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全球晶圓價格劇跌 中國廠家的機會還是挑戰

2016-09-05
關鍵詞: 晶圓 SEMI 12寸 8寸

       中國大陸價格從 RMB 4.7~4.9 / pc 快速下跌至 RMB 4.5 / pc 以下,中國臺灣方面也普遍低于 US$ 0.62 / pc,在上周最低價轉眼會變為本周最高價的情況下,更加速矽晶圓最新報價屢創新低。

  全球矽晶圓價格劇跌

  不僅中國市場持續冷清,美、日、歐、印等市場也需求平淡,市場仍期待中國大型電站開始招標、拉貨,訂單量才能開始回溫。且本次價格跌幅過深,又需待第四季一線大廠庫存陸續消化后,才能讓需求反映在價格上,顯然 10 月情勢并不樂觀。

  各地多晶硅已如預期開始出現緩跌,后續多晶硅跌勢也將帶動矽晶圓持續跌價。且多晶硅價格較慢反映市場現況,預期未來跌幅也將加劇,今年底難見反彈。

   多晶硅晶圓一、二線廠 8 月僅微幅降低稼動率,使得庫存持續累積,9 月出現再一波的降幅。尤其電池片廠的低稼動率,也讓矽晶圓成交量驟降,矽晶圓廠為求訂單,帶動本周價格大幅下滑。中國大陸價格從上周 RMB 4.7~4.9 / pc 快速下跌至 RMB 4.5 / pc 以下,中國臺灣方面也普遍低于 US$ 0.62 / pc,在上周最低價轉眼會變為本周最高價的情況下,更加速矽晶圓最新報價屢創新低。

  電池片是目前跌幅最深的區段,成交價多讓電池片廠大 幅虧損,訂單多做多虧。9 月情況更加低迷,單晶幾無需求,中國臺灣電池片廠稼動率持續下探,平均稼動率低于五成,價格也低于 US$ 0.215 / W,需求不見回溫、庫存累積,也使得電池片價格無法在 9 月落底。

  所幸,中國大陸地區“領跑者計劃”需采用高效電池,單、多晶 perc 產品近期詢問度高,雖中國臺灣地區 perc 量產的量與效率首屈一指,但一般電池的跌幅也帶動 perc 價格跌價明顯,目前轉換效率 20.8% 的單晶 perc 價格已到 US$ 0.28 / W 上下,多晶 perc 則約在 US$ 0.255~0.26 / W 之間。

  中國大陸地內需模組現貨價格已至 RMB 2.95~3.15 / W 之間,約等同 US$ 0.39 / W 左右。持續創低的價格也影響過去價格較高的市場,美、日價格下跌快速,使得全球模組廠同樣面臨極大的挑戰。

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  矽晶圓2015營收持續下滑

  SEMI(全球半導體產業協會)之 SiliconManufacturers Group(SMG)最新公布的年終分析報告顯示,2015 年全球矽晶圓出貨面積相較上年成長 3%;在營收表現則較 2014 年衰退 6%。

   2015年全球矽晶圓出貨面積總計 10,434 百萬平方英寸(million square inches,MSI),優于 2014 年10,098 百萬平方英寸紀錄。SEMI 臺灣區總裁曹世綸表示,“半導體矽晶圓出貨在 2015 年度仍表現強勁,且創新紀錄。然而這卻不足以彌補進一步價格下滑和匯率的沖擊。矽晶圓營收方面則于 2015 年持續下滑。”

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   (Source:SEMI(2016 年 2 月)) 注:以上出貨數據僅限半導體應用領域,不含太陽能相關應用。 以上引述的所有數據包括原始測試晶圓片(virgin test wafer)、外延矽晶圓(epitaxial siliconwafer)等拋光矽晶圓(polished silicon wafer),也有晶圓制造商出貨予終端使用者的非拋光矽晶圓(non-polished silicon wafer)。

  什么是晶圓?

  說道晶圓,在半導體的新聞中,總是會提到以尺寸標示的晶圓廠,如 8 寸或是 12 寸晶圓廠,然而,所謂的晶圓到底是什么東西?其中 8 寸指的是什么部分?要產出大尺寸的晶圓制造又有什么難度呢?以下將逐步介紹半導體最重要的基礎——「晶圓」到底是什么。

  晶圓(wafer),是制造各式電腦芯片的 基礎。我們可以將芯片制造比擬成用樂高積木蓋房子,藉由一層又一層的堆疊,完成自己期望的造型(也就是各式芯片)。然而,如果沒有良好的地基,蓋出來的房 子就會歪來歪去,不合自己所意,為了做出完美的房子,便需要一個平穩的基板。對芯片制造來說,這個基板就是接下來將描述的晶圓。

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   首先,先回想一下小時候在玩樂高積木時,積木的表面都會有一個一個小小圓型的凸出物,藉由這個構造,我們可將兩塊積木穩固的疊在一起,且不需使用膠水。 芯片制造,也是以類似這樣的方式,將后續添加的原子和基板固定在一起。因此,我們需要尋找表面整齊的基板,以滿足后續制造所需的條件。

   在固體材料中,有一種特殊的晶體結構──單晶(Monocrystalline)。它具有原子一個接著一個緊密排列在一起的特性,可以形成一個平整的原子 表層。因此,采用單晶做成晶圓,便可以滿足以上的需求。然而,該如何產生這樣的材料呢,主要有二個步驟,分別為純化以及拉晶,之后便能完成這樣的材料。

如何制造單晶的晶圓

  純化分成兩個階段,第一步是冶金級純化,此一過程主要是加入碳,以氧化還 原的方式,將氧化硅轉換成 98% 以上純度的硅。大部份的金屬提煉,像是鐵或銅等金屬,皆是采用這樣的方式獲得足夠純度的金屬。但是,98% 對于芯片制造來說依舊不夠,仍需要進一步提升。因此,將再進一步采用西門子制程(Siemensprocess)作純化,如此,將獲得半導體制程所需的高純度多晶硅。

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▲硅柱制造流程(Source: Wikipedia)

   接著,就是拉晶的步驟。首先,將前面所獲得的高純度多晶硅融化,形成液態的硅。之后,以單晶的硅種(seed)和液體表面接觸,一邊旋轉一邊緩慢的向上 拉起。至于為何需要單晶的硅種,是因為硅原子排列就和人排隊一樣,會需要排頭讓后來的人該如何正確的排列,硅種便是重要的排頭,讓后來的原子知道該如何排 隊。最后,待離開液面的硅原子凝固后,排列整齊的單晶硅柱便完成了。

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▲單晶硅柱(Souse:Wikipedia)

   然而,8寸12寸又代表什么東西呢?他指的是我們產生的晶柱,長得像鉛筆筆桿的部分,表面經過處理并切成薄圓片后的直徑。至于制造大尺寸晶圓又有什么 難度呢?如前面所說,晶柱的制作過程就像是在做棉花糖一樣,一邊旋轉一邊成型。有制作過棉花糖的話,應該都知道要做出大而且扎實的棉花糖是相當困難的,而 拉晶的過程也是一樣,旋轉拉起的速度以及溫度的控制都會影響到晶柱的品質。也因此,尺寸愈大時,拉晶對速度與溫度的要求就更高,因此要做出高品質 12寸晶圓的難度就比 8寸晶圓還來得高。

  只是,一整條的硅柱并無法做成芯片制造的基板,為了產生一片一片的硅晶圓,接著需要以鉆石刀將硅晶柱橫向切成圓片,圓片再經由拋光便可形成芯片制造所需的硅晶圓。

  主要晶圓代工廠(排列不分先后)

  1、格羅方德

  由AMD拆分而來、與阿聯酋阿布扎比先進技術投資公司(ATIC)和穆巴達拉發展公司(Mubadala)聯合投資成立的半導體制造企業。

  GLOBALFOUNDRIES公司總部和AMD一樣都設在美國加州硅谷桑尼維爾,旗下擁有德國德累斯頓、美國奧斯汀和紐約州(建設中)等多座工廠,員工總數約3000人。

  廠區:

  新加坡:2廠.3廠.3E,5廠.CSG(8寸廠)Woodlands wafer PARK

  美國奧斯汀:7廠(12寸)位于德克薩斯州奧斯汀市

  德國:1廠位于德累斯頓

  美國紐約:2廠位于紐約州薩拉托加縣Luther Forest科技園區

  2、三星電子

  三星電子是韓國最大的電子工業企業,同時也是三星集團旗下最大的子公司。1938年3月它于韓國大邱成立,創始人是李秉喆。現任會長是李健熙,副會長是李在镕和權五鉉,社長是崔志成,首席執行官是由權五鉉、申宗鈞、尹富根三位組成的聯席CEO。

  3、富士通

  Fujitsu(富士通)是世界領先的日本信息通信技術(ICT)企業,提供全方位的技術產品、解決方案和服務。在全球擁有約159,000名員工,客戶遍布世界100多個國家。

  1935年,古河電工和德國西門子公司成立聯合公司,從事軍用和民用通訊設備的研發和生產,這就是今天的富士通。富士通創業初期資本只有300萬日元,員工700人,工廠設在川崎市中原,創業初期工廠只是幾排簡陋的老式廠房,直到1938年才具有比較像樣的廠房。

  半導體產品:專用集成電路/晶圓代工服務、模擬產品、存儲器產品、微控制器

  4、英特爾

  英特爾公司[1] 是美國一家主要以研制CPU處理器的公司,是全球最大的個人計算機零件和CPU制造商,它成立于1968年,具有46年產品創新和市場領導的歷史。1971年,英特爾推出了全球第一個微處理器。

  2016年4月底,英特爾公司發言人證實,原定在2016年推出的移動處理器凌動產品線的兩個新版本將會取消發布,換言之,英特爾已退出智能手機芯片市場。

  5、海力士

  Hynix海力士芯片生產商,源于韓國品牌英文縮寫“HY”。海力士即原現代內存,2001年更名為海力士。海力士半導體是世界第三大DRAM制造商,也在整個半導體公司中占第九位。

  6、臺積電

  臺灣積體電路制造公司,簡稱臺積電、TSMC,是臺灣一家半導體制造公司,成立于1987年,是全球第一家、以及最大的專業集成電路制造服務(晶圓代工)企業,總部與主要工廠位于新竹科學園區。2013年營收19.85億美元,晶圓代工市占率46%,為全球第一。

  荷蘭飛利浦公司持股14%,行政院持股12%。

  7、聯電

  聯電成立于1980年,為臺灣第一家半導體公司。集團旗下有5家晶圓代工廠,包括聯電、聯誠、聯瑞、聯嘉以及最新投資的合泰半導體,是全球半導體投資第四大。

  公司全名:聯華電子股份有限公司

  成立:1980年

  公司總部:臺灣新竹市新竹科學園區力行二路3號

  分公司:晶圓廠:臺灣、新加坡

  服務據點:臺灣、日本、新加坡、美國、歐洲

  員工總數:全球共計超過13,000人

  核心能力:聯電為純晶圓專工公司,具有內部自行研發的能力生產世界級的8吋、12吋晶圓。

  制程技術:0.45微米-28納米制程,高壓、射頻、混合信號、邏輯、CMOS影像感測與嵌入式非揮發性記憶體制程

  董事長:洪嘉聰

  CEO:孫世偉博士

  8、中芯國際

  中芯國際集成電路制造有限公司(“中芯國際”,紐交所代號:SMI,港交所股份代號:981),是世界領先的集成電路芯片代工企業之一,也是中國內地規模最大、技術最先進的集成電路芯片制造企業。主要業務是根據客戶本身或第三者的集成電路設計為客戶制造集成電路芯片。中芯國際是純商業性集成電路代工廠,提供 0.35微米到28納米制程工藝設計和制造服務。

  9、力晶半導體

   力晶在設立之初即和日本三菱電機締結技術、生產與銷售的策略聯盟;目前則與日本DRAM大廠爾必達(Elpida)合作產銷最尖端DRAM產品。另一方 面,力晶亦為日商瑞薩科技(Renesas TechnologyCorp.)的主要代工夥伴,發展系統晶片(System LSI)產品。

  10、華虹半導體

   華虹半導體有限公司是中國領先的半導體制造服務企業之一,專門為國內外客戶提供高品質集成電路產品和增值服務。公司注冊地為香港,通過在中國設立的運營 子公司從事半導體制造業務,擁有兩座8英寸芯片代工廠,晶圓總產能達每月86,000片。公司在嵌入式非易失性存儲器、0.13微米BCD、鍺硅 BiCMOS、分立器件等工藝和產品方面具有業內領先水平。

  11、武漢新芯

  武漢新芯,2006年4月注冊成立。坐落于東湖開發區高新四路18號,占地531畝。主營集成電路及相關產品的生產、研發、設計、銷售;貨物進出口、代理進出口、技術進出口。

  12、華微

  公司現擁有員工近2000人,研發人員占公司總人數的20%。公司占地面積近30萬平方米,建筑面積13.5萬平方米,凈化面積17000平方米,主要凈化級別為0.3微米百級。公司于2001年3月在上海證券交易所上市,為國內分立器件行業首家上市公司。

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