強(qiáng)芯背景下 全球8英寸晶圓市場的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

　　除了投資新的200 mm晶圓工藝，代工廠還必須找到方法來增加200 mm晶圓產(chǎn)能。以下是一些選擇：

　　- 收購一家擁有200 mm晶圓廠的公司。

　　- 建造新的200 mm晶圓廠。

　　- 增加200 mm晶圓產(chǎn)能。

　　- 將客戶從200 mm晶圓轉(zhuǎn)移到300 mm晶圓。

　　- 改建300 mm晶圓廠。

　　走收購路線是一種途徑。多年來，代工廠們通過收購獲得了相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)能，但這是一種成本較高的選擇。“任何擁有一座200 mm晶圓廠且正考慮出售的公司，都會非常重視這筆交易，盡量要求合理的溢價(jià)，”UMC的Ng說。

　　另一種選擇是建設(shè)一座新的200 mm晶圓廠，面臨的挑戰(zhàn)則是制造設(shè)備的投資，以及長遠(yuǎn)的運(yùn)營回報(bào)問題。“如果你打算投資獲得更多的產(chǎn)能，那問題就在于從商業(yè)角度看是否有意義，”Ng說，“很多應(yīng)用正在推動200 mm晶圓的產(chǎn)能增長，成本是非常重要的組成部分。您可以支持產(chǎn)能的增長。但是，如果它不具備成本效益，則無法滿足要求。”

　　除了上述途徑，許多代工廠選擇將一些芯片的制造從200 mm晶圓轉(zhuǎn)移至300 mm晶圓。這種途徑對一些產(chǎn)品有意義，但并不是所有產(chǎn)品都適合。“我們正在努力為200 mm晶圓客戶尋找解決方案，如果綜合考量合適，我們相信會推動客戶的一部分產(chǎn)品轉(zhuǎn)移至300 mm晶圓平臺。”Ng說。

　　對于有些芯片來說，將它們遷移到300 mm晶圓是沒有意義的?！昂芏嗷?00 mm晶圓的應(yīng)用對成本都非常敏感，因此，要做任何改變都將會是一個(gè)挑戰(zhàn)，”他說，“例如，一些功率分立器件應(yīng)該永遠(yuǎn)不會轉(zhuǎn)移至300 mm平臺?！?/p>

　　那么，200 mm晶圓平臺存在這么多的問題，有些廠商甚至開始重新考慮他們的200 mm晶圓廠計(jì)劃。他們甚至在考慮是否要建一座300 mm晶圓廠，這也是一個(gè)非常昂貴的選擇?！叭绻憧紤]的是300 mm晶圓平臺，那你的成本投入將進(jìn)一步增加，” Applied Materials的Mike Rosa說，“那甚至是在你開始考慮你可能需要的技術(shù)的可用性和準(zhǔn)備狀況之前，成本問題就已經(jīng)開始凸顯?！?/p>

　　同時(shí)，代工廠的客戶也面臨著一些挑戰(zhàn)。除了確保其供應(yīng)商具有足夠的能力之外，客戶還必須評估代工廠的運(yùn)營狀況。每家代工廠都各自不同，每家代工廠都提供了各異的制造能力。

　　此外，還不斷有新的廠商參與競爭。去年，SkyWater收購了位于美國明尼蘇達(dá)州布盧明頓的Cypress Semiconductor(賽普拉斯半導(dǎo)體)的200 mm晶圓廠。此前，Cypress位于布盧明頓的晶圓廠便提供代工服務(wù)。

　　通過收購這家晶圓廠，SkyWater轉(zhuǎn)而開始提供代工服務(wù)，將其定位為一家采用CMOS工藝以及生物技術(shù)、硅光子學(xué)、量子計(jì)算和超導(dǎo)技術(shù)的專業(yè)代工廠。

　　SkyWater擁有一座包括0.35 um、90 nm及其他節(jié)點(diǎn)工藝的200 mm晶圓廠?！叭绻憧纯匆恍┐S，他們的產(chǎn)量很高，但他們不喜歡定制化的服務(wù)。定制化服務(wù)，意味著你需要支付很多的成本。而且需要看您的規(guī)模，他們可能不一定會感興趣?！盨kyWater總裁Thomas Sonderman說。

　　“我們有能力在大規(guī)模量產(chǎn)的背境下進(jìn)行開發(fā)。Cypress掌管這種晶圓廠時(shí)擁有的一項(xiàng)能力，便是能夠以較低的產(chǎn)量完成多種產(chǎn)品組合的制造，并且同時(shí)仍具有世界一流的良率，”Sonderman說，“憑借我們的模式，我們可以以極具競爭力的價(jià)格為客戶提供合理的量產(chǎn)規(guī)模。但我們的方式是提供ASIC功能和專業(yè)技術(shù)能力?！?/p>

　　急需：200mm晶圓設(shè)備

　　與此同時(shí)，IDM和代工廠都希望擴(kuò)大它們的200 mm產(chǎn)能。那么哪里能夠購買到200 mm設(shè)備呢?

　　芯片制造商可以從晶圓廠設(shè)備制造商、二手設(shè)備公司、經(jīng)紀(jì)商或通過eBay等在線網(wǎng)站購買二手舊設(shè)備。一些芯片制造商也在公開市場銷售二手設(shè)備。

　　近來，Applied Materials、ASML、KLA-Tencor、Lam Research、TEL及其他設(shè)備制造商已經(jīng)開始制造新的200 mm晶圓設(shè)備。

　　根據(jù)二手設(shè)備供應(yīng)商Surplus Global的數(shù)據(jù)，在2018年初，該行業(yè)需要大約2000臺/套新的或翻新的200 mm機(jī)臺來滿足晶圓廠的需求。而據(jù)Surplus Global稱，在2018年初，市場上只有500臺/套200 mm晶圓平臺可用的機(jī)臺。

　　“我們?nèi)匀幌嘈胚@是真實(shí)的。我們?nèi)匀粫吹?00 mm平臺的設(shè)備需求無法得到滿足，” Surplus Global美洲和歐洲執(zhí)行副總裁Emerald Greig說，“盡管我們也看到了美國和歐洲的需求，但是，是IDM廠商和中國造成了這種設(shè)備缺貨的現(xiàn)狀?！?/p>

　　這個(gè)周期的不同之處在于，2018年下半年200 mm晶圓設(shè)備的需求情況看起來還不確定?！坝捎诘鼐壵我蛩兀覀兛吹较掳肽甑男枨舐杂蟹啪?，” Greig說，“由于200 mm或300 mm設(shè)備安裝的重新評估，我們看到了市場需求的短暫停滯?！?/p>

　　其他人則比較樂觀，“市場需求非常強(qiáng)勁，” Applied Materials的Rosa表示，“在200 mm晶圓平臺，我們有望實(shí)現(xiàn)迄今為止市場表現(xiàn)最強(qiáng)勁的一年?！?/p>

　　無論短期前景如何，200 mm晶圓平臺預(yù)計(jì)將在一段時(shí)間內(nèi)繼續(xù)運(yùn)行，所以晶圓廠必須采購設(shè)備和備件以滿足需求。從供應(yīng)商那里購買200 mm設(shè)備主要考慮——質(zhì)量、信譽(yù)和服務(wù)。即使那樣，從OEM、二手設(shè)備供應(yīng)商還是其他地方購買設(shè)備都面臨挑戰(zhàn)。

　　200 mm晶圓機(jī)臺的供應(yīng)商也不盡相同。它們有些提供新的機(jī)臺，有些則提供翻新的現(xiàn)有機(jī)臺。甚至有些公司銷售不合標(biāo)準(zhǔn)或根本無法工作的系統(tǒng)。

　　“主要有兩類設(shè)備需求。一類為純增加產(chǎn)能的設(shè)備。如果僅是增加產(chǎn)能，就比較簡單直接，”Rosa說，“還有一類是需要新技術(shù)支持的產(chǎn)能提高，這種情況二手設(shè)備市場就無法滿足了?！?/p>

　　與此同時(shí)，晶圓廠機(jī)臺供應(yīng)商Applied Materials公司也在制造新的200 mm設(shè)備，并在各個(gè)細(xì)分市場進(jìn)行翻新。通常其為按訂單生產(chǎn)，交付期從12周到16周不等。

　　在某些情況下，Applied Materials會從頭開始打造新的200 mm設(shè)備?！斑@種情況會提高交貨周期和價(jià)格，”他說，“我們發(fā)現(xiàn)設(shè)備的平均售價(jià)，正接近Applied Materials只有200 mm設(shè)備時(shí)的價(jià)格?！?/p>

　　其他廠商當(dāng)然也看到了該領(lǐng)域的市場增長?！霸诳深A(yù)見的未來，我們預(yù)計(jì)200 mm設(shè)備的業(yè)務(wù)將持續(xù)增長。我們的規(guī)劃期限為2030年，且有跡象表明這個(gè)期限可能會進(jìn)一步向后延長。這就是為什么我們繼續(xù)大力投資使能型技術(shù)、生產(chǎn)力的提高以及陳舊的解決方案，”Lam Research副總裁兼Reliant產(chǎn)品部總經(jīng)理Evan Patton說。

　　盡管Lam Research正在緊跟訂單的增長率，但200 mm設(shè)備的需求實(shí)在旺盛。Patton說：“二手設(shè)備市場上可能缺貨，但Lam Research的產(chǎn)品組合中可不乏200 mm設(shè)備?！?/p>

　　Lam Research正在開發(fā)新的和翻新的200 mm設(shè)備，如蝕刻、沉積和清潔機(jī)臺?！拔覀冋谕顿Y開發(fā)新的設(shè)備，以支持汽車、物聯(lián)網(wǎng)和RF市場的先進(jìn)器件?！彼f。

　　200 mm設(shè)備的熱潮，還能持續(xù)多久仍是個(gè)問號。就現(xiàn)在而言，今年和明年的業(yè)務(wù)看起來都不錯(cuò)。“我們認(rèn)為2019年對于設(shè)備供應(yīng)商和IDM來說又是市場表現(xiàn)強(qiáng)勁的一年。隨著IDM極力擠出新的設(shè)備安裝到他們的制造車間，晶圓廠的市場空間將愈發(fā)趨緊。”TEL高級副總裁兼副總經(jīng)理Kevin Chasey說。

　　“TEL正在推出OEE(整體設(shè)備效率)硬件和軟件升級，旨在改善過去安裝的基礎(chǔ)設(shè)備，”Chasey說，“此外，TEL正在重新發(fā)布升級的設(shè)備平臺，以確保我們的客戶在未來十年及以后，擁有現(xiàn)代化且完整支持的成套設(shè)備?！?/p>

　　TEL提供一系列200 mm系統(tǒng)，如沉積、蝕刻、清潔和Track機(jī)臺等。許多平臺能夠同時(shí)運(yùn)行100 mm/200 mm晶圓基板。

　　雖然200 mm晶圓設(shè)備需求看起來很穩(wěn)健，但供應(yīng)商仍需要密切關(guān)注可能影響訂單率的情況?！耙?yàn)?00 mm晶圓預(yù)計(jì)將持續(xù)增長到2021年，我們預(yù)計(jì)未來幾年200 mm晶圓產(chǎn)能需求將保持增長。”KLA-Tencor成熟服務(wù)、系統(tǒng)和改善部門營銷高級總監(jiān)Ian O'Leary說。

　　“最終200 mm晶圓的一些需求驅(qū)動因素，可能會逐漸轉(zhuǎn)向300 mm晶圓和前沿先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)，” O'Leary說，“一個(gè)例子就是對各種廣泛的汽車芯片的需求迅速增長，覆蓋從低端到高端的應(yīng)用。對于汽車芯片，受成本分析的控制，從200 mm晶圓到300 mm晶圓的轉(zhuǎn)移速度一直很慢，但我們會繼續(xù)密切關(guān)注這些趨勢，以便我們的業(yè)務(wù)緊跟市場需求的發(fā)展。”

　　不過，汽車器件制造商需要200 mm晶圓平臺，特別是在缺陷檢測方面。在汽車領(lǐng)域， OEM廠商通常要求芯片零缺陷。

　　通常，器件制造商使用晶圓檢測設(shè)備來檢測缺陷?！霸谄囶I(lǐng)域，許多300 mm晶圓廠需要的機(jī)臺模型，在200 mm晶圓廠也同樣需要?！彼f。

　　為了發(fā)現(xiàn)110 nm工藝中的潛在缺陷，晶圓廠通常需要65 nm的缺陷檢測能力。因此，KLA-Tencor需要構(gòu)建具有300 mm晶圓性能的200 mm晶圓檢測設(shè)備。

　　很顯然，市場對200mm晶圓的需求仍將繼續(xù)。很多芯片在很長一段時(shí)間內(nèi)，都需要200mm工廠中的成熟工藝。然而，仍然有待觀察的是，產(chǎn)業(yè)是否能夠從供應(yīng)鏈中獲得支持。