8月12日,全球晶圓代工龍頭 臺積電 (TSMC)披露,決定在未來兩年內逐步退出6英寸晶圓製造業務,並持續整合8英寸晶圓產能。同一天,臺積電董事會也覈准了超過206億美元的資本預算,用於建設先進及成熟製程產能、廠房興建及廠務設施工程等,顯示其持續投資高階技術,並對成熟製程進行策略調整的決心。
臺積電的這一決策對整個 半導體 產業產生了多方面的影響,尤其是在成熟製程代工市場和新興的 第三代半導體 領域。
晶圓尺寸與應用演進:
一場技術與市場的博弈
半導體晶圓的尺寸演進,本質上是提高生產效率和降低成本的必然趨勢。晶圓尺寸越大,在單次生產中能切割出的芯片數量就越多,從而顯著降低單位芯片的製造成本。這一規律也導致了不同晶圓代工廠商在不同尺寸晶圓上的戰略分化與專業化。
曾是上世紀90年代主流的6英寸晶圓(150mm),目前主要用於生產對成本敏感、技術要求不高的模擬電路、基礎功率器件(如MOSFET)、 傳感器 和低端微控制器(MCU)。這些產品廣泛應用於家電、工業控制和一些低功耗的消費 電子設備 。儘管市場需求穩定,但其增長潛力有限。如今,全球範圍內仍有少數代工廠繼續支持6英寸產線,如漢磊和 聯電 的部分成熟產線,但整體產能已大幅萎縮。
進入21世紀,8英寸晶圓(200mm)憑藉更高的性價比逐漸成爲主流,並在電源管理IC(PMIC)、CMOS圖像傳感器、 指紋識別 芯片、 汽車電子 等領域佔據了主導地位。隨着電動汽車和 物聯網 的快速發展,8英寸晶圓產能一度供不應求,但其製程技術已接近物理極限,未來增長空間受限。目前,全球主要的8英寸晶圓代工廠商包括 中芯國際 、聯電、格芯和世界先進等。其中,世界先進更是憑藉其在PMIC領域的深厚積累,成爲該尺寸晶圓代工市場的領軍者之一。
圖片來源:千庫網
而自21世紀以來,12英寸晶圓(300mm)已成爲最關鍵的晶圓尺寸,爲先進製程(如7nm、5nm甚至3nm)提供了基礎。大部分高性能計算(HPC)芯片、 AI芯片 、CPU、 GPU 、 智能手機 處理器以及高端存儲器等,幾乎都在12英寸晶圓上生產。全球有能力大規模量產12英寸晶圓的代工廠也並不多,主要集中在臺積電、三星和 英特爾 等頭部企業。
臺積電此次的產能調整,核心在於其對全球半導體產業趨勢的精準預判。公司正將資源從低附加值、競爭激烈的成熟製程中抽離,全力押注於高利潤、高壁壘的先進製程領域。
這一戰略轉變的根本原因,是AI浪潮的強勁驅動和先進製程營收佔比的顯著提升。隨着生成式AI等新技術對算力需求的爆炸式增長,對最尖端芯片的需求也隨之激增。臺積電的3納米、5納米等先進製程技術,正是滿足這些AI芯片需求的堅實基礎,爲公司帶來了持續增長的核心動力。
成熟代工市場:
臺積電退出引發的連鎖反應
在官方公告前,市場已流傳相關風聲,有傳聞稱臺積電將關閉在臺灣地區的最後一座6英寸晶圓廠,並通知相關電源IC設計公司,此舉最終得到了官方證實。
公開資料顯示,臺積電目前僅有的這座6英寸晶圓廠月產能約8.3萬片,營收佔比不到0.5%,其戰略重要性已顯著降低。該廠主要採用0.45μm及以上的成熟製程,生產傳感器、模擬電路和基礎功率器件等產品,廣泛應用於物聯網、 消費電子 和工業控制等領域。儘管這些產品在傳統且對成本敏感的市場中仍有穩定需求,但其增長潛力已遠不如先進製程。
圖片來源:千庫網
對於該舉措,臺積電的關聯企業世界先進(臺積電持股28.32%)或將成爲最直接的受益者,有望承接大部分6英寸晶圓的訂單,並進一步優化其8英寸晶圓產線的利用率,提升整體運營效率。
更重要的是,臺積電的這一舉措向市場傳遞了一個明確信號:即便是代工巨頭,也在逐步剝離較低利潤的成熟製程業務部分。這促使那些原本依賴臺積電6英寸產能的客戶,尤其是中小型芯片設計公司,必須重新尋找可靠的代工夥伴。這爲專注於成熟製程的代工廠,如聯華電子(UMC)、中芯國際(SMIC)和 華虹半導體 ,帶來了潛在的轉單機會。
爲了抓住這一市場空白,這些代工廠近幾年都在積極投資擴充8英寸和12英寸成熟製程的產能,以滿足汽車、工業和消費電子等領域對電源管理IC(PMIC)、微控制器(MCU)和驅動IC的持續需求。例如,聯電與日本電裝(Denso)的合作,以及中芯國際在多個城市興建新廠,都印證了這一市場趨勢。
此外,這一變化也促使 德州儀器 (TI)、意法半導體(ST Microelectronics)等IDM大廠重新評估其供應鏈策略。爲了確保供應的穩定性和效率,這些廠商要麼加速將自身產品平臺向更大的晶圓尺寸遷移,要麼選擇與剩餘的成熟製程代工廠建立更緊密的合作關係,以分散風險並優化成本。臺積電的戰略調整,無疑加速了整個成熟製程市場的專業化分工和資源重組。
其中,對於當下非常熱門的第三代半導體 氮化鎵 和 碳化硅 而言,影響各有不同。
在氮化鎵方面,臺積電已計劃停止其晶圓五廠的GaN生產(該廠主要面向射頻和功率應用),並將該產線改造爲 先進封裝 產線。這一決策背後有多重考量:其GaN業務主要在6英寸晶圓上進行,營收貢獻低,且戰略優先級被大幅下調。臺積電計劃在未來兩年內逐步退出的舉措,也爲其GaN客戶提供了平穩的過渡方案,例如,納微半導體(Navitas)已與力積電(PSMC)建立了合作關係。
最關鍵的是,退出GaN業務使得臺積電能夠將原有的廠房和無塵室快速轉用於CoWoS等先進封裝技術的擴產,以滿足AI芯片對異質整合的巨大需求,從而鞏固其在AI芯片代工市場的絕對優勢。
與GaN不同,臺積電在SiC領域採取了更積極的佈局。雖然並未直接運營大規模SiC產線,但臺積電通過關聯企業世界先進,與漢磊科技合作計劃建設一座8英寸晶圓廠。這種合作模式將漢磊在SiC領域的技術積累與臺積電在半導體制造方面的領先能力相結合,旨在加速8英寸SiC技術的開發和量產。
這一舉措表明臺積電看到了8英寸SiC晶圓在電動汽車、工業電源等高增長市場的巨大潛力,並選擇以更具規模效益的技術平臺切入,而非停留在傳統的6英寸存量市場。
先進製程與封裝:
AI芯片的“新摩爾定律”
臺積電此次戰略調整的另一個關鍵目的,是將有限的資源集中到先進封裝這一高價值領域。當下傳統的芯片製造技術,即通過縮小晶體管尺寸來提升性能的摩爾定律,已逐漸接近物理極限,導致芯片性能提升的難度和成本急劇增加。先進封裝成爲了延續芯片性能增長、提升系統效率的核心技術路徑。通過異質整合,先進封裝技術能將多個不同功能的芯片(如CPU、GPU、內存等)像樂高積木一樣,在單一封裝內進行高效互聯。
目前,先進封裝產能嚴重不足。首先,AI芯片的異質整合需求爆發式增長,尤其是AI 服務器 所需的大型GPU,其單顆芯片面積大,封裝工藝複雜,對先進封裝產能的需求呈幾何級增長。其次,先進封裝產線涉及高精密設備和複雜工藝,建廠週期長、投資巨大,短期內難以快速擴充。這導致包括臺積電的CoWoS在內的關鍵先進封裝技術,訂單供不應求。
正是因爲看到了巨大的市場潛力和技術瓶頸,全球半導體巨頭們紛紛加碼佈局。臺積電的CoWoS和SoIC技術已成爲AI芯片巨頭提升算力的關鍵。而它的主要競爭對手也未曾懈怠:英特爾正積極推廣其Foveros和EMIB技術,將其作爲自家CPU和AI芯片的核心競爭力;三星則持續發力I-Cube技術,旨在爲客戶提供一站式的芯片製造與封裝服務。與此同時,日月光、Amkor等專業封裝測試大廠也正通過加大投資和技術創新,搶佔先進封裝市場的份額。
臺積電此番向大尺寸晶圓邁進也旨在將資源集中於高價值的先進封裝業務。先進封裝技術,如CoWoS,雖然本質上是封裝服務,但其核心工藝流程高度依賴於在12英寸晶圓上生產的高端芯片。
更爲重要的是,在當代先進封裝是高階晶圓代工服務的延伸。隨着芯片設計日益複雜,客戶不再僅僅需要單一的芯片製造服務,更需要一個能將多個芯片高效集成、測試和封裝的完整解決方案。臺積電通過提供從晶圓製造到先進封裝的一站式服務,不僅能增強客戶粘性,還能進一步提升其服務價值,使其在與競爭對手的較量中保持領先。