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        臺灣地區(qū)半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況

        2018-05-11 07:28:25
        廈門科技 2018年2期
        關(guān)鍵詞:制程臺灣地區(qū)產(chǎn)值

        潘 婷

        臺灣地區(qū)半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)

        半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)主要是針對中下游的制程應(yīng)用而設(shè)計生產(chǎn),由于中下游的技術(shù)演變快速,而且材料對產(chǎn)品質(zhì)量的影響較大,中下游客戶在重視良率與可靠度驗證結(jié)果的考量下,一般仍以國外大廠材料為首選,致使臺灣地區(qū)的材料產(chǎn)業(yè)進入障礙較高,學(xué)習(xí)曲線長。

        由于半導(dǎo)體材料占下游產(chǎn)品的生產(chǎn)成本比重并不高,且材料質(zhì)量良莠往往會影響到產(chǎn)品的電性、良率與可靠度等結(jié)果,這些影響往往在短期內(nèi)不易發(fā)現(xiàn),客戶為了長期質(zhì)量的考量,對于更換材料供應(yīng)商的意愿都不高。

        臺灣地區(qū)在半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)架構(gòu)大致已成形,硅晶圓與光罩部分已可自給,但對其他材料的進口依存度仍高;國外的材料領(lǐng)導(dǎo)廠商在臺灣地區(qū)的生產(chǎn)廠房又多以中低階產(chǎn)品或配方調(diào)和混摻廠房為主,相對而言,對臺灣地區(qū)的產(chǎn)業(yè)競爭力幫助有限,未來如何鼓勵國際材料大廠到臺灣地區(qū)設(shè)置研發(fā)中心以提升臺灣地區(qū)技術(shù)水平,仍有待加強與努力。

        圖1 臺灣地區(qū)半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)

        產(chǎn)業(yè)概況

        臺灣地區(qū)半導(dǎo)體電子材料產(chǎn)業(yè)主要是以硅晶圓、光罩、光阻、化學(xué)機械研磨液與濕式化學(xué)品等次產(chǎn)業(yè)所組成。包含硅晶圓、光罩、光阻、化學(xué)機械研磨液與濕式化學(xué)品等材料廠商家數(shù)約50家,從業(yè)人數(shù)約為16330人,研發(fā)占整體營業(yè)額的比重平均約為1.7%。

        臺灣地區(qū)在半導(dǎo)體電子材料的供應(yīng)上,大多仰賴日本或美國進口,特別是在一些特殊制程氣體、濺鍍金屬靶材以及高階制程用的光阻液及化學(xué)機械研磨液等等。僅有在硅晶圓、微影光罩以及一些酸堿濕式化學(xué)品的部分可由臺灣地區(qū)自行生產(chǎn)。大部分的制程原物料,或是制程所需的關(guān)鍵零件,仍需仰賴進口。例如,光罩生產(chǎn)所需的空白光罩 (Bank)就是仰賴 HOYA 、S&S Tech、INABATA等國外廠商供應(yīng)。

        目前臺灣地區(qū)廠商所供應(yīng)的,大都是標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品,所占領(lǐng)的產(chǎn)業(yè)版圖僅止于成熟制程或附加價值相對較低的市場,對于高階制程發(fā)展所需要的高階材料的需求,例如:ArF Immersion光阻、高階CMP研磨液、high-k與low-k等特殊制程材料,供需缺口將擴大,相形之下,臺灣地區(qū)在高階制程與高附加價值材料的發(fā)展上仍有極大的空間。

        五年產(chǎn)值統(tǒng)計

        2016年以前臺灣地區(qū)半導(dǎo)體材料產(chǎn)值中光罩大于硅晶圓,由于臺積電在高階制程的比重不斷提高,自制光罩產(chǎn)值亦逐年提高,其產(chǎn)值牽動著半導(dǎo)體材料每年產(chǎn)值變化,但半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在2016年下半年才恢復(fù)成長動能,這也在臺積電的光罩產(chǎn)值中有所反應(yīng);但臺灣地區(qū)半導(dǎo)體硅晶圓大廠——環(huán)球晶圓,在2016年并購了美商SunEdison Semiconductor,環(huán)球晶圓的并購效應(yīng)使得半導(dǎo)體硅晶圓的產(chǎn)值大幅度的拉升;但2015年臺灣地區(qū)半導(dǎo)體材料產(chǎn)值的基期相對較高,使2016年國內(nèi)半導(dǎo)體材料產(chǎn)值規(guī)模略下滑0.7%,達(dá)828.9億新臺幣。

        臺灣地區(qū)的半導(dǎo)體材料生產(chǎn)主要以硅晶圓、光罩產(chǎn)品,以及部分光阻、化學(xué)液及CMP研磨墊為主;半導(dǎo)體硅晶圓在環(huán)球晶圓的并購效應(yīng)下,使2016年產(chǎn)值在3971億新臺幣,光罩產(chǎn)業(yè)亦受到整體半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)因素影響,晶圓代工龍頭臺積電自制40/45納米、28納米、20/16納米、10/7納米等先進制程的光罩,其他光罩公司也致力于提升較高價的先進制程光罩,光罩產(chǎn)業(yè)在2016年的產(chǎn)值規(guī)模達(dá)到431.9億新臺幣。

        半導(dǎo)體制造商2017年仍持續(xù)進行1x/10納米制程的產(chǎn)能擴充與投產(chǎn),以及IC制造在高階制程比重的提升、DRAM產(chǎn)業(yè)導(dǎo)入18、16/15納米制程生產(chǎn),這些均有助臺灣地區(qū)半導(dǎo)體材料產(chǎn)值的提升,尤其環(huán)球晶圓于2016年底完成并購美商SunEdison Semiconductor后,其效應(yīng)在2017年大幅顯現(xiàn)。

        圖2 2015-2019年臺灣地區(qū)半導(dǎo)體材料產(chǎn)值分析

        產(chǎn)品類別分析

        臺灣地區(qū)雖有材料廠商進行生產(chǎn)光阻、濕制程化學(xué)品以及特殊氣體的部分,但規(guī)模相對而言都較小,且不易進行產(chǎn)值調(diào)查,占臺灣地區(qū)半導(dǎo)體材料產(chǎn)值比重也較低,故分析上仍以硅晶圓與光罩為主要目標(biāo)。

        2016年臺灣地區(qū)半導(dǎo)體材料產(chǎn)品類別比重中,半導(dǎo)體硅晶圓比重因環(huán)球晶圓并購SunEdson Semiconductor公司而提升至47.9%,但2016年仍然是光罩產(chǎn)品大于硅晶圓產(chǎn)品。2017年,半導(dǎo)體硅晶圓因并購?fù)瓿珊笮?yīng)顯現(xiàn),將比重大幅拉升至63.4%,這也將使半導(dǎo)體硅晶圓產(chǎn)品的比重首次超越光罩產(chǎn)品。

        1.硅晶圓

        (1)五年產(chǎn)值統(tǒng)計

        圖4 2015-2019年臺灣地區(qū)硅晶圓產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值分析

        2016年第二季因智能型手機庫存調(diào)整結(jié)束與平板與個人計算機銷售,使12寸EW半導(dǎo)體硅晶圓需求開始反轉(zhuǎn)向上。12寸的PW半導(dǎo)體硅晶圓也因云端機房與智能型手機記憶體容量提高,其需求也持續(xù)穩(wěn)定成長。至2016年底,因下游半導(dǎo)體廠要求交貨期限,讓12寸半導(dǎo)體硅晶圓產(chǎn)能滿載,使2016年臺灣地區(qū)硅晶圓產(chǎn)值較2015年成長11.4%,產(chǎn)值為397.1億新臺幣。

        2017年,在12寸與8寸半導(dǎo)體硅晶圓的總體需求依然強勁,沒有季節(jié)性調(diào)整,目前訂單仍超過滿載產(chǎn)能的產(chǎn)量,并且平均單價逐季提高。再者,環(huán)球晶圓并購SunEdsion Semiconductor公司,其效應(yīng)將在2017年大幅顯現(xiàn)。

        (2)主要廠商市場占有率分析

        圖5 臺灣地區(qū)硅晶圓廠商市場占有率分析

        臺灣地區(qū)目前有臺勝科、信越半導(dǎo)體、環(huán)球晶圓、合晶及嘉晶等廠商生產(chǎn)半導(dǎo)體材料的硅晶圓產(chǎn)品部分,產(chǎn)品線涵蓋4~12寸硅晶圓,主要供應(yīng)給島內(nèi)半導(dǎo)體制造商,部分中小尺寸硅晶圓則外銷至其他國家或地區(qū)。

        漢磊晶是漢磊轉(zhuǎn)型投控后分割成立的公司,漢磊轉(zhuǎn)型漢磊投控后,2015年初分割晶圓及磊晶二大事業(yè),分別獨立為漢磊科技及漢磊晶。漢磊投控在2015年第三季宣布將旗下子公司漢磊晶與嘉晶進行合并,嘉晶為存續(xù)公司。

        SunEdson Semiconductor公司由于母公司SunEdison,Inc.擴張過快,營運出現(xiàn)危機,2016年4月21日正式申請破產(chǎn)保護。SunEdson Semiconductor在2016年初董事會已授權(quán)尋找可行的營運策略選擇,其選項可能包括銷售公司,或與另一家公司合并,出售部分或全部資產(chǎn)等。環(huán)球晶圓(Globawafers)于2016年 8月 18日宣布,以總價6.83億美元 (約214.67億新臺幣),并購美商SunEdison Semiconductor。

        環(huán)球晶圓于全球原有七座工廠,總部位于新竹科學(xué)園區(qū),于中國大陸昆山、美國德州及日本新瀉、德山、小國及關(guān)川等地均有廠房,生產(chǎn)高附加值的磊晶晶圓、拋光晶圓、浸蝕晶圓、超薄晶圓、退火晶圓及深擴散晶圓等利基產(chǎn)品。而并購的SunEdson Semiconductor公司在美國、韓國、臺灣、意大利、新加坡、日本及馬來西亞等國家和地區(qū),各分布有10~12寸的半導(dǎo)體硅晶圓廠。

        臺勝科為硅晶圓主要供應(yīng)商之一,產(chǎn)品線包含12寸與8寸硅晶圓,主要供應(yīng)島內(nèi)DRAM 產(chǎn)業(yè)與部分晶圓代工產(chǎn)業(yè),2016年占臺灣地區(qū)硅晶圓產(chǎn)值約27.2%。

        環(huán)球晶圓、臺勝科為國內(nèi)擁有12寸硅晶圓產(chǎn)能的廠商,信越半導(dǎo)體主要進行8寸晶圓的生產(chǎn),合晶、嘉晶等,則是專注于8寸以下的中小尺寸硅晶圓生產(chǎn)。2016年由于漢磊晶與嘉晶合并,使嘉晶的市占率比重拉升至7%;另外,在環(huán)球晶圓也因為2016年底并購?fù)瓿珊螅浔戎匾蔡岣咧?6.4%。2017年,半導(dǎo)體硅晶圓漲價使其比重大幅提高至64.1%;而半導(dǎo)體硅晶圓產(chǎn)值跳躍式地拉升,影響其他廠商的比重,預(yù)估臺勝科(18.2%)、合晶(9.1%)、嘉晶(4.7%)、中砂(2.9%)。

        2.光罩

        (1)五年產(chǎn)值統(tǒng)計

        臺灣地區(qū)光罩產(chǎn)業(yè),雖然臺積電在20/28納米以下制程規(guī)模達(dá)營收54%,但2016年的整體半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)下半年需求才開始反轉(zhuǎn)向上,且2015年的基期過高,這使臺灣地區(qū)2016年光罩產(chǎn)值下滑9.7%,達(dá)431.9億元。

        2017年,專業(yè)光罩廠除了持續(xù)受惠于國際IDM廠加速委外的趨勢外,高階制程在晶圓廠自制光罩比重持續(xù)增加,都有助于臺灣地區(qū)光罩產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值的穩(wěn)定;但在第二季的成長力道因終端庫存而略微減緩。

        圖6 2015-2019年臺灣地區(qū)光罩產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值分析

        圖7 臺灣地區(qū)光罩廠商市場占有率分析

        臺灣地區(qū)光罩生產(chǎn)廠商有臺積電光罩部門、中華凸版以及臺灣光罩,中華凸版與日本凸版(Toppan)技術(shù)合作,臺灣光罩則是自行進行技術(shù)研發(fā)。其中臺積電光罩部門以提供臺積電自身使用為主,包含量產(chǎn)型光罩以及實驗型Shuttle光罩,制作技術(shù)水平也較高,量產(chǎn)型的28納米制程光罩已開給Qualcomm與nVidia等大客戶使用;而中華凸版以及臺灣光罩則是銷售給其他半導(dǎo)體制造商為主。

        從臺灣地區(qū)光罩生產(chǎn)廠商的市占率來分析,以臺積電光罩部門為首,產(chǎn)值估有率達(dá)93%,主要供應(yīng)臺積電自身的光罩需求。而臺灣光罩與中華凸版則供應(yīng)島內(nèi)其他半導(dǎo)體制造商,少部分外銷至中國大陸與其他地區(qū)。

        臺積電光罩部門的研發(fā)能量雄厚,為產(chǎn)業(yè)技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者,2016年成功地完成了7納米光罩技術(shù)的開發(fā),并正將此技術(shù)移轉(zhuǎn)至光罩生產(chǎn)部門。同時,在極紫外光的光罩技術(shù)上亦取得了實質(zhì)的進展,包括光罩基板缺陷的降低以及7納米和5納米世代微影使用的EUV光罩制作。

        其他公司的技術(shù)發(fā)展上,中華凸版與日本凸版技術(shù)合作,主要由技術(shù)母廠提供相關(guān)技術(shù),中華凸版負(fù)責(zé)生產(chǎn)光罩,就近供應(yīng)給臺灣地區(qū)的客戶。臺灣光罩與臺積電光罩部門開展光罩技術(shù)研發(fā),目前臺灣光罩已達(dá)量產(chǎn)階段的光罩為:0.18微米、0.15微米、0.13微米、0.11微米及90納米,并積極投入90納米以下光罩開發(fā),研發(fā)新制程及拓展新客源。

        主要廠商發(fā)展動向與策略分析

        臺勝科:臺勝科第二座12寸廠在2013年第二季完工投產(chǎn),12寸硅晶產(chǎn)能將達(dá)30萬片,擴產(chǎn)近一倍;而舊有的8寸硅晶圓產(chǎn)能約為22萬片。

        合晶:合晶科技龍?zhí)稄S已正式啟用,8寸硅晶圓月產(chǎn)能達(dá)30萬片。主要生產(chǎn)N與P型的6寸與8寸半導(dǎo)體級硅晶圓。合晶規(guī)劃龍?zhí)稄S專責(zé)8寸硅晶圓,楊梅廠職司6寸硅晶圓,上海晶盟則專責(zé)磊晶制程。12寸硅晶圓,則依附龍?zhí)稄S區(qū)開發(fā)。

        環(huán)球晶圓:環(huán)球晶圓由母公司中美晶半導(dǎo)體事業(yè)處分割成立,主要經(jīng)營項目為半導(dǎo)體硅晶圓材料的制造及銷售,2014年10月28日登錄興柜,并將投入20億元以上的資本擴充產(chǎn)能,主要范圍涵蓋8寸、12寸晶圓。環(huán)球晶圓于2016年5月20日宣布,以3.2億丹麥克朗 (約相當(dāng)15.9億新臺幣)收購丹麥Topsil Semiconductor Materials A/S(“Topsil”)旗下的半導(dǎo)體事業(yè)群。該公司位于丹麥哥本哈根,成立于1959年,是全球最主要的FZ(Float Zone)技術(shù)開發(fā)者以及FZ晶圓制造公司,亦是全球領(lǐng)先的中子照射超純硅晶圓供應(yīng)商。環(huán)球晶圓(Globalafers)于2016年8月18日宣布以總價6.83億美元 (約214.67億新臺幣),并購美商Sunedison Semiconductor。

        嘉晶:漢磊晶是漢磊轉(zhuǎn)型投控后分割成立的公司。漢磊轉(zhuǎn)型漢磊投控后,2015年初分割晶圓及磊晶二大事業(yè),分別獨立為漢磊科技及漢磊晶。而漢磊投控在2015年第三季宣布將旗下子公司漢磊晶與嘉晶進行合并,嘉晶為存續(xù)公司。

        臺灣光罩:臺灣光罩的下游客戶的77%為臺灣廠商,21%約為亞洲的晶圓廠。積極加強ARF光源的相位變換及無硫酸光罩清洗技術(shù)開發(fā)及更復(fù)雜的光學(xué)臨近修正(OPC)等90納米以下產(chǎn)品所需的光罩技術(shù)的量產(chǎn)服務(wù)及開發(fā)。

        臺積電光罩部門:在2016年成功地完成了7納米光罩技術(shù)的開發(fā),并正將此技術(shù)移轉(zhuǎn)至光罩生產(chǎn)部門。同時,在極紫外光的光罩技術(shù)上亦取得了實質(zhì)的進展,包括光罩基板缺陷的降低以及7納米和5納米世代微影使用的EUV光罩制作。

        圖片來自網(wǎng)絡(luò)

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