在新冠疫情、全球經(jīng)濟數(shù)字化轉(zhuǎn)型等多重因素影響下，芯片產(chǎn)能緊缺的問題已經(jīng)持續(xù)了兩年之久。不過隨著各大晶圓廠擴產(chǎn)、渠道商釋放庫存，目前可以說已從“全面缺芯”進入到“結(jié)構(gòu)性缺芯”。

不過，據(jù)集微網(wǎng)了解，目前大部分晶圓代工廠的 8 英寸產(chǎn)能仍然吃緊，僅有部分 12 英寸廠產(chǎn)能出現(xiàn)松動。然而，在全球各大晶圓廠的擴產(chǎn)計劃中，卻很少能看到 8 英寸產(chǎn)能擴充，12 英寸的大擴產(chǎn)依舊是晶圓制造業(yè)的主旋律。在此趨勢下，8 英寸產(chǎn)能不足會是未來的常態(tài)，隨時間推移還將愈發(fā)嚴重，因此越來越多的芯片設(shè)計公司開始探討將 8 英寸訂單“升艙”至 12 英寸生產(chǎn)的可能性。

8 英寸越來越緊，12 英寸越來越松？

全球 8 英寸產(chǎn)能吃緊能持續(xù)如此之久，這與 8 英寸晶圓所覆蓋的領(lǐng)域有著直接聯(lián)系。集微咨詢曾指出，8 英寸晶圓的下游需求主要來自于電源管理芯片（PMIC）、CMOS 圖像傳感芯片、指紋識別芯片、顯示驅(qū)動 IC、射頻芯片以及功率器件等領(lǐng)域，而這些領(lǐng)域的芯片產(chǎn)能目前仍然呈現(xiàn)不同程度的緊缺。

反觀 12 英寸廠主要覆蓋的 AI 芯片、SoC、GPU、存儲器等消費類電子領(lǐng)域，目前芯片產(chǎn)能已經(jīng)不再如往日般吃緊，因此有部分晶圓廠的 12 英寸產(chǎn)能開始出現(xiàn)松動。

即便 12 英寸需求端短期有松緩之勢，但晶圓廠仍然更愿意增加對 12 英寸產(chǎn)能的投資，而不是越來越缺的 8 英寸。

眾所周知，隨著晶圓代工產(chǎn)業(yè)的不斷向前發(fā)展，12 英寸已經(jīng)逐漸成為了主流尺寸，因為其具有更高的生產(chǎn)效率和更低的單位耗材。因此，全球范圍內(nèi)很少再有新的 8 英寸純晶圓代工廠出現(xiàn)。2018 年年底，臺積電曾宣布在南科六廠旁新建一座 8 英寸廠，但這也是臺積電近 17 年以來唯一一座新建的 8 英寸廠。

歷史的車輪滾滾而來，半導(dǎo)體設(shè)備廠商也順勢將業(yè)務(wù)重心向 12 英寸廠傾斜，這導(dǎo)致大量的 8 英寸設(shè)備款型成為“絕版”，即便近年來部分廠商重啟了 8 英寸設(shè)備生產(chǎn)，產(chǎn)能規(guī)模也極為有限。因此，設(shè)備短缺也成為了當下 8 英寸廠擴產(chǎn)之難點。

 

如上圖所示，目前全球 8 英寸廠最多的地區(qū)是日本，緊隨其后的是美國、中國大陸和中國臺灣。值得一提的是，如今全球為數(shù)不多的 8 英寸新增產(chǎn)能大多源于中國大陸，而放眼未來，中國大陸也依然會是 8 英寸產(chǎn)能增幅最多的地區(qū)。

集微咨詢（JW Insights）認為，中國大陸的 8 英寸產(chǎn)能增幅較大主要有兩大因素，其一是龍頭廠中芯國際大幅擴產(chǎn)，其二是中國大陸對于第三代半導(dǎo)體賽道發(fā)力明顯。集微網(wǎng)曾在《8 英寸產(chǎn)能急缺，為何只有 1 家代工廠大幅擴產(chǎn)》中提到了中芯國際擴產(chǎn) 8 英寸的 4 大緣由，而 SiC 和 GaN 等第三代半導(dǎo)體廠的遍地開花，也將進一步提升中國大陸 8 英寸產(chǎn)能。

即便中國大陸不斷擴增 8 英寸產(chǎn)能，但 2020 年后新建產(chǎn)能也僅占到全球 8 英寸廠產(chǎn)能規(guī)模的 4.8%。整體來看，全球晶圓制造產(chǎn)業(yè) 8 英寸緊、12 英寸松的局面勢必將越來越明顯。也正因為此，業(yè)界一直在研判 8 英寸代工“升艙”至 12 英寸的可能性，甚至一些廠商已經(jīng)付諸行動。

充滿挑戰(zhàn)，卻勢在必行？

多位晶圓代工業(yè)專家告訴集微網(wǎng)，從技術(shù)角度而言，8 英寸業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移到 12 英寸還存在諸多挑戰(zhàn)。例如在電路設(shè)計上，由于電源、I / O 電壓、晶體管等特性差異，8 英寸轉(zhuǎn) 12 英寸時需要開發(fā)出具有可相容電性參數(shù)的 pin 腳，這十分不易。

此外，為相容 8 英寸和 12 英寸的不同制程，ASIC 芯片從重新設(shè)計到量產(chǎn)至少需要 14-24 個月的時間，車用產(chǎn)品更可能需要 24-36 個月，這對芯片原廠意味著產(chǎn)品重新量產(chǎn)的時程將大幅延后，進而導(dǎo)致芯片廠在汽車電子、AI、IoT 等新興領(lǐng)域丟失先機和市場份額。

另外，8 英寸轉(zhuǎn) 12 英寸還需要重新制作光罩，由于 12 英寸（尤其是先進制程）所用到的光罩十分復(fù)雜，且對晶圓的良率產(chǎn)生直接影響，因此芯片原廠還需要迎接成本的上升等諸多挑戰(zhàn)。

不過，從 8 英寸轉(zhuǎn)到 12 英寸時，也將為芯片帶來肉眼可見的積極影響。一位業(yè)內(nèi)專家指出，對比 350nm（8 英寸）、180nm（8 英寸）和 130nm（12 英寸）三個制程節(jié)點在元件結(jié)構(gòu)的設(shè)計，130nm 可支持的金屬層數(shù)更多，而且可以縮小晶體管體積、提高布線密度。

 

另外，8 英寸轉(zhuǎn)移到 12 英寸后所使用的銅導(dǎo)電制程，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的電流密度耐受性和更好的抗電遷移效應(yīng)。而且 130nm 制程成熟度高，足以提供更多不同的制程選擇，如高電壓晶體管技術(shù)、非揮發(fā)性存儲器等，以支持復(fù)雜度高的 Analog / RF SoC 解決方案。

當然，并非所有的 8 英寸代工都適合轉(zhuǎn)向 12 英寸，但對于那些能夠轉(zhuǎn)往 12 英寸產(chǎn)線代工的產(chǎn)品，即便技術(shù)上存在挑戰(zhàn)、“升艙”的陣痛明顯，芯片設(shè)計公司仍然應(yīng)該盡早開始做出相關(guān)規(guī)劃。

“要從根本上解決產(chǎn)能問題，只能不斷地將 8 英寸代工訂單遷移至 12 英寸生產(chǎn)，這是最可行的選擇，我們已經(jīng)開始行動了?！币患覈a(chǎn) MCU 公司負責(zé)人如是說。

一家晶圓代工大廠高管則告訴集微網(wǎng)，盡管晶圓代工廠愿意配合芯片設(shè)計公司將 8 英寸訂單升級成 12 英寸，但由于目前仍然處于結(jié)構(gòu)性缺芯狀態(tài)，晶圓廠無法對整個升級過程做出時間方面的保證。

不過，該高管也指出，隨著未來兩年全球大量的 12 英寸新廠產(chǎn)能開出，晶圓廠對于客戶將訂單從 8 英寸轉(zhuǎn)向 12 英寸的配合度將會越來越高，整個升級過程有望大幅縮短。預(yù)計未來會有越來越多的產(chǎn)品從 8 英寸廠涌入到 12 英寸廠生產(chǎn)。