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晶圓代工沈潛等待黎明
 

【作者: 吳秉思】   2001年08月05日 星期日

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《圖一》 - BigPic:629x129
《圖一》 - BigPic:629x129


自2000年底全體半導體景氣急轉直下,庫存過多加上需求不振等因素,使2001年的半導體市場成長率恐有滑落至-20%以上的程度,堪稱為半導體產業有史以來,最慘烈的一次(圖一)。另一個負面的因素是全球經濟的低速。依IDC的預測,2000年美國GDP的成長率為5%,2001年只有2%﹔在商業的投資額成長亦從2000年12.6%遽降至2001年的1.9%。根據統計,有八成在IT的投資來自於商業的活動。由此可知2001年半導體產業經營的困境。


晶圓代工業比記憶體業者更耐得了酷寒

晶圓代工當然無法迴避此次景氣谷底,在2001年第二季的產能利用率滑落至


50%以下,大不如過去的風光景象。傳統上晶圓代工對景氣不振的免疫力比其他半導體業者強,蓋其產品種類和客戶型態比較分散,受到的衝擊自然被打散,但在2001年無論是哪一個領域,均承受極大的打擊,分散效果不能奏效。雖然如此,晶圓代工依然比僅倚重單一產品的DRAM等記憶體製造商了表現來的好。台灣大部分的DRAM製造商再第一季就開始虧損,幅度均逐漸擴大,但是晶圓代工的兩大龍頭在第二季、第三季仍可勉強維持不虧損。第三大代工業者Chartered,在第一季亦瀕臨虧損,可見台灣兩大龍頭的競爭優勢。路遙知馬力,在可預見的未來,晶圓代工產業將持續維持一片榮景,競爭力仍將再提昇。



《圖二》 - BigPic:720x540
《圖二》 - BigPic:720x540

景氣谷底將被拉長

在2000年由於全球半導體產能短缺,加上各業界對行動電話手機、光纖通訊與PDA多功能性產品的預期甚為殷切,從系統製造商、元件通訊代理商、元件供應商等各個上下游均積極下單,數額都比原需求加成,以期在短缺的情況下,取得更多的資源,爭取更多的商機。不料實際的需求,比預期來的小,加上經濟情況惡化,網路泡沫破滅,反使得庫存變得十分嚴重,於是在2000年第四季之後,業界開始為了清理庫存,下單動作逐漸手軟,半導體的銷售額在2001年第1季之後,便開始下滑,和2000年相比(表一),呈現巨幅衰退。業界原認為2001年第2季應是此波景氣不振的谷底,但依各公司的接單狀況和財報來看,第3季仍將維持在谷底中徘徊,換言之谷底將被拉長。



《圖三》
《圖三》

產品平均單價普遍下滑

事實上,在2001年第1季,PC的庫存即大致清理至合理的底限,行動電話手機必須撐到第3季,光纖通訊業基礎建設得熬到年底以後。雖然庫存逐步清理,但需求不振,無法驅動需求,景氣的谷底將繼續延伸。造成半導體銷售額下跌的因素,除了出貨量低迷之外,亦和供應過剩導致平均單價下跌有關。在2000年,價格居高不下的flash,在2001年便急速滑落。以16Mb NOR型flash為例,2000年第三季的合約價為7.8美元,2001年第二季只有6美元(圖二)。DRAM因有現貨市場和零售市場,價格下跌的壓力更大,全球第三大Flash製造商Fujitsu原本積極持續擴產,近來受到景氣壓力的影響,已相對保守許多。


部分優質的半導體製造商,如無線通訊消費電子產品的STMicro,在近幾年的表現十分突出,無懼於1997~1999年景氣的衰退,營業額成長居高不下,如今卻傳聞它的產能利用率竟不到50%。由此可見此次不景氣力道之強勁,似乎無一業者可以倖免。


《圖四》 - BigPic:591x322
《圖四》 - BigPic:591x322

晶圓代工業重心由PC往通訊轉移

晶圓代工業者的服務對象涵括所有IC自有產品的開發業者,包括Fabless和IDM。長期而言,和半導體市場的應用比例一樣(圖三),晶圓代工的產品比重傾向以PC相關為主。在PC的領域裏,除了CPU為Intel、AMD等UDM業者所寡佔,並且未釋放給代工業者之外,超過5成的晶片組,以及所有的繪圖晶片幾乎都是Fabless所有,而且絕大多數都是委託專業晶圓代工業者製造。諸如現在三大晶片組業者中之兩大,威盛和楊智,繪圖晶片業者的佼佼者,nVidia、ATI、Matrox等,均依賴台灣的兩大代工業者。在PC的週邊方面,聯發和Oak的CD-ROM、CD-RW、DVD-ROM晶片組,亦是倚重代工業者生產。因此一般而言,晶圓代工業者只要提供上述產品共通的CMOS邏輯裝程,即可滿足大部分客戶的需要,並掌握泰半的潛在性半導體市場。



《圖五》
《圖五》

製程多樣化,符合IA趨勢

不過PC在半導體的比重有往下滑的傾向 (表3)。以1994年為例,大約佔了55%,但是在2000年卻只有50%,可是PC出貨量的成長預期將持續緩和,依IDC的預測2,001年只有5.6%,2002年以後亦只在10%上下震盪,不若過去15%以上對半導體的貢獻度自將向下調整。


以半導體製程技術的觀點,PC和通訊領域有相當大的差異性。在PC的領域裏,CPU、繪圖晶片和核心邏輯晶片組是最主要的晶片,大抵使用相同的CMOS製程,配合微調化的進展,即可。此外另一個關鍵性的元件為記憶體DRAM,當使用DRAM專用的製程。因此簡要地說,CMOS和DRAM製程就可以涵蓋PC主要的製程需求。但是在通訊領域裏,以行動電話手機為例,就需要多元化的製程,RF部份至少得運用BiCMOS和GaAs,功率管理則得要高壓或BiCMOS,A/D轉換器需利用類比製程,數位基頻非CMOS莫屬。在通訊的範疇中,或者IA的時代裏,將走向多元化的製程。


晶圓代工業者自2000年以來,亦遵從市場趨勢,專注在通訊專用製程的開發,如RFCMOS、BiCMOS、SiGe等,藉此稀釋PC過高的比重。若干光纖通訊的晶片,如SulvET、G-bit Ethernet,亦因CMOS製程微縮化,速度和性能提高,得以成為晶圓代工的客戶,如Vitesse過去依賴BiCMOS,GaAs製程甚深,如今已轉向CMOS。因此台灣的晶圓代工業者的製程和產品的涵蓋面不斷擴大,許多以往不涉獵的產品,已逐漸盡括囊中。除了通訊的領域之外,諸如CMOS Sensor、LCOS、LCD驅動器等,都是其中的例子。這種多樣化的走向實際上完全吻合IA的趨勢,也增強本身的競爭力,使得跨入晶圓代工的門檻再提高。故在此次景氣谷底之中,代工業者雖受創比以前深,但技術的開發和實力的培植,並沒有停歇。未來一旦景氣反彈,其爬昇或復甦的速度將比其他業者來得更快。



《圖六》
《圖六》

12吋廠增加競爭優勢

除了製程技術之外,12吋廠亦是晶圓代工業者的優勢招牌。在半導體的生產中晶圓製造所佔的成本比重最大,自是低價化下功夫最重的部分。晶圓製造低價化大致有兩種手段,一是製程微縮化,使晶粒面積縮小;二是引進更大尺寸晶圓,在相同的條件下(如良率,每單位矽晶圓材料成本、設備成熟度等),產出的晶粒成本較小。晶圓廠的世代替換,不會只是單純的晶圓尺寸放大而已,也包括新進製程的引進,才能彰顯和舊一代晶圓廠的成本優勢,相對地,大大增加了經營的困難度。在歷次的交替過程中,實是各半導體業者被迫退出新一代晶圓廠製造行列的關鍵。晶圓廠興建成本的逐年攀升(圖四),便是一大進入障礙。


晶圓大尺寸化的目的是為了降低成本,理論上12吋的每單位晶粒的成本可以比8吋減少三成,但是實際上在初期的產出是不可能的。現在8吋矽晶圓的價格為60~80美元間,12吋高達600~800美元,需要降低至400美元方較為合理。惟目前12吋廠建廠速度比預期慢,產能有限,需要的矽晶圓數量有限,難以發揮以量制價的效果。其次必須考慮12吋廠設備的價格的滑落速度。現在第一代12吋廠設備的價格為8吋廠的2.3~2.5倍,未來第二代和第三代可望降低至2.0~2.3倍,但無法確定何時會發生。


不景氣對12吋廠的建設產生巨大的負面影響。回顧歷年半導體市場的成長率,自1978年以來,2001年是最慘的一次。1984年是歷史上的最高峰,但是翌年1985年的負成長率幅度也只有16%。回顧過去6吋和8吋廠開始興建的時間分別落在1980年和1989年,當時以及之後的數年內的半導體市場雖也在低迷狀態,呈現微幅成長,至少比12吋廠甫開始邁入量產期的2001年之鉅幅負成長的情況要好很多。須知晶圓廠尺寸的世代交替,需要的資金愈來愈龐大。在景氣陷入谷底的情況下,半導體業者的收入頓減,對外籌資也不易,很難籌足足夠的資金興建新一代的較大尺寸晶圓廠。DataQuest指出半導體業者的產能利用率必須回復到80%以上,方有足夠的資金大力投入12吋晶圓廠。



《圖七》
《圖七》

後勢爆發力可期

台灣的兩大晶圓代工業者在2001年雖身困淺攤,長久所打下的紮實根基,得有餘力在12吋廠佈局(表4),反而可由此次半導體二十年來最嚴重的衰退中,取得更有力的位置,在下一波景氣向上翻轉時,再次大幅擴展版圖。特別是全球大部份的IDM都非第一波的12吋廠加入者,在2003年以後不僅缺乏足夠產能,其8吋廠在0.18μm以下製程的成本亦將遠高於台灣晶圓代工的12吋廠。故台灣晶圓代工業者後勢的爆發力是值得期待的。


在廠商的個別表現方面,過去聯電的產品線依賴PC甚深,但在2000年採取輕PC重通訊的策略,期以後者較高的獲利率,拉抬整體財務表現。雖如願在毛利率上超越台積電,卻在景氣下跌時,受挫較深。PC的毛利率雖較低,卻具有專業IC設計公司全攬和需要量大的雙重特色。是專業代工的重要基盤。通訊產品IDM勢力較大,高成長率和高毛利固然吸引人,但可能在景氣反轉時,反成毒藥。此外,以往聯電靠填DRAM產能,以提高產能利用率的作法,在2001年亦宣告失敗。在上一次景氣低迷的時期,亦即1998~1999年中,聯電在DRAM的製程能力尚可緊跟二流DRAM專業業者;但在2000年以後,DRAM邁入0.18μm,跨入障礙大幅昇高,聯電目前為止仍難以突破。因此在第2季末,法人逐漸看好台積電的後勢表現。


《圖八》 - BigPic:567x509
《圖八》 - BigPic:567x509
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