大硅片缺货至今无解,半导体业史上最严峻缺货潮已经来袭

全球半导体供应链弥漫一股“万物皆缺”气氛，这一波比特币、人工智能带动的高端芯片热潮，迫使台积电、三星对外释出高端 28/16/14/10 纳米的光掩模订单，加上国内有接近 30 座的新晶圆厂在建，近几个月连光掩模都罕见传出缺货声浪，再加上先前大硅片的缺货状况至今无解，全球半导体业史上最严峻的缺货潮已然来袭！

中国在这一波集成电路产业政策和发展基金的带动下，高端晶圆代工、成熟工艺技术、 3D NAND 技术、 DRAM 技术陆续落地，这样的大规模崛起，已经在全球半导体产业掀起巨浪，更让整个供应链陷入极度吃紧。

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 寸硅片也供货吃紧，半导体设备交期延长，且部分关键设备供货不足，现在连高端的光掩模也罕见传出供应吃紧，连台积电、三星都启动委外释单。

光掩模进入 7 纳米制程，成本是 28 纳米十倍，为芯片公司高筑竞争门槛

光掩模是半导体制程中，非常关键的一环。光掩模一般也称光罩，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 制造的第一个步骤就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，将半导体客户需要的微米和纳米级的精细图案制成掩模版，是电路图写在半导体晶圆之前，最先被呈现的半导体零件，这原理就好像是利用底片洗出数千张的照片，透过光掩模，也能在众多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。因为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，光掩模是半导体技术判定的重要关键。

由于光掩模在半导体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，光掩模的成本大幅上涨，这攸关一家芯片设计公司有无开发一颗 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，成本约 100 万美元，但进展到 7 纳米工艺技术，成本大幅垫高到将近 1，000 万美元。单是光掩模的成本就如此高，试想，有多少芯片公司有能力转进 7 纳米工艺节点，这演变成 7 纳米大战，不单考验芯片公司的技术，资本竞争的门槛也很难跨越！

中国也有国产的光掩模供应商，但多数停留在八寸晶圆和低端工艺技术，因为光掩模产业的设备机台投资和晶圆厂一样，是十分庞大的，在高端技术上，多是由外商主导。

全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

受惠半导体产业政策和资金涌入，全球三大光掩模供应商都摩拳擦掌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 日将齐聚产业上、下游，在上海举行中国首届的“2018 凸版光掩模技术论坛”。

全球光掩模产业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主要来自于美日两国，全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、***光罩，以及中国科学院微电子中心等。

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足声浪，台积电今年也开始增加光掩模的资本支出。

同时，三星和台积电也同步启动委外释单的策略，主要以高端工艺为主，包括 28 纳米、16 纳米、14 纳米、10 纳米工艺技术，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 纳米工艺技术，这些高端技术对于曝光率的要求大幅提升，需要用到二重曝光和三重曝光技术。不单是曝光时间拉长，精准度更是提升，即使这些大厂增加机台设备，仍是无法满足高端工艺对于光掩模技术需求的大幅增加，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 受惠于三星的高端光掩模产能吃紧，因此调整自制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 年全球光掩模市场以 37.5 亿美元创下历史新高，预计 2019 年将超越 40 亿美元大关。而全球最大的光掩模市场是***地区，其次是韩国，而中国大陆在全球光掩模市场的份额现约个位数，市场预期在 2020 年有机会挑战 20% 份额。

目前国内有自制光掩模技术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，基于曝光技术需求量扩大、时间拉长、精准度更高等考虑，也开始与独立型的光掩模供应商合作。

国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，但多半以 0.18 纳米以上工艺技术为主，高端工艺仍是掌握在美日大厂手上。

百年企业日本凸板，计划将 28 纳米、14 纳米高端光掩模技术转至上海厂

美日光掩模大厂为了插旗国内半导体商机，也开始将部分高端技术移至国内生产，因此国内的光掩模技术已经从 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术论坛，以“中国芯，凸版情”为主题，举行“2018 凸版光掩模技术论坛”，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，以印刷技术起家，在 1961 年跨入光掩模解决方案市场，开启半导体产业的布局。

日本凸版印刷 Toppan 已经计划将高端的光掩模生产线在国内生产。目前凸版印刷在上海的生产线以 90 纳米的光掩模技术为主，今年将导入 65 纳米工艺技术，同时启动 28 和 14 纳米光掩模技术的生产线，这会是中国当地光掩模技术的最先进制程。

日本凸版印刷 Toppan 在全球有多个生产据点，包括日本 Asaka 进行 7 纳米技术的开发，以及德国 Dresden 、***地区等，同时，根据公司也根据技术蓝图的前进，今年将投入 5 纳米高端工艺技术的开发。

此外，日本凸版印刷 Toppan 也和 GlobalFoundries 在德国 Dresden 成立先进光掩模技术中心，此为一合资公司 （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 去年宣布在厦门合资成立美日丰创光罩，引进 40/28 纳米制程，计划五年内投资 1.6 亿美元，主要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。

国内近 30 座新晶圆厂陆续启动，考验全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、三星近几年来拼命盖新厂并转进高端技术，牢牢卡住半导体供应链主要的原物料供应。

再者，是中国未来几年有接近 30 座晶圆厂落成，像是地产业恒大、碧桂园，或是家电业格力都投身半导体行业，突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术、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实质量产，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涌现。而以目前半导体产业供应链几乎呈现“万物皆缺”的状况，显然将会对于整体国内半导体产业的发展带来更大的考验。不只是晶圆厂，包括芯片产业的流片生产也可能会因为光掩模缺货问题而受到影响。

但不可讳言的是，以目前国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荒大缺货，却也是一个来的早不如来得巧的提醒，毕竟，以半导体产业完整健全发展的角度来看，盖厂、发展技术、寻求人才、开拓业务都是重点，但在供应链管理，对于半导体厂商而言，更是重中之重，在当前半导体产业供应链原料与器件设备供货紧俏的情势中，不可讳言，能控制货源、拿到货源的，就是赢家，也因此，对于新加入市场的国内半导体厂商而言，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容易的一环，然未来技术、机台设备、原物料、关键器件是否真的能充足掌握，才是真正关键所在，这些都需要时间检验，海水退潮之后，就知道谁在裸泳。