晶圆厂新战役打响？半导体需求旺，三星等大集团将进军后段制程

在过去几年里，“缺芯”是半导体行业的老大难，“扩产”则成了晶圆代工厂的常态。面对供应不足的行业现状，扩大产能、抢占市场成为了全球晶圆代工企业共同的选择。

先前半导体的技术竞赛，指的都是前段制程如何缩小尺寸，但现在几乎已达技术极限。据悉，半导体行业 游戏 规则正在改变，原本后段制程认为附加价值低，现在却和前段制程一样跻身热门领域；主要战场已移到后段制程，而不再是一味比线路的微细化了。

半导体若要功能更强、成本更低，就要另辟战场。这时候脱颖而出的就是后段工程的晶片3D封装技术，因可减少多余能源耗损，提高效率。例如讲究轻巧的智慧型手机、AR或VR用头盔等，都适合用到这种技术。此外，去年开始大家都在讲碳中和，也使这项技术高度受重视。日本半导体业者指出，原本节省能源就是非做不可的事，但3D封装技术现在变成最重要课题。

日本有多家企业拥有3D封装技术。材料方面包括昭和电工材料（前日立化成）、JSR、揖斐电（Ibiden）、新光电气工业等；制造设备有牛尾电机、佳能、迪斯科（Disco）、东京精密等，迪斯科和东京精密就独占半导体切割设备市场。这些企业及一些研究所和大学，都在台积电合作开发的名单内。

事实上，2020年秋季全球半导体大缺货时，电脑、 游戏 机等设备的后段工程材料就供不应求。当时揖斐电还为此决定投资1,800亿日圆增产高性能IC封装基板，预定2023年开始量产。业界人士透露，由于日本基板不足，曾导致部分外国半导体厂无法量产。

封装是指将完成前端工艺的晶圆切割成半导体的形状或对其进行布线。在业界，它也被称为“后段制程”。

尤其是英特尔和台积电等全球半导体巨头正在大举投资先进封装设备。根据市场研究公司 Yole Development 的数据，英特尔和台积电分别占据 2022 全球先进封装投资的公司 32% 和 27%。三星电子排名第四，仅次于台湾后端工艺公司 ASE。

英特尔已经在 2018 年推出了名为“Foveros”的 3D 封装品牌，并宣布将把这项技术应用到各种新产品中。它还设计了一种将每个区域组装成产品的方法，将其制作成tiles。2020 年发布的一款名为“Lakefield”的芯片就是采用这种方式制成的，并安装在三星电子的笔记本电脑中。

台积电最近也决定使用这项技术生产其最大客户 AMD 的最新产品。英特尔和台积电非常积极地在日本建立了一个 3D 封装研究中心，并从 6 月 24 日开始运营。

三星也在这个市场发力，在 2020 年推出了 3D 堆叠技术“X-Cube”。三星电子晶圆代工事业部总裁 Choi Si-young 在 Hot Chips 2021 上表示正在开发“3.5D 封装”去年六月。半导体行业的注意力为零，三星的这个工作组是否能够找到一种方法，使得三星与该领域的竞争对手保持领先。

随着前端节点越来越小，设计成本变得越来越重要。高级封装 (AP) 解决方案通过降低成本、提高系统性能、降低延迟、增加带宽和电源效率来帮助解决这些问题。

数据中心网络、高性能计算机和自动驾驶 汽车 正在推动高端性能封装的采用，以及从技术角度来看的演变。今天的趋势是在云、边缘计算和设备级别拥有更大的计算资源。因此，不断增长的需求正在推动高端高性能封装设备的采用。

6月中旬，总部位于北京的奕斯伟 科技 在西安高新技术产业开发区二期扩建项目破土动工。ICVIEWS了解到，新工厂将专注于生产具有先进工艺技术的12英寸单晶硅抛光片和硅外延片，将用于逻辑芯片、闪存、DRAM、图像传感器和显示驱动IC，其一期工厂已于 2020 年 7 月开始商业生产，月产能为 500000 件。

投资超百亿的西安奕斯伟硅产业基地项目，主要从事研发生产12英寸电子级硅抛光片和外延片，产品广泛应用于电子通讯、 汽车 制造、人工智能、消费电子等领域，该项目是全国仅有的三个通过国家发改委、工信部“窗口指导”评审的集成电路用大硅片生产项目之一，建成后将有效提高了陕西省西安市半导体产业的国际竞争力，填补我国半导体行业大硅片制造的空白，实现半导体硅片制造的自主可控和国产替代。

除了这一项目，上海硅产业集团股份有限公司（以下简称“沪硅集团”）也公布了扩建计划。5 月 25 日，沪硅集团旗下子公司上海新升将出资 15.5 亿元，与大基金二期等多个出资方共同投资 67.9 亿元，在上海临港建设 30 万片集成电路用12 英寸高端硅片扩产项目。

目前，全球近 90% 的硅片市场由信越化学、Sumco、Globalwafers、Siltronic 和 SK Siltron 等排名前 5 位的供应商主导。 ICVIEWS了解到 ，由于自给率相对较低，虽然中国是硅片的最大出口国，但一直严重依赖外国进口，尤其是 12 英寸产品。

但在两家中国制造商将其新的12英寸硅片产能商业化后，中国硅片供应将在自给自足的道路上加快步伐，帮助国内12英寸晶圆厂确保供应并提高竞争力。 ICVIEWS了解到 ，另一家主要代工厂华虹半导体和IDM的华润微电子和杭州士兰微电子也在加快建设新的晶圆厂以生产12英寸晶圆。

市场研究人员的统计数据显示，到 2026 年，全球将有多达 203 家 12 英寸晶圆厂投入运营。

中国最大的晶圆代工厂商中芯国际正在北京、上海和深圳建设三个 12 英寸晶圆厂，总成本为 1200 亿元人民币。 据了解 ，深圳工厂将于 2021 年 12 月开始试运行，计划于 2022 年底实现量产。

2022年全球晶圆代工产能将每年增长约14%。

根据IC Insights统计，2009年-2019年，全球一共关闭了100座晶圆代工厂，其中8英寸晶圆厂为24座，占比24%，6英寸晶圆厂为42座，占比42%。

目前8英寸晶圆生产设备主要来自二手市场，价格昂贵且数量少，如蚀刻机、光刻机、测量设备，设备的稀缺同样钳制着8英寸晶圆产能的释放。8英寸晶圆通常对应90nm以上制程，在这些制程下生产的功率器件、CIS、PMIC、RF、指纹芯片以及NOR Flash等产品产能被明显限制。随着制程的不断缩小，芯片制造工艺对硅片缺陷密度与缺陷尺寸的容忍度也在不断降低。由于硅片边缘部分存在不平整和大量缺陷，在使用晶圆制造器件时，实际可以利用的是中间部分，由于边缘芯片减少，使用12英寸晶圆的产品成品率将上升。

由于扩大8英寸产能不划算且增速远低于整体行业平均水平，因此8英寸产能将增长约每年 6%，而 12 英寸产能每年将增长 18%。2022年大部分晶圆代工厂将聚焦12英寸晶圆产能，扩产的主要动力来自台积电、联电、中芯国际、华虹集团的华虹宏力、新芯。根据 SUMCO 发布的全球 12 英寸晶圆需求预测数据，2021 年全球 12 英寸晶圆需求将达到每年720 万片，到 2025 年将达每月 910 万片。

中国12英寸硅片厂建设的如火如荼反映了国产半导体制造的发展情况。根据彭博汇编的数据，过去四个季度全球增长最快的 20 家芯片行业公司中，平均有 19 家来自中国大陆。相比之下，去年同期只有八家公司。

一份新报告称，今年第一季度，三家中国大陆芯片制造商在全球晶圆代工收入中的占比首次超过 10%。

其中，中国半导体制造国际公司在 1-3 月季度全球晶圆代工收入前 10 名中排名第五，市场份额为 5.6%。总部位于上海的另一家中国主要半导体制造商华虹集团以 3.2% 的市场份额排名第六。位于安徽省合肥市的晶合半导体排名第九，市场份额为 1.4%。

---