國內再添12英寸車規(guī)級晶圓項目，為什么都沖向12英寸？

近日，據(jù)央視新聞報道，位于上海臨港新片區(qū)的上海市重點工程——積塔半導體特色工藝生產(chǎn)線建設項目迎來重要的施工節(jié)點。300毫米車規(guī)半導體集成電路制造基地設備正式入場，經(jīng)過調試后預計于今年7月正式投產(chǎn)。

積塔半導體特色工藝生產(chǎn)線建設項目位于上海臨港新片區(qū)重裝備產(chǎn)業(yè)區(qū)，總建筑面積22萬平方米，建成后將成為國家重要的高端裝備廠房和戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展基地，將進一步提升國內芯片制造技術能級，擴充工藝技術平臺種類，提供車規(guī)級芯片系統(tǒng)化制造方案。

資料顯示，資料顯示，積塔半導體特色工藝生產(chǎn)線項目總投資359億元，分兩期建設。一期項目總投資89億，已于2020年投產(chǎn)；二期項目已經(jīng)開建，計劃總投資270億元，規(guī)劃擴建12英寸特色工藝生產(chǎn)線至月產(chǎn)能5萬片。2023年9月，積塔半導體特色工藝生產(chǎn)線建設項目（二階段）主廠房封頂。


12寸晶圓：芯片產(chǎn)業(yè)主趨勢

在半導體產(chǎn)業(yè)中，晶圓是芯片制造的基礎材料，它是由純凈的硅經(jīng)過多道工藝制成的圓形硅片。晶圓的尺寸決定了每片晶圓上可以切割出多少個芯片，也影響了芯片的性能、成本和產(chǎn)能。目前，晶圓的尺寸有4英寸、6英寸、8英寸和12英寸等，其中12英寸是目前最大的尺寸，也是未來芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主流方向。

為什么12英寸晶圓如此重要呢？主要有以下幾個原因：

一是降低單位芯片成本。硅片尺寸越大，單個硅片上可制造的芯片數(shù)量就越多，單位芯片的成本隨之降低。12英寸晶圓較8英寸晶圓相比，其面積上提升約2.23倍，就單硅片產(chǎn)出來看，8英寸晶圓產(chǎn)出芯片88塊，而12英寸晶圓產(chǎn)出芯片則達到232塊。這意味著，在相同的投入下，12英寸晶圓可以生產(chǎn)出更多的芯片，從而提高利潤率。

二是提高芯片性能。隨著半導體技術的進步，芯片的集成度越來越高，需要更精密的工藝和更大的面積來實現(xiàn)更多的功能。12英寸晶圓相比于8英寸晶圓，不僅可以容納更多的芯片，還可以制造更復雜、更高性能的芯片。例如，在CIS（CMOS圖像傳感器）領域，12英寸晶圓可以實現(xiàn)背照式技術，提高圖像質量和感光度；在NOR Flash（非易失性閃存）領域，12英寸晶圓可以實現(xiàn)更小的存儲單元和更高的存儲密度；在BCD（雙極CMOS達林頓）領域，12英寸晶圓可以實現(xiàn)更高的電壓和電流驅動能力。

三是滿足市場需求。隨著5G、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、汽車電子等新興領域的快速發(fā)展，對于高端、高性能、低功耗、大容量等特點的芯片需求不斷增加。這些領域對于芯片制程和工藝要求較高，需要使用12英寸晶圓來生產(chǎn)。據(jù)統(tǒng)計，2020年全球12英寸晶圓需求量為1.17億片，預計2025年將達到1.67億片。而目前全球12英寸晶圓產(chǎn)能仍然不足，供不應求的局面將持續(xù)一段時間。

因此，12英寸晶圓是芯片產(chǎn)業(yè)的未來之爭，誰能掌握12英寸晶圓的制造和加工技術，誰就能占據(jù)芯片市場的制高點。目前，全球12英寸晶圓的主要供應商有臺積電、三星、英特爾、格羅方德等，其中臺積電是全球最大的芯片代工廠，擁有超過50%的市場份額。在中國，12英寸晶圓的生產(chǎn)廠商主要有中芯國際、華虹半導體、士蘭微、華潤微等，其中中芯國際擁有14nm以下的先進制程技術。

全球12英寸晶圓廠設備投資2025年將破千億美元大關

半導體行業(yè)機構 SEMI 近日公布了其季度 300mm（12 英寸）晶圓廠展望報告。報告顯示全球 12 英寸晶圓廠（前端）設備投資將于明年突破千億美元大關，而在 2027 年將達創(chuàng)紀錄的 1370 億美元。

根據(jù)這份報告，2025 年全球 12 英寸晶圓廠的設備投資將較今年大增 20%，漲幅將創(chuàng) 2021 年以來的新高；而在 2026 和 2027 年將分別增長 12% 和 5%。

SEMI 表示，半導體行業(yè)前端設備投資的增加得益于多重因素，包括存儲領域市場的復蘇和對高性能計算（HPC）和汽車應用的強勁需求。

中國大陸將在 2024~2027 每年投資 300 億美元，引領按地區(qū)劃分的投資金額榜單；而到 2027 年，臺灣地區(qū)、韓國、美國的年度投資額均將超過 200 億美元，分別達 280/263/247 億美元。

而按領域細分，到 2027 年晶圓代工、DRAM、NAND 三大領域的 12 英寸晶圓廠設備投資額將排在前列，分別達到 791/252/168 億美元，復合年增長率各為 7.6%、17.4% 和 29%。其余的模擬、微型、光電、分立器件領域的設備投資則將在 3 年后達到 55/43/23/16 億美元的水平。

SEMI 總裁兼首席執(zhí)行官阿吉特?馬諾查（Ajit Manocha）表示：“對未來幾年 300 毫米晶圓廠設備支出陡峭增長的預測，反映了滿足不同市場對電子產(chǎn)品日益增長需求所需的生產(chǎn)能力，以及 AI 創(chuàng)新催生的新一波應用。”


功率半導體國產(chǎn)替代進入深水區(qū)

近年來，受益于新能源汽車和充電樁、光伏逆變及儲能、服務器及數(shù)據(jù)中心等市場領域的快速發(fā)展，尤其是電動汽車領域，中國已經(jīng)在全球獨占鰲頭。如IGBT和MOSFET這類功率器件產(chǎn)品已經(jīng)開始被國內企業(yè)廣泛替代。而在過去，這些領域幾乎都是由國際品牌主導。

功率器件隸屬于半導體分立器件，其是半導體行業(yè)中的一大重要分支。據(jù)國家統(tǒng)計局規(guī)模以上工業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，近幾年來，在整體半導體行業(yè)的主營業(yè)務收入中，分立器件行業(yè)占據(jù)的比重在22%-25%之間。半導體功率器件又是帶動中國半導體分立器件市場加速增長的主要動力。

而且相比其他類半導體，功率半導體器件差不多每隔二十年才進行一次產(chǎn)品迭代，迭代周期相對慢，每一代芯片都擁有較長的生命周期，這種特性為國內功率企業(yè)提供了充裕的時間窗口，也促使功率半導體成為國產(chǎn)化大將中的一員。

按器件結構來看，功率器件的種類繁多，可分為二極管、功率三極管、晶閘管、MOSFET、IGBT、SiC/GaN 等。在這些功率器件中，又以MOSFET和IGBT占比最大。

據(jù)Yole的統(tǒng)計及預測，到 2026 年，全球MOSFET（包括分立器件和模塊）市場總規(guī)模預計將達到 94 億美元，2020年至2026年復合增長率達3.8%。據(jù)中國半導體器件行業(yè)現(xiàn)狀深度分析與未來投資預測報告數(shù)據(jù)，2023 年中國大陸地區(qū) MOSFET 市場規(guī)模將達到 56.6億美元，同比增長4.8%。

根據(jù)Omdia的統(tǒng)計和預測，全球IGBT市場規(guī)模2024年預計達到66.19億美元，2020-2024年復合增速約為5.16%；中國IGBT市場規(guī)模2024年預計達到25.76億美元，2020-2024年復合增速約為 4.34%。

2023年，即便全球消費市場受到壓制，國產(chǎn)替代的深化特別是功率基建，還是為國內的半導體功率行業(yè)提供了強大的機會。考慮到國際品牌目前在市場上的份額為70%，國產(chǎn)品牌只有30%，萬國半導體認為在未來還有很大的增長空間。

值得關注的是，萬國半導體李經(jīng)理告訴筆者，國內的大型和中型客戶對國產(chǎn)品牌的接受度比過去明顯提高，功率半導體國產(chǎn)替代的趨勢正在快速發(fā)展。