2021年模拟IC市场达到了741亿美元的历史新高，强劲的需求和供应链中断导致去年模拟IC的平均销售价格上涨了6%。IC insights预计，2022年模拟IC总销售额将增长12%至832亿美元，单位出货量将增长11%至2387亿。在模拟IC蓬勃发展的同时，模拟芯片厂商大刀阔斧的进行扩产投资，纷纷迈向了12英寸晶圆产线。模拟芯片的12英寸时代来临。

8吋产能爆满，扩产受限，“涨”声不断

自2019下半年以来，8英寸晶圆产能就已经很紧张，叠加今年新冠疫情的影响，以及传统旺季的来临，今年下半年CMOS图像传感芯片、指纹识别芯片、电源管理芯片、显示驱动IC、射频芯片、MEMS传感器、MOSFET、部分特殊存储芯片、部分MCU芯片等主要依赖于8吋晶圆的芯片需求爆发，进一步加重了8英寸晶圆的产能的紧缺问题。

根据资料显示，世界先进、华虹宏力在2020Q3的8英寸晶圆厂产能利用率均超过 100%，联电，中芯国际的8英寸晶圆厂产能利用率也处在 95%的高位附近。工厂已经超负荷运转，供货期也相应延长，以功率器件IGBT 为例，当前的供货期远高于 IGBT 正常 7-8 周的供货期。英飞凌、安森美、Microsemi等 IGBT 供应商 2020Q1 的供货期已达 13-30 周。

另外，随着近年来6英寸晶圆厂的陆续大量关闭，使得近年来原本依赖于6英寸晶圆的器件，如分立器件、功率器件、MEMS、模拟芯片等产品需求切换至8英寸晶圆，这也持续的加重了8英寸产能的负担。有数据显示，在2010~2016年间，约超过20座6英寸晶圆厂关闭。

目前模拟芯片和功率器件适配8英寸晶圆主要有两大优势：1）8英寸晶圆已具备了成熟的特种工艺，上述芯片对特种工艺的要求较高。2）8英寸晶圆相对于12英寸晶圆线具有成本优势，剩余折旧额较低等。这也使得越来越多的“钉子户”集聚在8英寸晶圆产能上。

同样对于聚焦于成熟制程的晶圆厂来说，现有的8英寸晶圆厂大多都已经完成折旧，在市场产能紧缺及涨价效应下，更具经济效益。但是如果贸然新建新的8英寸晶圆厂，不仅需要大幅增加资金投入，而且即使现在建也要两三年后才能量产，届时市场需求是否还有现在这么旺盛？这将是一个大问题。如果量产后，市场需求不足，产能利用率低下，再加上高额的折旧费用，那真是血亏了。毕竟12英寸晶圆厂已经是大势所趋。所以，8英寸晶圆厂的数量近年来一直是没有怎么增加，而是维持在一个平衡。

根据SEMI（国际半导体产业协会）预计，2019年至2022年，全球8英寸晶圆产量将增加70万片，增加幅度为14%，年均增速约为4.5%；其中，MEMS传感器相关产能约增加25%，功率器件产能约增加23%，年均增速约为6%。未来几年将推升全球8寸晶圆厂产能至每月接近650万片。

另外需要指出的是，现存的8英寸晶圆当中有一些还把持在IDM厂商手中，并且部分转向12英寸晶圆厂的IDM厂商还会将一些依赖于8英寸晶圆的产品外包出去，这些也会进一步挤压8英寸晶圆代工市场。

总体来看，8英寸晶圆的供给增速落后于市场需求增速，在很多细分领域差距更为明显。

而从供给端来看，虽然在2008年以前，8英寸晶圆厂还是主流，但随着更具利用效率的12英寸晶圆厂的每年新建数量的增加（12英寸晶圆的可利用面积达到了8英寸晶圆的两倍），12英寸晶圆厂已经成为当前主流。与此同时，不少的8英寸晶圆厂也开始关闭，转向12英寸晶圆厂。资料显示，1999年到2018年间，全球总共关闭了76家8英寸晶圆厂。

由于12英寸晶圆厂已经成为当前主流，这也使得上游的半导体设备厂近年来也开始将产品线转向12英寸产线，很多8英寸产线所需的半导体设备已经停产，二手设备昂贵又流通量少，导致8英寸晶圆新产能增长有限。

12吋产能同样紧缺

受新冠疫情影响，由于上半年厂商对于市场的预判、产品的规划及备货都偏保守，而随着下半年国内疫情的控制，以及在5G及AI推动下的以智能手机、PC、平板电脑等为代表的消费电子、服务器、汽车电子需求快速反弹，也推动了中高端芯片对于12英寸晶圆投片量的大幅增长。

比如台积电的7nm及5nm产能就一直很紧张，即使9月15日断供华为之后，台积电三季度也创下了新记录达到约121.4亿美元，而对于四季度营收预计，即使华为贡献的营收为0，其营收也将会在124-127亿美元之间，依然会保持增长。而这也主要得益于AMD CPU/GPU、苹果A14/M1等芯片的需求。

另外，主要基于成熟制程的联电的12英寸晶圆代工厂，下半年来得益于联电80/90nm制程的TDDI芯片投片量增加，以及三星、联发科、瑞昱等大客户订单的增加，产能也是持续满载。

据此前台湾媒体的报道显示，联发科因应物联网应用需求增长，紧急增加联电22纳米下单量；瑞昱主动式降噪无线蓝牙耳机IC、扩充底座控制IC订单也涌入联电；三星的ISP影像处理器也从9月开始追加联电12寸厂投片量，估计总量将达1万片，而且三星28纳米OLED驱动芯片需求增加，都推动了联电12英寸晶圆代工厂产能的紧张。

根据富邦投顾最新的研报资料也显示，由于目前半导体增长主要來自 HPC/AI/5G/ADAS 等需要先进制程支援的应用领域需求的快速增长，这也使得高阶晶圆的投片量大幅增加，推动12英寸晶圆代工产能需求在2020年下半年出现供应吃紧的情況，并预计2021-2022年供应吃紧情況仍不易缓解。

另外，前面提到，相对于12英寸晶圆来说，目前8英寸晶圆已具备了成熟的特种工艺，并且成本优势明显。而对于现有的8英寸晶圆代工厂商来说，转向12英寸晶圆厂，不仅整体投入成本高，量产后，折旧成本也很高，并且基于8英寸晶圆产能的相关芯片产品的售价也偏低，因此不论是扩产还是新建8英寸晶圆厂都没有太大的成本效益。而且更为关键的是，其众多的客户仍然还是停留在8英晶圆产能上。

特别是对于像PMIC（电源管理芯片）、LDDI（大尺寸显示驱动芯片）等产品来说，在8英寸晶圆厂生产是最具成本效益的，并且此类产品也没有往12英寸晶圆厂及先进工艺转进的必要性。

不过，随着8英寸晶圆代工产能的持续紧缺，以及代工费用的持续上涨，也确实迫使部分客户不得不开始对于一些适合转向12英寸晶圆代工厂生产的相关产品（比如OLED驱动芯片、CMOS图像传感器等）进行更改设计，逐步转向12英寸晶圆代工厂生产。

这也进一步加重了12英寸晶圆代工市场产能紧张的问题。

虽然根据IC Insights统计和预测，2020年全球将有10座新的12英寸晶圆厂进入量产阶段，全球晶圆产能将新增相当于1790万片8英寸晶圆，2021年新增产能将创历史新高，达到约相当于2080万片8英寸晶圆。但是这其中相当大一部分都属于是三星、SK海力士、长江存储等存储厂商用于生产自家存储芯片的产能，只有华虹无锡的12英寸晶圆厂是基于成熟制程的12英寸晶圆代工厂。

资料显示，无锡12英寸晶圆厂目前已经有包括90纳米嵌入式闪存、65纳米逻辑与射频工艺平台、分立器件三个平台进入量产阶段，预计在2020年底月产量有望达到2万片。预计2021年该厂产能有望扩张到4万片/月，产能有望在2021年四季度达到接近满产。

正如前面力积电董事长黄崇仁所指出的那样，目前新建12英寸晶圆厂大都是追求先进制程，而基于成熟制程的12英寸晶圆代工厂可谓是少之又少。而这也在一定程度上限制了现有的基于8英寸晶圆的成熟制程产品向12英寸晶圆转移。

模拟芯片大厂向12英寸晶圆厂迈进

德州仪器最早进入12英寸

德州仪器（TI）是模拟芯片领域绝对的龙头，2020年其模拟IC销售额为109亿美元，占全球19%的市场份额。统计显示，到2020年，TI 大约一半的模拟器件是在300mm（12英寸）晶圆上制造的。该公司此前曾表示，与使用200mm晶圆生产相比，在300mm晶圆上制造模拟 IC 将未封装部件（在芯片级）的成本降低了 40%。据 TI 称，在300毫米晶圆上制造的完全封装和测试的 IC 成本比在200毫米晶圆厂制造的 IC低约 20%。

2009年，德州仪器成为第一家在300mm设备上制造模拟设备的公司。彼时，德州仪器宣布以1.725亿美元的价格从破产的DRAM制造商奇梦达公司那里购买了300mm的制造工具，并将其转移到德克萨斯州现有的“RFAB”工厂中，开始大规模制造模拟IC。2010年，德州仪器又从Cension Semiconductor Manufacturing手中收购了两家由Spansion在日本会津若松运营的晶圆厂，一座可用于200mm生产，另外一座则可同时兼顾200mm和300mm的生产。德州仪器还将其旧的DMOS 6晶圆厂过渡到300mm。

得益于300mm晶圆的产能提高，以及于专注于工业和汽车市场的优势，德州仪器近年来的毛利率逐年升高。在看到了模拟芯片市场长期的增长趋势后，德州仪器开始大规模扩产。

2022年2月，德州仪器宣布了未来几年的资本支出计划，到2025年，德州仪器每年将支出约 35 亿美元用于芯片制造。德州仪器将新建4座工厂，主要在谢尔曼进行，该公司计划今年完成前两家工厂的建设，预计2025年第一家工厂投产。第三和第四家工厂的建设将在 2026 年至 2030 年之间开始。2021年7月，德州仪器还以9亿美元收购了美光科技位于犹他州Lehi的一座12英寸晶圆制造厂LFAB。该厂最初是美光科技计划用其生产3D Xpoint存储芯片，由于美光退出3D Xpoint业务，德州仪器计划将其改造，用于制造65nm和45nm工艺的模拟和嵌入式芯片，预计将于2023年初开始生产。

德州仪器表示，当其完成其位于犹他州的Sherman、Richardson和 Lehigh制造厂以及马来西亚的另一个制造厂时，该公司将拥有八家300mm晶圆厂。

英飞凌已有2家12英寸晶圆厂

英飞凌目前有2座300mm晶圆厂，一个在德国德累斯顿（Dresden），一个在奥地利菲拉赫（Villach）。其中菲拉赫的工厂经过三年的筹备和建设，于2021年9月正式启用，新工厂将使英飞凌能够服务于电动汽车、数据中心以及太阳能和风能中不断增长的功率半导体市场，并将为英飞凌带来每年约 20 亿欧元的额外销售潜力。

菲拉赫是英飞凌的功率半导体专业中心，长期以来一直是英飞凌制造网络中的重要创新基地。2013年，英飞凌在奥地利发布了菲拉赫CoolMOS系列的第一批产品，这些产品在其德累斯顿工厂的300毫米生产线上生产。由于300mm具有更大的晶圆直径，也带来了显着的生产力优势，并降低了资本支出。

英飞凌管理委员会成员兼首席运营官 Jochen Hanebeck 表示：“两个300mm晶圆厂都基于相同的标准化生产和数字化概念。这使我们能够控制两个站点的制造操作，就好像它们是一个工厂一样。我们提高了生产力并为我们的客户创造了额外的灵活性。这是因为我们可以在站点之间快速移动不同产品的产量，从而更快地响应他们的需求。凭借虚拟超级工厂，英飞凌在 300 毫米制造领域树立了新标杆。这使得进一步提高资源和能源效率成为可能。”

ST/Tower的共享12英寸晶圆厂

意法半导体于2015年在其内部300毫米晶圆厂生产模拟器件。ST的300mm晶圆厂Crolles，主要负责投产28纳米传统CMOS制程和28纳米FD-SOI制程技术。

2019年ST谋划在意大利Agrate 建造一座300毫米晶圆厂。2021年6月，ST和Tower Semiconductor宣布了一项协议，两家将共用Agrate 的300mm晶圆厂。ST 将共享 R3 的洁净室，Tower 将在总空间的三分之一处安装自己的设备。该工厂预计将于今年晚些时候准备好进行设备安装，并于 2022 年下半年开始生产。在早期阶段，用于智能电源的 130nm、90nm和65nm工艺、模拟混合信号和射频工艺将在 R3 中获得认证。这些技术中的产品将主要用于汽车、工业和个人电子应用。

安森美聚焦12英寸晶圆产能

安森美在East Fishkill有一家12英寸晶圆厂，2019年安森美又收购了格芯位于纽约东菲什基尔的300 毫米晶圆厂Fab 10，但现在还不属于安森美，2023年安森美才能获得该工厂的全面运营控制权。所以安森美正在提高其East Fishkill的晶圆厂的产能。安森美表示，未来两年将加大投资力度，由6%增加到12%，其中就包括用于扩产300mm晶圆厂的产能。

去年，安森美改名，确立了公司的新战略：智能电源和智能感知。由传统IDM模式向更加灵活的Fab-Liter模式转型，将采取更加灵活的制造路线和策略，逐渐抛弃6英寸晶圆厂，聚焦300mm晶圆产能，并将提高通用封装后端厂的灵活性。

东芝新建12英寸晶圆厂

2022年2月4日东芝宣布，将在其位于日本石川县的主要分立半导体生产基地—加贺东芝电子株式会社建造一座新的300mm晶圆制造工厂，以扩大功率半导体产能。该晶圆制造工厂的建造将分两个阶段进行，第一阶段生产计划将于2024财年内启动。当第一阶段产能满负荷时，东芝的功率半导体产能将达到2021年度的2.5倍。

国内模拟芯片和代工厂商乘势追赶

不只是国外模拟芯片大厂，国内这几年在模拟芯片领域发展迅速，包括华润微、士兰微、闻泰科技、格科微等在内的模拟芯片厂商，华虹和粤芯半导体等的模拟芯片代工厂商，也已经开始纷纷谋划建立12英寸晶圆线。

华润微建12英寸功率半导体晶圆厂

2021年6月，华润微发布于对外投资公告称，华润微与大基金二期以及重庆西永设立设立润西微电子，由润西微公司投资建设 12英寸功率半导体晶圆生产线项目，项目计划投资 75.5 亿元人民币。其中，华微控股以自有资金出资 9.5 亿元，出资完成后占项目公司注册资本的 19%。

该项目建成后预计将形成月产3万片12英寸中高端功率半导体晶圆生产能力，并配套建设 12英寸外延及薄片工艺能力。据华润微透露，12英寸产线预计在2022年可以实现产能贡献，将主要用于自有功率器件产品的生产。

士兰微12英寸线一期建成

士兰微在厦门拥有两条12英寸特色工艺芯片生产线。其中一条12英寸生产线总投资70亿元，工艺线宽90nm，该生产线分两期进行，计划月产8万片，2020年12月项目一期已投产；另一条12英寸生产线预计总投资100亿元，将建设工艺线宽65nm至90nm的12英寸特色工艺芯片生产线。

2021年，士兰微重要参股公司士兰集科公司基本完成了12英寸线一期产能建设目标，并在12英寸线上实现了多个产品的量产，包括沟槽栅低压MOS、沟槽分离栅SGT-MOS、高压超结MOS、TRENCH肖特基、IGBT、高压集成电路等。12月份，士兰集科公司12英寸线月产芯片超过3.6万片，全年产出芯片超过20万片。

为抢抓市场机遇，2021 年士兰集科公司已着手实施二期建设项目，即《新增年产24万片12 英寸高压集成电路和功率器件芯片技术提升和扩产项目》。今后，随着二期项目建设进度加快，士兰集科12英寸线工艺和产品平台还将进一步提升，公司将持续推动满足车规要求的功率芯片和电路在12英寸线上量。

闻泰科技建12英寸车规级晶圆产线

2021年1月4日，闻泰科技12英寸车规级半导体晶圆制造中心项目开工 。该项目该项目是中国第一座12英寸车规级功率半导体自动化晶圆制造中心，总投资120亿元，预计年产晶圆片40万片，经封装、测试后的功率器件产品，可广泛应用于汽车电子、计算和通信设备等领域，达产产值约每年33亿元。

格科微转向Fab-lite

2020年7月，图像传感器龙头格科微拟在临港新片区投资建设“12英寸CIS集成电路特色工艺研发与产业化项目”，据介绍，该项目计划建设一座12英寸月产6万片晶圆的CMOS图像传感芯片厂。2022年1月，据报道，格科微该项目已经完成了设备安装。

从Fabless转向Fab-lite模式的好处有很多。首先是更具成本效益；再者，Fab-lite模式能更好的把控产品的质量和可靠性，产品开发周期也更可控；减少了对代工厂的依赖，不再受产能分配等待问题；Fab-lite一般都是专注在更成熟或者更旧的节点，模拟芯片也一般是采用成熟的节点，而且模拟芯片产品具有很长的生命周期，与先进技术节点相比，需要更少的资金运行；能更好的应对市场变化，比如此次汽车芯片短缺，低成本方法消除了内部生产需求的短缺。

华虹无锡和粤芯半导体建立12英寸代工产线

华虹无锡的一期项目（华虹七厂）是聚焦特色工艺、覆盖90~65/55纳米工艺节点、规划月产能4万片的12英寸（300mm）集成电路生产线，支持物联网等新兴领域的应用。华虹七厂于2019年正式落成并迈入生产运营期，成为中国大陆领先的12英寸特色工艺生产线，也是全球第一条12英寸功率器件代工生产线。

粤芯半导体也在构建12 英寸芯片生产平台。粤芯半导体项目计划分为三期进行，计划总投资约370亿元。一期及二期新建厂房及配套设施占地14万平方米，一期主要技术节点为180-90nm制程，二期技术节点延伸至 90-55nm 制程，三期技术节点进一步延伸至55-40nm，22nm制程，实现模拟芯片制造规模效应和质量效益。三期建设全部完成投产后，将实现月产近8万片12 英寸晶圆的高端模拟芯片制造产能规模，满足大湾区制造业的功率分立器件、电源管理芯片、混合信号芯片、图像传感器、射频芯片、微控制单元等芯片需求。

写在最后

对于单片成本仅几美元的模拟芯片来说，高毛利是模拟芯片厂商保持竞争力的一个重要因素。而迈向12英寸则是他们保障高毛利，盈利未来的方式之一。TI此前曾表示，12英寸晶圆拥有20到30年的活力。

文章来源： 芯智讯，半导体行业观察