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晶圆代工沉潜等待黎明
 

【作者: 吳秉思】2001年08月05日 星期日

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《图一》 - BigPic:629x129
《图一》 - BigPic:629x129


自2000年底全体半导体景气急转直下,库存过多加上需求不振等因素,使2001年的半导体市场成长率恐有滑落至-20%以上的程度,堪称为半导体产​​业有史以来,最惨烈的一次(图一)。另一个负面的因素是全球经济的低速。依IDC的预测,2000年美国GDP的成长率为5%,2001年只有2%﹔在商业的投资额成长亦从2000年12.6%遽降至2001年的1.9%。根据统计,有八成在IT的投资来自于商业的活动。由此可知2001年半导体产业经营的困境。


晶圆代工业比记忆体业者更耐得了酷寒

晶圆代工当然无法回避此次景气谷底,在2001年第二季的产能利用率滑落至


50%以下,大不如过去的风光景象。传统上晶圆代工对景气不振的免疫力比其他半导体业者强,盖其产品种类和客户型态比较分散,受到的冲击自然被打散,但在2001年无论是哪一个领域,均承受极大的打击,分散效果不能奏效。虽然如此,晶圆代工依然比仅倚重单一产品的DRAM等记忆体制造商了表现来的好。台湾大部分的DRAM制造商再第一季就开始亏损,幅度均逐渐扩大,但是晶圆代工的两大龙头在第二季、第三季仍可勉强维持不亏损。第三大代工业者Chartered,在第一季亦濒临亏损,可见台湾两大龙头的竞争优势。路遥知马力,在可预见的未来,晶圆代工产业将持续维持一片荣景,竞争力仍将再提升。



《图二》 - BigPic:720x540
《图二》 - BigPic:720x540

景气谷底将被拉长

在2000年由于全球半导体产能短缺,加上各业界对行动电话手机、光纤通讯与PDA多功能性产品的预期甚为殷切,从系统制造商、元件通讯代理商、元件供应商等各个上下游均积极下单,数额都比原需求加成,以期在短缺的情况下,取得更多的资源,争取更多的商机。不料实际的需求,比预期来的小,加上经济情况恶化,网路泡沫破灭,反使得库存变得十分严重,于是在2000年第四季之后,业界开始为了清理库存,下单动作逐渐手软,半导体的销售额在2001年第1季之后,便开始下滑,和2000年相比(表一),呈现巨幅衰退。业界原认为2001年第2季应是此波景气不振的谷底,但依各公司的接单状况和财报来看,第3季仍将维持在谷底中徘徊,换言之谷底将被拉长。



《图三》
《图三》

产品平均单价普遍下滑

事实上,在2001年第1季,PC的库存即大致清理至合理的底限,行动电话手机必须撑到第3季,光纤通讯业基础建设得熬到年底以后。虽然库存逐步清理,但需求不振,无法驱动需求,景气的谷底将继续延伸。造成半导体销售额下跌的因素,除了出货量低迷之外,亦和供应过剩导致平均单价下跌有关。在2000年,价格居高不下的flash,在2001年便急速滑落。以16Mb NOR型flash为例,2000年第三季的合约价为7.8美元,2001年第二季只有6美元(图二)。DRAM因有现货市场和零售市场,价格下跌的压力更大,全球第三大Flash制造商Fujitsu原本积极持续扩产,近来受到景气压力的影响,已相对保守许多。


部分优质的半导体制造商,如无线通讯消费电子产品的STMicro,在近几年的表现十分突出,无惧于1997~1999年景气的衰退,营业额成长居高不下,如今却传闻它的产能利用率竟不到50%。由此可见此次不景气力道之强劲,似乎无一业者可以幸免。


《图四》 - BigPic:591x322
《图四》 - BigPic:591x322

晶圆代工业重心由PC网通讯转移

晶圆代工业者的服务对象涵括所有IC自有产品的开发业者,包括Fabless和IDM。长期而言,和半导体市场的应用比例一样(图三),晶圆代工的产品比重倾向以PC相关为主。在PC的领域里,除了CPU为Intel、AMD等UDM业者所寡占,并且未释放给代工业者之外,超过5成的晶片组,以及所有的绘图晶片几乎都是Fabless所有,而且绝大多数都是委托专业晶圆代工业者制造。诸如现在三大晶片组业者中之两大,威盛和杨智,绘图晶片业者的佼佼者,nVidia、ATI、Matrox等,均依赖台湾的两大代工业者。在PC的周边方面,联发和Oak的CD-ROM、CD-RW、DVD-ROM晶片组,亦是倚重代工业者生产。因此一般而言,晶圆代工业者只要提供上述产品共通的CMOS逻辑装程,即可满足大部分客户的需要,并掌握泰半的潜在性半导体市场。



《图五》
《图五》

制程多样化,符合IA趋势

不过PC在半导体的比重有往下滑的倾向 (表3)。以1994年为例,大约占了55%,但是在2000年却只有50%,可是PC出货量的成长预期将持续缓和,依IDC的预测2,001年只有5.6%,2002年以后亦只在10%上下震荡,不若过去15%以上对半导体的贡献度自将向下调整。


以半导体制程技术的观点,PC和通讯领域有相当大的差异性。在PC的领域里,CPU、绘图晶片和核心逻辑晶片组是最主要的晶片,大抵使用相同的CMOS制程,配合微调化的进展,即可。此外另一个关键性的元件为记忆体DRAM,当使用DRAM专用的制程。因此简要地说,CMOS和DRAM制程就可以涵盖PC主要的制程需求。但是在通讯领域里,以行动电话手机为例,就需要多元化的制程,RF部份至少得运用BiCMOS和GaAs,功率管理则得要高压或BiCMOS,A/D转换器需利用类比制程,数位基频非CMOS莫属。在通讯的范畴中,或者IA的时代里,将走向多元化的制程。


晶圆代工业者自2000年以来,亦遵从市场趋势,专注在通讯专用制程的开发,如RFCMOS、BiCMOS、SiGe等,借此稀释PC过高的比重。若干光纤通讯的晶片,如SulvET、G-bit Ethernet,亦因CMOS制程微缩化,速度和性能提高,得以成为晶圆代工的客户,如Vitesse过去依赖BiCMOS,GaAs制程甚深,如今已转向CMOS 。因此台湾的晶圆代工业者的制程和产品的涵盖面不断扩大,许多以往不涉猎的产品,已逐渐尽括囊中。除了通讯的领域之外,诸如CMOS Sensor、LCOS、LCD驱动器等,都是其中的例子。这种多样化的走向实际上完全吻合IA的趋势,也增强本身的竞争力,使得跨入晶圆代工的门槛再提高。故在此次景气谷底之中,代工业者虽受创比以前深,但技术的开发和实力的培植,并没有停歇。未来一旦景气反弹,其爬升或复苏的速度将比其他业者来得更快。



《图六》
《图六》

12吋厂增加竞争优势

除了制程技术之外,12吋厂亦是晶圆代工业者的优势招牌。在半导体的生产中晶圆制造所占的成本比重最大,自是低价化下功夫最重的部分。晶圆制造低价化大致有两种手段,一是制程微缩化,使晶粒面积缩小;二是引进更大尺寸晶圆,在相同的条件下(如良率,每单位矽晶圆材料成本、设备成熟度等),产出的晶粒成本较小。晶圆厂的世代替换,不会只是单纯的晶圆尺寸放大而已,也包括新进制程的引进,才能彰显和旧一代晶圆厂的成本优势,相对地,大大增加了经营的困难度。在历次的交替过程中,实是各半导体业者被迫退出新一代晶圆厂制造行列的关键。晶圆厂兴建成本的逐年攀升(图四),便是一大进入障碍。


晶圆大尺寸化的目的是为了降低成本,理论上12吋的每单位晶粒的成本可以比8吋减少三成,但是实际上在初期的产出是不可能的。现在8吋矽晶圆的价格为60~80美元间,12吋高达600~800美元,需要降低至400美元方较为合理。惟目前12吋厂建厂速度比预期慢,产能有限,需要的矽晶圆数量有限,难以发挥以量制价的效果。其次必须考虑12吋厂设备的价格的滑落速度。现在第一代12吋厂设备的价格为8吋厂的2.3~2.5倍,未来第二代和第三代可望降低至2.0~2.3倍,但无法确定何时会发生。


不景气对12吋厂的建设产生巨大的负面影响。回顾历年半导体市场的成长率,自1978年以来,2001年是最惨的一次。 1984年是历史上的最高峰,但是翌年1985年的负成长率幅度也只有16%。回顾过去6吋和8吋厂开始兴建的时间分别落在1980年和1989年,当时以及之后的数年内的半导体市场虽也在低迷状态,呈现微幅成长,至少比12吋厂甫开始迈入量产期的2001年之巨幅负成长的情况要好很多。须知晶圆厂尺寸的世代交替,需要的资金愈来愈庞大。在景气陷入谷底的情况下,半导体业者的收入顿减,对外筹资也不易,很难筹足足够的资金兴建新一代的较大尺寸晶圆厂。 DataQuest指出半导体业者的产能利用率必须回复到80%以上,方有足够的资金大力投入12吋晶圆厂。



《图七》
《图七》

后势爆发力可期

台湾的两大晶圆代工业者在2001年虽身困浅摊,长久所打下的扎实根基,得有余力在12吋厂布局(表4),反而可由此次半导体二十年来最严重的衰退中,取得更有力的位置,在下一波景气向上翻转时,再次大幅扩展版图。特别是全球大部份的IDM都非第一波的12吋厂加入者,在2003年以后不仅缺乏足够产能,其8吋厂在0.18μm以下制程的成本亦将远高于台湾晶圆代工的12吋厂。故台湾晶圆代工业者后势的爆发力是值得期待的。


在厂商的个别表现方面,过去联电的产品线依赖PC甚深,但在2000年采取轻PC重通讯的策略,期以后者较高的获利率,拉抬整体财务表现。虽如愿在毛利率上超越台积电,却在景气下跌时,受挫较深。 PC的毛利率虽较低,却具有专业IC设计公司全揽和需要量大的双重特色。是专业代工的重要基盘。通讯产品IDM势力较大,高成长率和高毛利固然吸引人,但可能在景气反转时,反成毒药。此外,以往联电靠填DRAM产能,以提高产能利用率的作法,在2001年亦宣告失败。在上一次景气低迷的时期,亦即1998~1999年中,联电在DRAM的制程能力尚可紧跟二流DRAM专业业者;但在2000年以后,DRAM迈入0.18μm,跨入障碍大幅升高,联电目前为止仍难以突破。因此在第2季末,法人逐渐看好台积电的后势表现。


《图八》 - BigPic:567x509
《图八》 - BigPic:567x509
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