要是硅基,6英寸和8英寸產品基本上是重疊的,主要是在90nm及以上的線寬范圍,即線寬在此區間的產品,6英寸、8英寸產線均可生產,區別主要在化合物半導體方面,包括GaAs、SiC等等,目前更多停留在6英寸上。
另據業內人士介紹,6英寸和8英寸產線有部分設備是可共用的,例如光刻機、PVD、CVD、Etch等。這些都將意味著,8英寸轉向12英寸所面臨的漫長驗證周期,在轉向6英寸上并不會出現。“如果芯片功能、性能各方面都能夠滿足相關測試的話,應該不需要太復雜的驗證。”趙翼說。
需要指出的是,6英寸在設備獲取上,面臨的問題和8英寸相似,由于頭部設備廠幾乎都已停產6英寸設備,因此目前產線上的甚至是三手、四手設備翻新。業內人士表示,今年以來,6英寸設備價格幾乎已翻番,不過,由于其總體存量更多,因此仍比8英寸設備要易于獲得,且價格更低。
6英寸長期需求分歧大新建產能或助推設備國產替代
對于8英寸轉向6英寸是否將成為長期的趨勢,即6英寸是否迎來更大的市場,從筆者與多位業內人士及分析師交流結果來看,分歧較為明顯。
趙翼認為,就目前來看,6英寸的需求上漲,更多是源自于8英寸產能不足造成的外溢,隨著新產能落地,這一部分需求能否持續存疑。根據IC Insights截至2019年的數據,以士蘭微、華潤微為代表的中國大陸廠商占據6英寸多數產能,而據趙翼了解,即使在中國大陸,近些年也幾乎沒有新建6英寸產能。

圖源:IC Insights
然而,上述業內人士表示,由于目前6英寸已供不應求,中國大陸產能最大的士蘭微和華潤微產能滿載,或并無余力來接應從8英寸轉向6英寸的訂單,甚至連二三線的小代工廠也沒有產能,在這種情況下,新建或擴建6英寸產能已成為部分廠商的選擇,“擴產的少,新建的多。”
本質上來看,這種與大趨勢背道而馳的做法看似矛盾,大有“穩賺不賠”之意。一來,持續至今的芯片荒一再證明,芯片產業是一個整體,對于單一產品來說,先進制程芯片誠然重要,但成熟制程的芯片即使缺一顆,也將造成缺貨,隨著數字時代帶來的應用層出不窮,成熟制程芯片的是市場可以預見的寬廣。
二來,由于供不應求的成熟芯片,其大多數產能目前仍掌握在國際IDM手里,而國際IDM礙于其商業模式,往往在擴產上猶豫不決,并且,目前來看,大多數國際IDM已將業務轉向利潤率更高的工控、汽車領域,而應用小家電等領域的低端芯片市場,或許正是6英寸產線發揮其最佳性價比的舞臺。
更加值得深思的是,對于中國設備廠商來說,更多的6英寸產線建設,也將為其提供試錯的機會。眾所周知,中國半導體設備目前在國產替代上仍然存在較大挑戰,但相較于8英寸與12英寸,6英寸產線上的設備,除了光刻機、測量設備等,均已有量產的國產替代產品出現。