12 英寸產能開始松動，大部分晶圓芯片代工廠 8 英寸產能仍然吃緊
在新冠疫情、全球經濟數字化轉型等多重因素影響下，芯片產能緊缺的問題已經持續了兩年之久。不過隨著各大晶圓廠擴產、渠道商釋放庫存，目前可以說已從“全面缺芯”進入到“結構性缺芯”。
不過，據集微網了解，目前大部分晶圓代工廠的 8 英寸產能仍然吃緊，僅有部分 12 英寸廠產能出現松動。然而，在全球各大晶圓廠的擴產計劃中，卻很少能看到 8 英寸產能擴充，12 英寸的大擴產依舊是晶圓制造業的主旋律。在此趨勢下，8 英寸產能不足會是未來的常態，隨時間推移還將愈發嚴重，因此越來越多的芯片設計公司開始探討將 8 英寸訂單“升艙”至 12 英寸生產的可能性。
8 英寸越來越緊，12 英寸越來越松？
全球 8 英寸產能吃緊能持續如此之久，這與 8 英寸晶圓所覆蓋的領域有著直接聯系。集微咨詢曾指出，8 英寸晶圓的下游需求主要來自于電源管理芯片（PMIC）、CMOS 圖像傳感芯片、指紋識別芯片、顯示驅動 IC、射頻芯片以及功率器件等領域，而這些領域的芯片產能目前仍然呈現不同程度的緊缺。
反觀 12 英寸廠主要覆蓋的 AI 芯片、SoC、GPU、存儲器等消費類電子領域，目前芯片產能已經不再如往日般吃緊，因此有部分晶圓廠的 12 英寸產能開始出現松動。
即便 12 英寸需求端短期有松緩之勢，但晶圓廠仍然更愿意增加對 12 英寸產能的投資，而不是越來越缺的 8 英寸。
眾所周知，隨著晶圓代工產業的不斷向前發展，12 英寸已經逐漸成為了主流尺寸，因為其具有更高的生產效率和更低的單位耗材。因此，全球范圍內很少再有新的 8 英寸純晶圓代工廠出現。2018 年年底，臺積電曾宣布在南科六廠旁新建一座 8 英寸廠，但這也是臺積電近 17 年以來唯一一座新建的 8 英寸廠。
歷史的車輪滾滾而來，半導體設備廠商也順勢將業務重心向 12 英寸廠傾斜，這導致大量的 8 英寸設備款型成為“絕版”，即便近年來部分廠商重啟了 8 英寸設備生產，產能規模也極為有限。因此，設備短缺也成為了當下 8 英寸廠擴產之難點。
如上圖所示，目前全球 8 英寸廠最多的地區是日本，緊隨其后的是美國、中國大陸和中國臺灣。值得一提的是，如今全球為數不多的 8 英寸新增產能大多源于中國大陸，而放眼未來，中國大陸也依然會是 8 英寸產能增幅最多的地區。
集微咨詢（JW Insights）認為，中國大陸的 8 英寸產能增幅較大主要有兩大因素，其一是龍頭廠中芯國際大幅擴產，其二是中國大陸對于第三代半導體賽道發力明顯。集微網曾在《8 英寸產能急缺，為何只有 1 家代工廠大幅擴產》中提到了中芯國際擴產 8 英寸的 4 大緣由，而 SiC 和 GaN 等第三代半導體廠的遍地開花，也將進一步提升中國大陸 8 英寸產能。
即便中國大陸不斷擴增 8 英寸產能，但 2020 年后新建產能也僅占到全球 8 英寸廠產能規模的 4.8%。整體來看，全球晶圓制造產業 8 英寸緊、12 英寸松的局面勢必將越來越明顯。也正因為此，業界一直在研判 8 英寸代工“升艙”至 12 英寸的可能性，甚至一些廠商已經付諸行動。
充滿挑戰，卻勢在必行？
多位晶圓代工業專家告訴集微網，從技術角度而言，8 英寸業務轉移到 12 英寸還存在諸多挑戰。例如在電路設計上，由于電源、I / O 電壓、晶體管等特性差異，8 英寸轉 12 英寸時需要開發出具有可相容電性參數的 pin 腳，這十分不易。
此外，為相容 8 英寸和 12 英寸的不同制程，ASIC 芯片從重新設計到量產至少需要 14-24 個月的時間，車用產品更可能需要 24-36 個月，這對芯片原廠意味著產品重新量產的時程將大幅延后，進而導致芯片廠在汽車電子、AI、IoT 等新興領域丟失先機和市場份額。
另外，8 英寸轉 12 英寸還需要重新制作光罩，由于 12 英寸（尤其是先進制程）所用到的光罩十分復雜，且對晶圓的良率產生直接影響，因此芯片原廠還需要迎接成本的上升等諸多挑戰。
不過，從 8 英寸轉到 12 英寸時，也將為芯片帶來肉眼可見的積極影響。一位業內專家指出，對比 350nm（8 英寸）、180nm（8 英寸）和 130nm（12 英寸）三個制程節點在元件結構的設計，130nm 可支持的金屬層數更多，而且可以縮小晶體管體積、提高布線密度。
另外，8 英寸轉移到 12 英寸后所使用的銅導電制程，能夠實現更高的電流密度耐受性和更好的抗電遷移效應。而且 130nm 制程成熟度高，足以提供更多不同的制程選擇，如高電壓晶體管技術、非揮發性存儲器等，以支持復雜度高的 Analog / RF SoC 解決方案。
當然，并非所有的 8 英寸代工都適合轉向 12 英寸，但對于那些能夠轉往 12 英寸產線代工的產品，即便技術上存在挑戰、“升艙”的陣痛明顯，芯片設計公司仍然應該盡早開始做出相關規劃。
“要從根本上解決產能問題，只能不斷地將 8 英寸代工訂單遷移至 12 英寸生產，這是最可行的選擇，我們已經開始行動了。”一家國產 MCU 公司負責人如是說。
一家晶圓代工大廠高管則告訴集微網，盡管晶圓代工廠愿意配合芯片設計公司將 8 英寸訂單升級成 12 英寸，但由于目前仍然處于結構性缺芯狀態，晶圓廠無法對整個升級過程做出時間方面的保證。
不過，該高管也指出，隨著未來兩年全球大量的 12 英寸新廠產能開出，晶圓廠對于客戶將訂單從 8 英寸轉向 12 英寸的配合度將會越來越高，整個升級過程有望大幅縮短。預計未來會有越來越多的產品從 8 英寸廠涌入到 12 英寸廠生產。
