12英寸产能松动，持续拥挤的8英寸订单为何不“升舱”？

在新冠疫情、全球经济数字化转型等多重因素影响下，芯片产能紧缺的问题已经持续了两年之久。不过随着各大晶圆厂扩产、渠道商释放库存，目前可以说已从“全面缺芯”进入到“结构性缺芯”。

不过，据集微网了解，目前大部分晶圆代工厂的8英寸产能仍然吃紧，仅有部分12英寸厂产能出现松动。然而，在全球各大晶圆厂的扩产计划中，却很少能看到8英寸产能扩充，12英寸的大扩产依旧是晶圆制造业的主旋律。在此趋势下，8英寸产能不足会是未来的常态，随时间推移还将愈发严重，因此越来越多的芯片设计公司开始探讨将8英寸订单“升舱”至12英寸生产的可能性。

8英寸越来越紧，12英寸越来越松？

全球8英寸产能吃紧能持续如此之久，这与8英寸晶圆所覆盖的领域有着直接联系。集微咨询曾指出，8英寸晶圆的下游需求主要来自于电源管理芯片（PMIC）、CMOS图像传感芯片、指纹识别芯片、显示驱动IC、射频芯片以及功率器件等领域，而这些领域的芯片产能目前仍然呈现不同程度的紧缺。

反观12英寸厂主要覆盖的AI芯片、SoC、GPU、存储器等消费类电子领域，目前芯片产能已经不再如往日般吃紧，因此有部分晶圆厂的12英寸产能开始出现松动。

即便12英寸需求端短期有松缓之势，但晶圆厂仍然更愿意增加对12英寸产能的投资，而不是越来越缺的8英寸。

众所周知，随着晶圆代工产业的不断向前发展，12英寸已经逐渐成为了主流尺寸，因为其具有更高的生产效率和更低的单位耗材。因此，全球范围内很少再有新的8英寸纯晶圆代工厂出现。2018年年底，台积电曾宣布在南科六厂旁新建一座8英寸厂，但这也是台积电近17年以来唯一一座新建的8英寸厂。

历史的车轮滚滚而来，半导体设备厂商也顺势将业务重心向12英寸厂倾斜，这导致大量的8英寸设备款型成为“绝版”，即便近年来部分厂商重启了8英寸设备生产，产能规模也极为有限。因此，设备短缺也成为了当下8英寸厂扩产之难点。

如上图所示，目前全球8英寸厂最多的地区是日本，紧随其后的是美国、中国大陆和中国台湾。值得一提的是，如今全球为数不多的8英寸新增产能大多源于中国大陆，而放眼未来，中国大陆也依然会是8英寸产能增幅最多的地区。

集微咨询（JW Insights）认为，中国大陆的8英寸产能增幅较大主要有两大因素，其一是龙头厂中芯国际大幅扩产，其二是中国大陆对于第三代半导体赛道发力明显。集微网曾在《8英寸产能急缺，为何只有1家代工厂大幅扩产》中提到了中芯国际扩产8英寸的4大缘由，而SiC和GaN等第三代半导体厂的遍地开花，也将进一步提升中国大陆8英寸产能。

即便中国大陆不断扩增8英寸产能，但2020年后新建产能也仅占到全球8英寸厂产能规模的4.8%。整体来看，全球晶圆制造产业8英寸紧、12英寸松的局面势必将越来越明显。也正因为此，业界一直在研判8英寸代工“升舱”至12英寸的可能性，甚至一些厂商已经付诸行动。

充满挑战，却势在必行？

多位晶圆代工业专家告诉集微网，从技术角度而言，8英寸业务转移到12英寸还存在诸多挑战。例如在电路设计上，由于电源、I/O电压、晶体管等特性差异，8英寸转12英寸时需要开发出具有可相容电性参数的pin脚，这十分不易。

此外，为相容8英寸和12英寸的不同制程，ASIC芯片从重新设计到量产至少需要14-24个月的时间，车用产品更可能需要24-36个月，这对芯片原厂意味着产品重新量产的时程将大幅延后，进而导致芯片厂在汽车电子、AI、IoT等新兴领域丢失先机和市场份额。

另外，8英寸转12英寸还需要重新制作光罩，由于12英寸（尤其是先进制程）所用到的光罩十分复杂，且对晶圆的良率产生直接影响，因此芯片原厂还需要迎接成本的上升等诸多挑战。

不过，从8英寸转到12英寸时，也将为芯片带来肉眼可见的积极影响。一位业内专家指出，对比350nm（8英寸）、180nm（8英寸）和130nm（12英寸）三个制程节点在元件结构的设计，130nm可支持的金属层数更多，而且可以缩小晶体管体积、提高布线密度。

资料来源：IEK工研院产科国际所

另外，8英寸转移到12英寸后所使用的铜导电制程，能够实现更高的电流密度耐受性和更好的抗电迁移效应。而且130nm制程成熟度高，足以提供更多不同的制程选择，如高电压晶体管技术、非挥发性存储器等，以支持复杂度高的Analog/RF SoC 解決方案。

当然，并非所有的8英寸代工都适合转向12英寸，但对于那些能够转往12英寸产线代工的产品，即便技术上存在挑战、“升舱”的阵痛明显，芯片设计公司仍然应该尽早开始做出相关规划。

“要从根本上解决产能问题，只能不断地将8英寸代工订单迁移至12英寸生产，这是最可行的选择，我们已经开始行动了。”一家国产MCU公司负责人如是说。

一家晶圆代工大厂高管则告诉集微网，尽管晶圆代工厂愿意配合芯片设计公司将8英寸订单升级成12英寸，但由于目前仍然处于结构性缺芯状态，晶圆厂无法对整个升级过程做出时间方面的保证。

不过，该高管也指出，随着未来两年全球大量的12英寸新厂产能开出，晶圆厂对于客户将订单从8英寸转向12英寸的配合度将会越来越高，整个升级过程有望大幅缩短。预计未来会有越来越多的产品从8英寸厂涌入到12英寸厂生产。（校对/茅杨红）