중국 웨이퍼 공장 현황 - 2023년:

1.44곳 준공
2.22곳 건설중
3.10곳 건설 계획

 

2023년에는 중국의 웨이퍼 파운드리 환경에 몇 가지 변화가 있을 것입니다. 8월 7일, 화홍사는 과학기술혁신위원회에 공식 등재됐고, 2년 전 A로 복귀한 SMIC와 5월 회의를 통과한 크리스탈 인테그레이션 등 중국 본토의 3대 웨이퍼 파운드리 대기업이 과학기술혁신위원회에 모였다. 또한 SMIC와 밀접한 관련이 있는 SMIC도 수익성이 없는 형태로 STAR Market에 상장되었습니다. 전반적으로 본토 웨이퍼 파운드리의 강점이 증가하고 있습니다.

 

트렌드포스(TrendForce)의 최근 조사에 따르면, 올해는 지속적인 경제 상황과 재고 문제, 단기 자재 충족 후 자동차 및 산업 제어의 점진적인 재고 축적으로 인해 수요가 둔화되고 팹리스 및 기타 IDM의 재고 소진이 심각하게 억제되었습니다. 2024년에는 경기 환경이 좋지 않을 것으로 예상됨에 따라 전체 웨이퍼 파운드리 설비 가동률은 회복하기 어려울 것으로 예상됩니다.

 

본토 웨이퍼 공장에 미치는 영향은 작지 않지만 국내 대체품의 도움으로 손실이 줄었습니다. 트렌드포스 통계에 따르면 2023~2027년 전 세계 웨이퍼 파운드리 생산능력 비율은 성숙공정(28나노 이상)과 첨단공정(16나노 이하)의 비율로 약 7:3으로 유지될 것으로 예상된다. 중국 본토는 현지화 생산 촉진을 위한 정책 및 보조금으로 인해 확장 진행이 가장 긍정적이며 중국 본토의 성숙 공정 생산 능력 비율은 올해 29%에서 2027년 33%로 증가할 것으로 추정되며 그 중 SMIC, HuaHong Group 및 Nexchip이 생산 확대에 가장 적극적입니다.

 

다음은 중국 본토의 기존 웨이퍼 팹을 살펴보고 이 기사에서는 중국 본토 웨이퍼 팹의 생산 능력, 지사 위치 및 공정 상황 분석에 중점을 둔 다음 웨이퍼 파운드리의 향후 발전을 기대합니다.

 

중국 본토의 웨이퍼 팹 현황: 44개 완공, 22개 건설 중, 10개 계획

 

Global Semiconductor Observation의 불완전한 통계에 따르면 중단된 7개의 웨이퍼 팹 외에도 현재 본토에는 12인치 웨이퍼 팹 25개, 6인치 팹 4개, 8인치 웨이퍼 팹/생산 라인 15개를 포함하여 44개의 웨이퍼 팹이 있습니다. 또한 15개의 12인치 팹과 8개의 8인치 팹을 포함하여 22개의 웨이퍼 팹이 건설 중입니다. 앞으로 SMIC, Jinghe Integration, Hefei Changxin, Silan Micro 등을 포함한 제조업체도 12인치 팹 9개와 8인치 웨이퍼 팹 1개를 포함하여 10개의 웨이퍼 팹을 건설할 계획입니다. 콘티넨탈은 2024년 말까지 32개의 대규모 웨이퍼 팹을 건설할 예정이며, 모두 성숙한 공정에 투입될 예정이다.

 

본토의 웨이퍼 공장 분할의 관점에서 보면 양쯔강 삼각주 지역은 웨이퍼 공장이 거의 절반을 차지하여 가장 많습니다. 지방의 관점에서 상하이, 우시, 베이징, 허페이, 청두, 심천 및 기타 지역에는 더 많은 웨이퍼 공장이 있습니다.

 

통계에 따르면 현재 중국 본토에서 총 31개의 12인치 웨이퍼 팹(건설 중인 고정 생산 능력의 12인치 웨이퍼 팹 포함)이 생산 중이며 월 총 생산 능력은 약 118만 9,000개로 계획된 월 총 생산 능력 217만 개에 비해 이러한 웨이퍼 팹의 용량 적재율은 약 54.48%에 불과하며 여전히 확장 여지가 많습니다.

 

현재 진행 중인 건설 및 향후 계획과 함께 향후 5년 동안 중국 본토에 24개의 새로운 12인치 웨이퍼 팹이 추가될 것으로 예상되며, 월간 생산 능력은 222만 3,000개로 계획되어 있습니다. 2026년 말까지 중국 본토 12인치 웨이퍼 팹의 월 총 생산 능력은 414만 개를 초과하여 현재 용량 적재율에 비해 248.19% 증가할 것입니다.

 

(1) 웨이퍼 크기 : 주류는 12 인치, 함께 개발 된 8 인치

 

무어의 법칙에 의해 주도되고 동시에 생산 비용의 감소와 기술 발전 속도에 따라 칩 웨이퍼 크기가 6인치에서 8인치, 12인치로 진화했으며 물론 업계에서도 "2011-2015년에 18인치 시대로" 논쟁이 등장했으며 18인치가 현실화되지 않은 이유에 대해서도 이 단락에 설명되어 있습니다. 대체로 비용과 성능 면에서 12인치가 이 세대의 상황에 가장 적합한 웨이퍼 크기인 반면 8인치는 현재 여전히 그 자리를 차지하고 있으며 6인치는 점차 감소하고 있습니다.

 

12인치 팹은 2000년 이후 꾸준히 성장해 2008년에는 8인치 팹을 넘어섰고, 그 이후 둘 사이의 격차는 더 벌어졌다.

 

12인치 웨이퍼 영역 뒤에는 비용 절감과 성능 향상의 이중층 추가가 있습니다. 현실을 기준으로 12인치 웨이퍼의 생산 비용은 8인치 웨이퍼의 비용보다 약 50% 높지만 칩 출력은 8인치 웨이퍼의 거의 3배이며 각 칩에 할당하면 비용이 약 30% 절감됩니다. 앞으로는 공정 기술의 향상과 수율 향상으로 12인치 웨이퍼의 원가가 더욱 낮아질 것으로 기대된다.

 

12인치와 8인치 다운스트림 엔드 애플리케이션을 비교하면 12인치 웨이퍼가 매우 다재다능하다는 것이 분명합니다. 위의 표에서 알 수 있듯이 첨단 공정은 주로 12인치 웨이퍼 팹에서 생산되며, 이는 용량 확장의 주류가 된 이유 중 하나입니다. 그 중 12인치 성숙 공정의 다운스트림 적용에서 적용 범위가 뚜렷한 확장 추세를 보인다는 점은 주목할 가치가 있습니다.

 

8인치 웨이퍼의 수는 12인치 공장보다 훨씬 적지만 그 존재감은 약하지 않습니다. SEMI(국제반도체협회) 자료에 따르면 중국 본토는 8인치 웨이퍼의 급속한 발전을 유지해 왔으며 2026년까지 중국의 8인치 웨이퍼 점유율은 22%로 증가할 것으로 예상되며, 월 생산 능력은 월 170만 개로 세계 1위를 차지할 것으로 예상됩니다.

 

2017년 이후 8인치 웨이퍼의 공급이 부족했던 경우가 여러 번 있었습니다. 본토 입장에서는 2025년 말까지 화홍그룹, 시넨통합, 실란마이크로일렉트로닉스, 옌둥마이크로일렉트로닉스, 지타반도체, 셀렉스, 중커징신, 화웨이전자, 하이첸반도체 등 기업이 총 9개의 새로운 8인치 웨이퍼 공장을 건설할 예정이다.

 

6인치 생산 라인의 경우 감소 추세가 더 분명하며 향후 공장 확장에서 6인치 생산 라인의 흔적이 없습니다. 감소 추세는 로직 프로세스 생산 라인이 6인치에서 8인치 또는 12인치로 점진적으로 전환되는 데 반영됩니다. 현재 중국 본토에는 500인치 웨이퍼를 제조할 수 있는 6개 이상의 제조업체가 있으며 기술 임계값이 상대적으로 낮고 가격 이점이 사라졌습니다. 그리고 원래 6인치 웨이퍼를 사용했던 현재의 다운스트림 애플리케이션은 점차 8인치 웨이퍼로 커버되고 있습니다. 범용 칩 측면에서는 교체되는 6인치 웨이퍼의 운명이 정해져 있습니다. 탄화규소, 질화갈륨 등 3세대 반도체 소재는 여전히 큰 시장을 차지하고 있다. 예를 들어, SiC 기판은 여전히 4인치에서 천천히 이동하는 과정에 있습니다., 6인치 8인치.

 

글로벌 반도체 관찰의 불완전한 통계에 따르면 중국 본토의 주요 6인치 웨이퍼 공장은 월 230,000개의 생산 능력을 갖춘 China Resources Micro Wuxi Wafer Factory No. 1과 월 150,000개의 생산 능력을 갖춘 Generalized Microelectronics Sichuan Factory입니다. Yingrui Semiconductor Yancheng 공장, 월 25,000개; Xinrui Electronics Xinxiang 공장, 월 20,000개.

 

"18인치 웨이퍼"는 항상 미래를 위한 해답으로 여겨져 왔습니다. 2008년 인텔은 삼성 및 TSMC와 협력 계약을 맺고 2012년에 450mm 칩 웨이퍼 생산을 시작했다고 발표했습니다. 그러나 2014년 인텔과 TSMC는 "하고 싶지 않다, 할 수 없다"고 말했고, 산업 체인의 업스트림과 다운스트림도 이를 반영하여 문제가 중단되었습니다. 개발의 가장 간단한 이유는 12인치 웨이퍼가 현재 산업의 요구를 완전히 충족시킬 수 있고 미래에 18인치 웨이퍼가 필요할 수 있다는 것은 부인할 수 없지만 비용(R&D 비용 1,000억 달러 이상) 또는 수율 때문인지 산업 체인의 업스트림 및 다운스트림, 특히 장비 공급업체(장비가 근본적으로 재설계됨)는 이를 충족할 준비가 되어 있지 않습니다.

 

(2) 공정: 본토 웨이퍼는 성숙한 공정에 중점을 두고 특성 공정이 강조됩니다.

 

공정 고도화를 위한 제품의 요구 사항에 따라 반도체 공정은 특성 공정과 논리 공정으로 나눌 수 있으며, 그 중 논리 공정은 성숙 공정(28nm 이상)과 고급 공정(노드는 28nm 미만, 현재 주로 16/14nm 이하)으로 나뉩니다. TrendForce의 이전 통계에 따르면 특수 공예 제품의 시장 점유율은 약 40%, 로직 기술의 비율은 약 60%입니다.

 

제조 공정의 관점에서 볼 때 첨단 공정 기술과 높은 자본 지출의 딜레마로 인해 현재 플레이어는 주로 Intel, TSMC 및 Samsung을 포함합니다. 올해 삼성과 TSMC는 3나노 공정의 양산이 현재 가장 앞선 노드가 되었다고 잇달아 발표했다. 본토의 관점에서 웨이퍼 산업은 늦게 시작되었으며 장비 및 재료 및 기타 관련 요인의 영향으로 인해 국제 정세에 겹쳐져 현재 중국 본토의 대부분의 웨이퍼 공장은 성숙한 공정(즉, 성숙한 공정)과 특성 공정에 중점을 둡니다.

 

그림 3에서 볼 수 있듯이 전체 칩 시장의 관점에서 볼 때, 롱테일 시장은 고급 공정이 필요한 성숙한 공정의 디지털 로직 부분 외에도 소비자 및 산업 시장을 모두 포괄하는 성숙한 공정으로 덮여 있으며 단기 주기 변동에 상대적으로 덜 민감합니다.

 

성숙한 공정을 적극적으로 연구하는 본토 웨이퍼 공장 외에도 TSMC, 삼성, Intel, UMC, GF 등과 같은 많은 대형 제조업체가 지난 2년 동안 성숙한 공정에 반격하기 시작했다는 점은 주목할 가치가 있습니다. UMC는 세계 최초로 첨단 공정 개발을 포기한다고 발표한 파운드리이며, 2018년부터 UMC는 28nm 이상의 공정에 중점을 두고 회사의 투자 수익률을 개선하는 데 전략적으로 집중해 왔기 때문에 성숙한 생산 능력에 대한 UMC의 베팅은 전례가 없는 일입니다.

 

트렌드포스 데이터에 따르면 2021~2024년 글로벌 웨이퍼 파운드리 용량의 연평균 성장률은 11%에 달할 것이며, 그 중 28nm 생산 능력은 2024년에 2022년의 1.3배에 달할 것으로 예상되며, 이는 성숙한 공정 확장을 위한 가장 활발한 공정 노드이며, 더 많은 특수 공정 응용 분야가 28nm로 이동하고 28nm(포함) 이상의 글로벌 성숙 공정 용량은 2021~2024년에 75% 이상의 비율을 안정화할 것으로 예상됩니다. 성숙한 공정 및 특수 공정의 시장 잠재력과 중요성을 보여줍니다.

 

트렌드포스는 28나노 이상의 공정 확장에 힘입어 2027년까지 성숙한 공정 용량이 상위 10개 파운드리 용량의 70% 미만을 차지할 것으로 예상합니다. 중국 본토는 2027년까지 성숙한 공정 용량의 33%를 차지할 것으로 예상되며 지속적인 상향 조정 가능성이 있습니다. 일본의 적극적인 반도체 회복 지원과 외국 기업의 공장 설립에 대한 보조금이 첨단 공정 능력의 3%를 차지할 수 있는 기회를 가지고 있다는 점에 주목할 필요가 있습니다.

 

한편으로는 성숙한 공정에 대한 국제 제조업체의 반격으로 인해 주문 폭주가 발생했으며, 산업 체인의 관점에서 볼 때 업계의 과잉 생산을 유발할 수도 있습니다. 성숙한 공정의 광범위한 적용과 무어의 법칙의 한계에 가까운 고급 공정의 연구 개발 외에도 시장 자체로 돌아가는 법칙도 보아야 합니다. 현재 사이클의 하향 추세에서 자동차 전자 및 산업 제어는 뜨겁고 수요의 80%가 성숙한 프로세스입니다. 또한 AI 붐이 발생한 이후 본토의 많은 고급 AI 칩과 컴퓨팅 칩은 고급 프로세스를 사용할 수 없기 때문에 설계를 변경하고 단일 고급 프로세스 칩을 여러 성숙한 프로세스 칩으로 교체하여 출하를 보장하는 것에 대해 생각하기 시작했습니다. 이 움직임은 또한 변장된 성숙한 공정 칩의 동기화 배수를 증가시킵니다.

 

다운스트림 응용 시나리오에서 새로운 요구 사항이 지속적으로 등장함에 따라 반도체 제품의 다양성이 계속 증가하고 있습니다. 업계 관계자들은 글로벌 제조업체들이 성숙한 공정에 집중하는 웨이퍼 제조업체를 차지하고 있다고 말했다. 이러한 맥락에서 본토 웨이퍼 팹은 차별화를 창출해야 합니다.

 

결과적으로, 웨이퍼 파운드리의 현재 개발에서 특성 공정에 점차적으로 주목을 받고 있습니다. 고급 논리 공정과 비교하여 특징적인 공정은 신소재의 R&D, 혁신 및 적용(SiC 및 GaN이 현재 핫스팟임), 새로운 구조 및 새로운 장치에 중점을 두고 특징적인 IP 사용자 정의 기능과 기술 범주의 다양성을 강조하는 반도체 웨이퍼 제조 공정입니다.

 

독특한 공예 제품의 범위가 있으며 자체 시장 포지셔닝 및 개발 동향으로 독특한 클러스터 이점을 형성할 수 있습니다. 여기에는 주로 임베디드/독립형 비휘발성 메모리, 전력 장치, 아날로그 및 전력 관리, 센서 및 기타 프로세스 플랫폼이 포함됩니다.

 

제품 기능 및 성능에 대한 시장의 차별화된 요구를 충족시키기 위해 이들 기업은 웨이퍼 제조 공정 기술을 지속적으로 개발 및 혁신하고 차별화된 제조 공정을 형성하기 위해 진화하고 있습니다. 예를 들어, Hua Hong Semiconductor의 특징적인 프로세스에는 전력 관리, RF, 전력 장치 및 기타 플랫폼, 특히 전력 장치의 웨이퍼 파운드리가 포함됩니다. 씨알마이크로의 고전압 파워 BCD, 고성능 BCD, 고신뢰성 BCD, 고정밀 시뮬레이션, MEMS, 특성 전력 소자 등 6가지 특징적인 아날로그 웨이퍼 파운드리 공정입니다.

 

주요 웨이퍼 제조 회사는 항상 특성 공정의 개발을 매우 중요하게 생각해 왔으며 TSMC는 특성 공정을 선도하고 GF와 UMC도 성숙한 공정 및 특성 공정에 중점을 두고 있습니다. 앞으로 첨단 기술을 따라잡을 수 있는 사람이 점점 줄어들고 특성 기술로 시장을 놓고 경쟁할 새로운 진입자가 있을 것이라고 예측하는 것은 어렵지 않습니다.

 

파운드리 다운사이클은 언제 끝날까요?

 

장기 시장에 대한 좋은 전망을 바탕으로 세계 주요 웨이퍼 팹은 2021년과 2022년에 2022년 하반기까지 생산량을 12인치 늘리기 위해 경쟁할 것입니다. 이 사이클의 하락 추세가 언제 끝나고 언제 시장이 상승할 것인지가 업계의 가장 큰 관심사가 되었습니다.

 

TrendForce의 최신 보고서에 따르면 재고 문제와 성수기 판매의 영향으로 인해 더 이상 자동차 및 산업용 제어 칩이 부족하지 않습니다. TI와 인피니언 및 기타 대형 제조업체는 가격/주문을 인하하고, IDM 제조업체는 자체 새로운 생산 능력을 보유하고 있으며 기타 5가지 주요 부정적인 영향을 미치고 있으며, 웨이퍼 파운드리 성숙 공정 시장 상황은 좋지 않습니다. 올해 4분기부터 내년 1분기까지 TSMC의 8인치 설비 가동률은 60% 이하로 떨어지고, 같은 기간 UMC와 PSMC는 50%의 방어전을 벌일 것으로 예상된다.

 

대만 및 한국 제조업체와 비교할 때 SMIC와 Huahong Group의 8인치 팹 가동률은 업계 평균보다 빠르게 회복될 것입니다. 2024년에는 8인치 공장의 평균 설비 가동률이 60%에서 70% 정도가 될 것으로 예상되지만, 여전히 과거의 전체 설비 수준으로 돌아가기는 어렵다.

 

지난 2년 동안 자체 산업망의 보안을 강화하기 위해 생산 능력의 국산화 추세가 확산되고 중국 본토의 현지화에 대한 논의가 이전보다 심화되었으며 업스트림 및 다운스트림 산업 체인 간의 협력도 이전보다 더 가까워졌습니다.

 

9월 15일, 2023 세계 컴퓨팅 컨퍼런스에서 화웨이 테크놀로지 유한공사의 부회장 겸 순환 회장인 쉬즈쥔(Xu Zhijun)은 연설에서 자국 제품의 대규모 사용을 촉구하면서 본토에서 생산되는 칩, 서버, PC가 외국과 비교했을 때 여전히 격차가 있지만 사용하지 않으면 이 격차는 항상 존재할 것이며 항상 뒤처질 것이라고 지적했다. 그러나 국산 제품을 대규모로 사용하면 국내 제조업체의 기술 진보와 제품 진보를 끌어 당기고 촉진 한 다음 천천히 선진 수준을 따라 잡을 수 있습니다. 이를 기반으로 전체 컴퓨팅 산업의 진보와 발전, CPU의 발전, 국내 CPU를 기반으로 한 서버의 발전, 그리고 전체 산업의 발전을 견인할 수 있는 것은 대규모의 사용만이 가능하다.

 

팹과 관련하여 Crystal Integration의 회장인 Cai Guozhi는 공개 연설에서 중국 본토의 웨이퍼 팹은 전체 반도체 산업 체인의 개선과 발전을 주도하기 위해 단기간에 고급 공정을 수행할 수 없다는 것을 알면서도 성숙한 공정의 궁극을 달성하는 방법에 대해 생각해야 한다고 지적했습니다.

 

본토의 선진 제조 공정의 돌파구는 중요한 제안이며 현재 국가 생산 방식에 의존할 수밖에 없습니다. 단기적으로는 첨단 공정의 발전이 저해되었지만, 그렇다고 해서 중국 반도체 산업의 성장을 막을 수는 없다. 중국공학원 우한밍(吳漢明) 교수는 "14나노와 7나노 시장에 집중하기보다는 칩 생산 능력을 늘리고 국내 칩 비중을 늘리는 것이 최우선 과제"라고 호소한 바 있다. 7nm에 도전하는 것보다 28nm 이상의 성숙한 공정 기술의 독립적이고 제어 가능한 공정 기술을 실현하는 것이 더 의미가 있습니다. "

 

미래를 위해 세계 주요 웨이퍼 제조업체는 2024년 반도체 산업의 발전에 대해 여전히 낙관적이지만, 일부 웨이퍼 팹의 확장은 주기의 하향 영향으로 인해 연기되었지만 전체 계획은 변경되지 않았으며 업계 전체가 새로운 상승 주기를 준비하고 있습니다. 최근 몇 년 동안 본토는 반도체 공급망의 핵심 장비 및 재료에서 많은 돌파구를 마련했으며 특히 장비의 성숙한 공정 섹션에서 대부분의 링크의 국내 대체품을 형성하여 본토의 새로운 웨이퍼 생산 능력에 대한 견고한 기반을 마련했습니다. 더 강력한 독립 의지 아래 본토 웨이퍼 파운드리는 더 큰 개발 기회를 가져올 것으로 믿어집니다.