晶片製造「印刷術」產能吃緊，半導體業史上最嚴峻產能短缺來襲！

全球半導體供應鏈瀰漫一股「萬物皆缺」氣氛，這一波比特幣、人工智慧帶動的高端晶片熱潮，迫使台積電、三星對外釋出高端 28/16/14/10 納米的光掩模訂單，加上國內有接近 30 座的新晶圓廠在建，近幾個月連光掩模都罕見傳出缺貨聲浪，再加上先前大矽片的缺貨狀況至今無解，全球半導體業史上最嚴峻的缺貨潮已然來襲！

中國在這一波集成電路產業政策和發展基金的帶動下，高端晶圓代工、成熟工藝技術、 3D NAND 技術、 DRAM 技術陸續落地，這樣的大規模崛起，已經在全球半導體產業掀起巨浪，更讓整個供應鏈陷入極度吃緊。

從半導體 12 寸大矽片缺貨時程將拉長至 5 年之久，連帶使得 8 寸矽片也供貨吃緊，半導體設備交期延長，且部分關鍵設備供貨不足，現在連高端的光掩模也罕見傳出供應吃緊，連台積電、三星都啟動委外釋單。

光掩模進入 7 納米製程，成本是 28 納米十倍，為晶片公司高築競爭門檻

光掩模是半導體製程中，非常關鍵的一環。

光掩模一般也稱光罩，是半導體、液晶顯示器在製造過程中，轉移電路圖形「底片」的高精密工具。

IC 製造的第一個步驟就是把光掩模上的電路圖轉移到晶圓上，它的過程和傳統相片的製造過程非常類似。

光掩模是將電腦所設計的半導體設計迴路圖，通過光刻製版工藝，將半導體客戶需要的微米和納米級的精細圖案製成掩模版，是電路圖寫在半導體晶圓之前，最先被呈現的半導體零件，這原理就好像是利用底片洗出數千張的照片，透過光掩模，也能在眾多的晶圓上寫出半導體迴路。

光掩模的準確度和細緻度，直接攸關半導體晶片的品質，且光掩模版不象是標準化的量產晶圓，一次生產幾百、幾千片都是長得一樣的晶圓。

因為一套光掩模可能只有 30 片，但每一片的圖案都不一樣，每一片都是定製化的，因此，很多人會說，光掩模是半導體技術判定的重要關鍵。

由於光掩模在半導體製造的角色上如此關鍵，隨著半導體工藝從 28 納米、14/16 納米再到 7 納米，光掩模的成本大幅上漲，這攸關一家晶片設計公司有無開發一顆 7 納米高端工藝晶片的能力。

以 28 納米工藝節點為例，晶片設計公司要開一套 28 納米的光掩模，成本約 100 萬美元，但進展到 7 納米工藝技術，成本大幅墊高到將近 1,000 萬美元。

單是光掩模的成本就如此高，試想，有多少晶片公司有能力轉進 7 納米工藝節點，這演變成 7 納米大戰，不單考驗晶片公司的技術，資本競爭的門檻也很難跨越！

中國也有國產的光掩模供應商，但多數停留在八寸晶圓和低端工藝技術，因為光掩模產業的設備機台投資和晶圓廠一樣，是十分龐大的，在高端技術上，多是由外商主導。

全球三大光掩模供應商齊聚中國搶占半導體崛起浪潮，日本凸板搶先出招

受惠半導體產業政策和資金湧入，全球三大光掩模供應商都摩拳擦掌將中國半導體崛起視為巨大商機，日本凸版印刷 Toppan 搶先出招，6 月 22 日將齊聚產業上、下游，在上海舉行中國首屆的「2018 凸版光掩模技術論壇」。

全球光掩模產業生態分為半導體廠附屬的光掩模部門，以及獨立型光掩模供應商兩大類，兩者比重約 65% 和 35%，象是半導體大廠英特爾、台積電、三星、中芯國際內部都有附屬的光掩模部門，而獨立型的光掩模供應商主要來自於美日兩國，全球三大供應商分別為日本凸板 Toppan 、大日本印刷 DNP 、美國 Photronics Inc。

其他還有一些中小型光罩廠如日本豪雅 Hoya、日本 SK-Electronics 等，中國也有自己的光掩模廠，如無錫中微掩膜、深圳清溢光電、台灣光罩，以及中國科學院微電子中心等。

今年以來人工智慧晶片、比特幣挖礦晶片帶動高端半導體工藝需求，高端光掩模已傳出產能不足聲浪，台積電今年也開始增加光掩模的資本支出。

同時，三星和台積電也同步啟動委外釋單的策略，主要以高端工藝為主，包括 28 納米、16 納米、14 納米、10 納米工藝技術，陸續找尋獨立型的光掩模供應商支持。

英特爾、台積電、三星陸續轉進 10 納米、7 納米工藝技術，這些高端技術對於曝光率的要求大幅提升，需要用到二重曝光和三重曝光技術。

不單是曝光時間拉長，精準度更是提升，即使這些大廠增加機台設備，仍是無法滿足高端工藝對於光掩模技術需求的大幅增加，因此陸續啟動委外釋單。

業界傳出，美國光掩模大廠 Photronics 接獲台積電的光掩模委外釋單，與台積電簽下兩年的供應長約。

日本凸板 Toppan 受惠於三星的高端光掩模產能吃緊，因此調整自製和外購的光掩模的比重，擴大外購比例，因此日本凸板 Toppan 也接獲三星的擴大委外釋單。

根據國際半導體協會 SEMI 統計，2017 年全球光掩模市場以 37.5 億美元創下歷史新高，預計 2019 年將超越 40 億美元大關。

而全球最大的光掩模市場是台灣，其次是韓國，而中國大陸在全球光掩模市場的份額現約個位數，市場預期在 2020 年有機會挑戰 20% 份額。

目前國內有自製光掩模技術能力的半導體大廠並不多，中芯國際算是少數之一，但傳出在 14 納米工藝以下，基於曝光技術需求量擴大、時間拉長、精準度更高等考慮，也開始與獨立型的光掩模供應商合作。

國內也有不少的光掩模供應商，像是無錫中微掩膜、深圳清溢光電、無錫華潤微電子等，但多半以 0.18 納米以上工藝技術為主，高端工藝仍是掌握在美日大廠手上。

百年企業日本凸板，計劃將 28 納米、14 納米高端光掩模技術轉至上海廠

美日光掩模大廠為了插旗國內半導體商機，也開始將部分高端技術移至國內生產，因此國內的光掩模技術已經從 90 納米、65 納米、 40 納米逐漸朝 28 納米和 14 納米升級。

日本凸板 Toppan 將 於 6 月 22 日舉行中國首屆的技術論壇，以「中國芯，凸版情」為主題，舉行「2018 凸版光掩模技術論壇」，強勢插旗中國半導體的企圖心強烈。

日本凸版印刷 Toppan 成立於 1900 年，是一家百年企業，以印刷技術起家，在 1961 年跨入光掩模解決方案市場，開啟半導體產業的布局。

日本凸版印刷 Toppan 已經計劃將高端的光掩模生產線在國內生產。

目前凸版印刷在上海的生產線以 90 納米的光掩模技術為主，今年將導入 65 納米工藝技術，同時啟動 28 和 14 納米光掩模技術的生產線，這會是中國當地光掩模技術的最先進位程。

日本凸版印刷 Toppan 在全球有多個生產據點，包括日本 Asaka 進行 7 納米技術的開發，以及德國 Dresden 、台灣等，同時，根據公司也根據技術藍圖的前進，今年將投入 5 納米高端工藝技術的開發。

此外，日本凸版印刷 Toppan 也和 GlobalFoundries 在德國 Dresden 成立先進光掩模技術中心，此為一合資公司 (Advanced Mask Technology Center；AMTC)。

由於這一波中國半導體大規模崛起，積極插旗卡位的還有大日本印刷 DNP 和美商 Photronics 去年宣布在廈門合資成立美日豐創光罩，引進 40/28 納米製程，計劃五年內投資 1.6 億美元，主要客戶是晶圓代工大廠廈門聯芯，日前聯芯也正式引進 28 納米製程工藝。

國內近 30 座新晶圓廠陸續啟動，考驗全球半導體原物料供應

這一波無論是光掩模或是大矽片缺貨，背後都是反應半導體三強英特爾、台積電、三星近幾年來拚命蓋新廠並轉進高端技術，牢牢卡住半導體供應鏈主要的原物料供應。

再者，是中國未來幾年有接近 30 座晶圓廠落成，像是地產業恆大、碧桂園，或是家電業格力都投身半導體行業，突然涌至的大規模需求，會是半導體供應鏈的巨大商機。

業界認為，這一波的新晶圓廠熱潮中，真正有機會進入量產的以中芯國際、華虹半導體、華力微電子等主流的晶圓代工廠，以及紫光旗下的長江存儲、福建晉華、合肥睿力等存儲器供應商為主，尤其不少新進的半導體廠，為了確保未來大矽片供貨無慮，都提出加價 30% 來確保大矽片貨源。

然而一些新蓋的晶圓廠如果沒有關鍵技術、核心原物料的支持，攸關未來這些新建的晶圓廠是否有能力進入實質量產，如果蓋好的晶圓廠無法進入量產，未來會有一波大量的無效產能問題湧現。

而以目前半導體產業供應鏈幾乎呈現「萬物皆缺」的狀況，顯然將會對於整體國內半導體產業的發展帶來更大的考驗。

不只是晶圓廠，包括晶片產業的流片生產也可能會因為光掩模缺貨問題而受到影響。

但不可諱言的是，以目前國內到處都在蓋晶圓廠的狀況來看，這一次的半導體供應鏈破天荒大缺貨，卻也是一個來的早不如來得巧的提醒，畢竟，以半導體產業完整健全發展的角度來看，蓋廠、發展技術、尋求人才、開拓業務都是重點，但在供應鏈管理，對於半導體廠商而言，更是重中之重，在當前半導體產業供應鏈原料與器件設備供貨緊俏的情勢中，不可諱言，能控制貨源、拿到貨源的，就是贏家，也因此，對於新加入市場的國內半導體廠商而言，這或許正是一個磨練提升自身供應鏈管理能力的最好機會。

在四面八方的資金湧入下，中國半導體已經成了全民運動，但仍是要回歸理性看待，蓋晶圓廠是發展半導體最容易的一環，然未來技術、機台設備、原物料、關鍵器件是否真的能充足掌握，才是真正關鍵所在，這些都需要時間檢驗，海水退潮之後，就知道誰在裸泳。