中国在这一波集成电路家当政策和发展基金的带动下,高端晶圆代工、成熟工艺技能、 3D NAND 技能、 DRAM 技能陆续落地,这样的大规模崛起,已经在环球半导体家当掀起巨浪,更让全体供应链陷入极度急急。
从半导体 12 寸大硅片缺货时程将拉长至 5 年之久,连带使得 8 寸硅片也供货急急,半导体设备交期延长,且部分关键设备供货不敷,现在连高真个光掩模也罕见传出供应急急,连台积电、三星都启动委外释单。

光掩模是半导系统编制程中,非常关键的一环。光掩模一样平常也称光罩,是半导体、液晶显示器在制造过程中,转移电路图形“底片”的高精密工具。
IC 制造的第一个步骤便是把光掩模上的电路图转移到晶圆上,它的过程和传统相片的制造过程非常类似。
光掩模是将电脑所设计的半导体设计回路图,通过光刻制版工艺,将半导体客户须要的微米和纳米级的风雅图案制成掩模版,是电路图写在半导体晶圆之前,最先被呈现的半导体零件,这事理就彷佛是利用底片洗出数千张的照片,透过光掩模,也能在浩瀚的晶圆上写出半导体回路。
光掩模的准确度和细致度,直接攸关半导体芯片的品质,且光掩模版不象是标准化的量产晶圆,一次生产几百、几千片都是长得一样的晶圆。由于一套光掩模可能只有 30 片,但每一片的图案都不一样,每一片都是定制化的,因此,很多人会说,光掩模是半导体技能剖断的主要关键。
由于光掩模在半导系统编制造的角色上如此关键,随着半导体工艺从 28 纳米、14/16 纳米再到 7 纳米,光掩模的本钱大幅上涨,这攸关一家芯片设计公司有无开拓一颗 7 纳米高端工艺芯片的能力。
以 28 纳米工艺节点为例,芯片设计公司要开一套 28 纳米的光掩模,本钱约 100 万美元,但进展到 7 纳米工艺技能,本钱大幅垫高到将近 1,000 万美元。单是光掩模的本钱就如此高,试想,有多少芯片公司有能力转进 7 纳米工艺节点,这演化成 7 纳米大战,不单磨练芯片公司的技能,成本竞争的门槛也很难超过!
中国也有国产的光掩模供应商,但多数勾留在八寸晶圆和低端工艺技能,由于光掩模家当的设备机台投资和晶圆厂一样,是十分弘大的,在高端技能上,多是由外商主导。
环球三大光掩模供应商齐聚中国抢占半导体崛起浪潮,日本凸板抢先出招沾恩半导体家当政策和资金涌入,环球三大光掩模供应商都捋臂将拳将中国半导体崛起视为巨大商机,日本凸版印刷 Toppan 抢先出招,6 月 22 日将齐聚家当上、下贱,在上海举行中国首届的“2018 凸版光掩模技能论坛”。
环球光掩模家当生态分为半导体厂附属的光掩模部门,以及独立型光掩模供应商两大类,两者比重约 65% 和 35%,象是半导体大厂英特尔、台积电、三星、中芯国际内部都有附属的光掩模部门,而独立型的光掩模供应商紧张来自于美日两国,环球三大供应商分别为日本凸板 Toppan 、大日本印刷 DNP 、美国 Photronics Inc。
其他还有一些中小型光罩厂如日本豪雅 Hoya、日本 SK-Electronics 等,中国也有自己的光掩模厂,如无锡中微掩膜、深圳清溢光电、台湾光罩,以及中国科学院微电子中央等。
今年以来人工智能芯片、比特币挖矿芯片带动高端半导体工艺需求,高端光掩模已传出产能不敷声浪,台积电今年也开始增加光掩模的成本支出。
同时,三星和台积电也同步启动委外释单的策略,紧张以高端工艺为主,包括 28 纳米、16 纳米、14 纳米、10 纳米工艺技能,陆续找寻独立型的光掩模供应商支持。
英特尔、台积电、三星陆续转进 10 纳米、7 纳米工艺技能,这些高端技能对付曝光率的哀求大幅提升,须要用到二重曝光和三重曝光技能。不单是曝光韶光拉长,精准度更是提升,纵然这些大厂增加机台设备,仍是无法知足高端工艺对付光掩模技能需求的大幅增加,因此陆续启动委外释单。
业界传出,美国光掩模大厂 Photronics 接获台积电的光掩模委外释单,与台积电签下两年的供应长约。日本凸板 Toppan 沾恩于三星的高端光掩模产能急急,因此调度低廉甜头和外购的光掩模的比重,扩大外购比例,因此日本凸板 Toppan 也接获三星的扩大委外释单。
根据国际半导体协会 SEMI 统计,2017 年环球光掩模市场以 37.5 亿美元创下历史新高,估量 2019 年将超越 40 亿美元大关。而环球最大的光掩模市场是台湾地区,其次是韩国,而中国大陆在环球光掩模市场的份额现约个位数,市场预期在 2020 年有机会寻衅 20% 份额。
目前海内有低廉甜头光掩模技能能力的半导体大厂并不多,中芯国际算是少数之一,但传出在 14 纳米工艺以下,基于曝光技能需求量扩大、韶光拉长、精准度更高档考虑,也开始与独立型的光掩模供应商互助。
海内也有不少的光掩模供应商,像是无锡中微掩膜、深圳清溢光电、无锡华润微电子等,但多数以 0.18 纳米以上工艺技能为主,高端工艺仍是节制在美日大厂手上。
百年企业日本凸板,操持将 28 纳米、14 纳米高端光掩模技能转至上海厂美日光掩模大厂为了插旗海内半导体商机,也开始将部分高端技能移至海内生产,因此海内的光掩模技能已经从 90 纳米、65 纳米、 40 纳米逐渐朝 28 纳米和 14 纳米升级。
日本凸板 Toppan 将 于 6 月 22 日举行中国首届的技能论坛,以“中国芯,凸版情”为主题,举行“2018 凸版光掩模技能论坛”,强势插旗中国半导体的企图心强烈。
日本凸版印刷 Toppan 成立于 1900 年,是一家百年企业,以印刷技能起身,在 1961 年跨入光掩模办理方案市场,开启半导体家当的布局。
日本凸版印刷 Toppan 已经操持将高真个光掩模生产线在海内生产。目前凸版印刷在上海的生产线以 90 纳米的光掩模技能为主,今年将导入 65 纳米工艺技能,同时启动 28 和 14 纳米光掩模技能的生产线,这会是中国当地光掩模技能的最前辈制程。
日本凸版印刷 Toppan 在环球有多个生产据点,包括日本 Asaka 进行 7 纳米技能的开拓,以及德国 Dresden 、台湾地区等,同时,根据公司也根据技能蓝图的提高,今年将投入 5 纳米高端工艺技能的开拓。
此外,日本凸版印刷 Toppan 也和 GlobalFoundries 在德国 Dresden 成立前辈光掩模技能中央,此为一合伙公司 (Advanced Mask Technology Center;AMTC)。
由于这一波中国半导体大规模崛起,积极插旗卡位的还有大日本印刷 DNP 和美商 Photronics 去年宣告在厦门合伙成立美日丰创光罩,引进 40/28 纳米制程,操持五年内投资 1.6 亿美元,紧张客户是晶圆代工大厂厦门联芯,日前联芯也正式引进 28 纳米制程工艺。
海内近 30 座新晶圆厂陆续启动,磨练环球半导体原物料供应这一波无论是光掩模或是大硅片缺货,背后都是反应半导体三强英特尔、台积电、三星近几年来冒死盖新厂并转进高端技能,牢牢卡住半导体供应链紧张的原物料供应。
再者,是中国未来几年有靠近 30 座晶圆厂落成,像是地家当恒大、碧桂园,或是家电业格力都投身半导体行业,溘然涌至的大规模需求,会是半导体供应链的巨大商机。
业界认为,这一波的新晶圆厂热潮中,真正有机会进入量产的以中芯国际、华虹半导体、华力微电子等主流的晶圆代工厂,以及紫光旗下的长江存储、福建晋华、合肥睿力等存储器供应商为主,尤其不少新进的半导体厂,为了确保未来大硅片供货无虑,都提出加价 30% 来确保大硅片货源。
然而一些新盖的晶圆厂如果没有关键技能、核心原物料的支持,攸关未来这些新建的晶圆厂是否有能力进入本色量产,如果盖好的晶圆厂无法进入量产,未来会有一波大量的无效产能问题呈现。而以目前半导体家当供应链险些呈现“万物皆缺”的状况,显然将会对付整体海内半导体家当的发展带来更大的磨练。不但是晶圆厂,包括芯片家当的流片生产也可能会由于光掩模缺货问题而受到影响。
但不可讳言的是,以目前海内到处都在盖晶圆厂的状况来看,这一次的半导体供应链破天凶年夜缺货,却也是一个来的早不如来得巧的提醒,毕竟,以半导体家当完全健全发展的角度来看,盖厂、发展技能、寻求人才、开拓业务都是重点,但在供应链管理,对付半导体厂商而言,更是重中之重,在当前半导体家当供应链质料与器件设备供货紧俏的情势中,不可讳言,能掌握货源、拿到货源的,便是赢家,也因此,对付新加入市场的海内半导体厂商而言,这或许正是一个磨练提升自身供应链管理能力的最好机会。
在四面八方的资金涌入下,中国半导体已经成了全民运动,但仍是要回归理性看待,盖晶圆厂是发展半导体最随意马虎的一环,然未来技能、机台设备、原物料、关键器件是否真的能充足节制,才是真正关键所在,这些都须要韶光考验,海水退潮之后,就知道谁在裸泳。






