最近半導體商似乎混進了一種新的“流行”,大家見面不再問“你,吃了嗎?”,而是變成了“你,有8英寸晶圓嗎?”。
8英寸(200mm)晶圓到底有多缺?
這一切還得從8英寸晶圓的前世今生說起:
關于晶圓尺寸的演變,在業內比較公認的一種說法是:1980年代是4英寸硅片占主流,1990年代是6英寸占主流,2000年代是8英寸占主流,2008年之后是以12英寸為主流的市場。
數據來源:維基百科
這時候有人會問,既然硅晶圓越大,每塊晶圓能生產的芯片越多,那晶圓的尺寸為什么不直接做大一點?是啊,為什么呢?是廠商賺錢都賺的這么含蓄嗎?No~一切都由晶圓尺寸有自身的特性來決定的——在生產過程中離圓中心越遠,越容易出現壞點。由硅晶圓中心向外擴展,壞點數就增多。這樣一來就限制了制造商可以隨意增加尺寸。 回到8英寸晶圓↓ 8英寸晶圓的第一條產線由IBM聯合西門子于1990年聯合建立。到了90年代末,8寸晶圓的產能開始提升,一度成為了行業內的先進標準。到了1995年,全球8英寸晶圓廠產線已經達到了70條,8晶圓建廠之勢愈演愈烈,2007年更是飆升到了頂峰——199條, 產能也達到了560萬片/月的歷史高點。 為什么是歷史高點? 因為第二年2008年,就遭遇了全球金融危機的爆發。金融危機重創了各行各業,當然也包括半導體業。2008年,一方面受金融危機影響,另一方面在摩爾定律的驅動下,更多廠商投身到了12英寸晶圓廠產能之中,導致全球8英寸晶圓廠數目及產能快速收縮。到2015年時,8英寸晶圓僅剩178條產線。
而2008年開始12英寸搶下了8英寸的風頭開始大放異彩,并成為了之后晶圓的主要尺寸。自2002年英特爾與IBM建成的首條12英寸產線開始,2005-2017年,12英寸硅片的市場份額從20%一 路高歌至66.01%。
根據SEMI數據,2019 年,全球12英寸半導體硅片出貨面積占全部半導體硅片出貨面積的67.22%。根據IC Insights預計,2021年全球12英寸晶圓廠將增長至123座,到2023年全球12英寸晶圓廠總數將達到138座。
轉過頭來,看看我們的8英寸晶圓。
數據統計,從2008到2016年,至少超過30座8英寸晶圓廠關閉,同時有超過10座廠從8英寸轉換為12英寸,2015~2017年全球8英寸晶圓廠產能增長速度僅約7%,到2019年全球8英寸晶圓廠總量已低于200座。
如果順著摩爾定律,一切朝著推陳出新的方向在走,晶圓往12英寸以后更大尺寸走,8英寸晶圓需求越來越少,這似乎沒什么問題。
但是,偏偏到了2015年這個關鍵節點。這里就不得不提一下8英寸晶圓和12英寸晶圓的區別了。8英寸硅片主要應用于特色技術或差異化技術舉個例子:各種電源芯片、攝影/指紋識別等傳感器、智能硬件中的MCU與無線通信芯片、智能卡等。
總而言之,8英寸的應用領域非常廣泛,涵蓋了消費類電子、通信、計算、工業、汽車等領域。
而12英寸呢,就主要應用在存儲器、制造CPU、邏輯IC等高性能芯片,舉個例子:各種PC、平板、手機等等。
2015年,隨著物聯網進入成熟的發展階段,人工智能裝置的數量飆升,從而帶動了指紋識別產品、電源芯片、智能設備MCU等的需求。
各種電子產品在我們日常生活中的廣泛應用推升了200mm (8英寸) 及以下設備上生產的產品需求。事實上,使用200mm工藝制造的芯片覆蓋了幾乎所有市場,8英寸一下子又成為了行業的香餑餑。
此外,數據顯示在2010~2016年間,約超過20座6英寸晶圓廠關閉。如分立器件、功率器件、MEMS、模擬芯片等產品需求切換至8英寸晶圓,額外的加重了8英寸產能的負擔。
總之——需求大,廠子少,機器舊(很多機器都運行了10年以上)。于是,到了2017Q2起,8 寸硅片的需求開始超過產能,8 寸硅片的供給開始趨緊。 這幾年,隨著8英寸晶圓供應緊張程度愈演愈烈,各大晶圓代工廠包括三星、臺積電、聯電等等也一直在擴充產能。 據 SEMI最新報告,2019 年底有 15 個新 Fab 廠開工建設,總投資金額達 380 億美元,其中約有一半用于 8 英寸晶圓尺寸。IC Insights 預計未來 2 年,8 英寸晶圓產能預計維持 23%左右市占率。
原文標題:8英寸晶圓到底怎么了?
文章出處:【微信公眾號:中科院半導體所】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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