經過兩年嚴峻的寒冬,雖然半導體產業前景依然渾沌,不過已經有部分跡象和數據顯示出整個產業正在往復甦的方向邁進,晶片的需求上揚、晶片的平均銷售價格已經走穩、晶圓廠產能利用率改善、設備資本支出強勁成長;由此可知半導體產業正明顯往復甦的道路邁進,而2004和2005年的前景亦很樂觀
半導體市場需求增溫
半導體的需求是由日常生活所使用的產品市場來驅動,雖然個人電腦依然是半導體最大的終端市場,但是消費性電子、行動通訊、汽車電子的應用才是驅動半導體市場成長的關鍵,如(圖一)所示。廣泛的市場需求正改善晶圓廠和下游製造工廠的產能利用率。從各公司相繼發布的2003年第三季財報和市場調查統計數字顯示,個人電腦、行動電話等大量使用晶片的裝置今年可望成長10%,這將是這些IC產品歷經三年銷售原地踏步或衰退後的首度成長,晶片業過去三年之間持續面臨產能過剩、低價競爭的困境。
《圖一 2003~2007年全球半導體市場規模及複合成長率預估(Billion U.S. Dollars)》 | 資料來源:資料來源:Gartner Group(2003/11) |
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從研究機構Gartner發佈的預測指出,2004年全球半導體市場將較2003年成長20%,逼近2100億美元;Gartner的2003年預測數字則較2002年的1560億美元成長11.7%,達1740億美元,見(圖一)。從2003年第三季開始,在需求方面,美國GDP成長率亦出現令人振奮的跡象,將可望逐漸轉進IT支出的提升;Gartner指出,在前段半導體製造領域,晶片需求在增加,晶圓工廠的整體產能利用率目前已超過80%,晶圓代工廠商的晶圓價格走強;在封裝與裝配方面,整體產能利用率繼續逐月上升,由於對先進封裝解決方案的需求成長,採用先進製程的產能趨於緊張。展望2004年,在應用市場方面,數位消費電子產品的需求沒有減弱,而且開始有跡象顯示,企業更新PC的周期已經開始;就產品而言,光電、感應器、快閃記憶體成長最快,預計成長率可逾35%,接著是數位訊號處理器的20%。
北美半導體B/B ratio回到1以上水準
策略行銷公司(SMA)指出,受到景氣復甦與晶片銷售量成長影響,2004年晶圓製造商不但會增建更多晶圓廠,資本支出也將大幅成長,很多公司在2003年刻意壓抑新的建廠計畫和資本支出,但該現象到2004年會消失。報告同時預測,僅僅2003年一年就有8座晶圓廠開始或恢復興建,當中僅有一座是8吋晶圓廠,其餘7座都是12吋晶圓廠。且因為DRAM公司保留上一次不景氣時的動能,如今要開始填滿這些產能,增建晶圓廠的行動到2004年會更如火如荼的展開。但假使這兩年內因為晶圓廠增建太多,最後可能會導致產能過剩的危機。
上述所提到的指標對半導體設備產業而言無疑是好消息,兩年市場嚴峻緊縮已經嚴重打擊這些設備製造商,儘管這些正面的消息正逐漸改變半導體產業的前景,如今來自於晶片製造商的訂單和出貨情況已經呈現復甦的徵兆,B/B ratio已經回升到1以上的水準,如(表一)所示。
北美半導體公司全球資本設備B/B
ratio
資料來源:SEMI(2003/11)單位:百萬美元
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Billings
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Bookings
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2003-Month
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(Three-month avg.)
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(Three-month avg.)
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Ratio
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January
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$784.4
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$739.0
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0.94
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February
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$777.7
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$760.6
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0.98
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March
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$857.1
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$777.3
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0.91
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April
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$840.4
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$757.3
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0.90
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May
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$805.4
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$723.5
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0.90
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June
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$776.5
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$722.3
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0.93
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July
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$785.9
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$706.9
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0.90
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August
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$792.3
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$731.8
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0.92
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September
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$811.1
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$778.8
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0.96
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October
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$873.4
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$871.1
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1.00
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前後端設備資本支出同步上揚
新晶圓廠的投資以南韓、日本和中國大陸為最,北美、歐洲和台灣則相對疲弱;從SEMI的數字中亦證實2003年下半年亞太地區景氣逐漸回春,企業的支出首次超越美國和其它地區。從現在起,亞太地區不僅在資本支出,連晶圓廠的建廠數量也是獨占鼇頭。反觀2003年美國企業的支出仍會延續前兩年下滑的趨勢,比2000年景氣最高峰的時候減少55%,該現象和產能委外有很大的關係,這也是亞太地區何以成為全球電子業新製造中心的的因素。
從SEMI 2003年的年中報告可以清楚的發現半導體資本支出的展望是樂觀的,超過一半的設備供應商提出他們對2003下半年、2004、2005以及2006設備資本市場的展望,整理出四個主要領域的市場預測趨勢,如(圖二)所示。從中發現全球的半導體設備資本支出在2003年會比過去一年成長4%達到205.2億美元,成長率略為偏低,但是相對2001與2002年設備市場以兩位數萎縮的情況來說卻是正面的消息;2004年的設備資本支出將會成長到254.2億美元,2005年達到最高峰的300.3億美元,而2006年微幅下滑到292.2億美元。
《圖二 2003~2006年全球半導體設備資本支出預測 》 | 圖註:單位:百萬美元 |
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8吋晶圓製造技術短期內仍是主流
降低12吋晶圓生產成本的最重要因素,為能夠達到一個臨界的量,亦為達到超過損益平衡的高產量。一座滿載的8吋廠將永遠比一座半載或小量的12吋廠更具有成本經濟效益,除非這12吋廠的產量已達到某特定值,如(圖三)所示。產量驅動學習曲線得以改善良率及降低成本。合理的12吋產量,應該是在每月1萬2500片到1萬5000片之間,這是可以達到收支的平衡點。
《圖三 晶圓片量產比例因子的經濟性 》 | 資料來源:UMC |
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過去幾年縱使受到經濟反轉的影響,使得製程的轉移受到一些遲緩,但12吋晶圓技術的發展仍未出軌。兩個使技術發展仍然向前進的主要理由:
- (1)藉由幾何圖案的微縮,以降低每顆晶粒成本的困難度已愈來愈大
- (2)積體電路製造商正利用景氣向下反轉的時機,將他們的工廠控制系統與設備成熟化
微處理機的單一案例將驅動到12吋轉移,因為它對高度複雜與高階邏輯元件(如微處理器、數位訊號處理器、特殊應用積體電路/FPGA)的每顆粒成本節省,可以遠超過動態隨機存取記憶體。Gartner預測在2006年前,全球大約有20%的矽晶圓將會使用12吋晶圓,如(圖四)所示。
《圖四 2003~2007年各半導體晶圓尺寸產能變化預測(Millions of Square Inches of Silicon/Quarter) 》 | 資料來源:Gartner Group(2003/11) |
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IDM VS. Fabless-Foundry Module
在12吋代工廠中要能獲得具有競爭性的優勢,是要能有利潤的生產較少片批量或單片批量的晶圓產品,而不單是簡單提供大量的晶圓產能。就經濟觀點而言,要能實現12吋晶圓技術,唯有達成適當的產量,需要很充份的量才能平衡需求的擾動。由於最近技術逐漸轉移到銅與低介電材料,它所伴隨而來的技術整合挑戰,使得代工廠愈來愈難停留在製程技術的邊緣,有些一線晶圓代工廠的技術,已領先大型的IDM或介於伯仲之間。由於代工廠可以聚集很多小的需求量,因此他們有能力可以判斷需要增加多少12吋產能,並在下一次景氣翻揚時做好萬全的準備,見(圖五)。
《圖五 2004年晶圓代工廠產能利用率預估》 | 資料來源:Gartner Group(2003/11) |
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第一線IDM廠商(如Intel、TI)卻相信本身擁有晶圓廠,將較無晶圓廠的競爭者能持續提供更多的優勢。目前看來,大約只有六家公司能保有尖端的技術發展,見(表二);此外,12吋將是一個技術的里程碑,這樣的技術將會把這六家公司從其他的公司中區隔出來。展望未來,以Fabless為例,其將會以少量多樣的應用市場為主,強調差異化而已先進獨特IP取勝,而大宗泛用產品的市場則將由IDM佔據,強調大量生產與低成本優勢,但隨著消費者需求朝向個性多樣化,預計未來Fabless-Foundry模式將會蠶食IDM市場,部分IDM廠商也將轉型成為Fabless公司。
《表二 2003年全球前25名半導體供應商營收排名及市占率》 | 資料來源:資料來源:iSuppli Corporation(2003/12) |
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晶圓代工產業將往兩極化發展
對於TSMC、UMC和IBM Micro第一線晶圓代工廠商來說,未來將持續利用12吋晶圓廠擴大產能,以取得規模經濟和拉高門檻,在製程技術上則是朝奈米級銅製程技術前進,其第一優先目標將是瞄準國際IDM大廠(如Intel、TI)的訂單,同時也支援IC設計公司大廠(如Qualcomm、Nvidia、Broadcom),或是製程先進、具差異性且市場爆發力很強的IC設計公司。不過對IC設計業來說,有很多初創或是產品市場規模較小的公司,皆因為下單量少,所以很難獲得一線晶圓代工廠商的青睞,於是第二線的晶圓代工廠商開始出現新的市場機會,例如以色列Tower、南韓東部以及中國大陸的中芯等等。
Fabless產業規模經濟趨勢形成
《表三 2003年全球前30名IC設計公司營收排名及成長率》 | 資料來源:IC Insights(2003/12) |
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過去在6吋或8吋晶圓的時代,光罩的價格約在10萬美元上下,如今光罩的價格卻已逼近100萬美元,面對下一代0.18微米,甚至0.13微米製程的推進壓力,從IC設計、光罩、晶圓驗證到量產,研發經費將大幅攀升到1000萬美元。系統整合是未來的趨勢,各晶片大廠運用其既有的技術和市場優勢,出現多種擴充版圖的方式,不僅是跨產品線的衝擊,同產品線也出現產業集中度高昇的現象,就拿全球設計業市場來說,前20大設計業者就囊括近80%的市佔率,這幾年前幾名的IC設計公司都是熟面孔,見(表三),除非是該產品領域的前2大設計業者,否則幾乎已註定必遭淘汰,大者恆大的趨勢更加明顯。