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

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

　　- 收購(gòu)一家擁有200 mm晶圓廠(chǎng)的公司。

　　- 建造新的200 mm晶圓廠(chǎng)。

　　- 增加200 mm晶圓產(chǎn)能。

　　- 將客戶(hù)從200 mm晶圓轉(zhuǎn)移到300 mm晶圓。

　　- 改建300 mm晶圓廠(chǎng)。

　　走收購(gòu)路線(xiàn)是一種途徑。多年來(lái)，代工廠(chǎng)們通過(guò)收購(gòu)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?！叭魏螕碛幸蛔?00 mm晶圓廠(chǎng)且正考慮出售的公司，都會(huì)非常重視這筆交易，盡量要求合理的溢價(jià)，”UMC的Ng說(shuō)。

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

　　除了上述途徑，許多代工廠(chǎng)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(duì)一些產(chǎn)品有意義，但并不是所有產(chǎn)品都適合?！拔覀冋谂?00 mm晶圓客戶(hù)尋找解決方案，如果綜合考量合適，我們相信會(huì)推動(dòng)客戶(hù)的一部分產(chǎn)品轉(zhuǎn)移至300 mm晶圓平臺(tái)?！盢g說(shuō)。

　　對(duì)于有些芯片來(lái)說(shuō)，將它們遷移到300 mm晶圓是沒(méi)有意義的。“很多基于200 mm晶圓的應(yīng)用對(duì)成本都非常敏感，因此，要做任何改變都將會(huì)是一個(gè)挑戰(zhàn)，”他說(shuō)，“例如，一些功率分立器件應(yīng)該永遠(yuǎn)不會(huì)轉(zhuǎn)移至300 mm平臺(tái)?！?/p>

　　那么，200 mm晶圓平臺(tái)存在這么多的問(wèn)題，有些廠(chǎng)商甚至開(kāi)始重新考慮他們的200 mm晶圓廠(chǎng)計(jì)劃。他們甚至在考慮是否要建一座300 mm晶圓廠(chǎng)，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(tái)，那你的成本投入將進(jìn)一步增加，” Applied Materials的Mike Rosa說(shuō)，“那甚至是在你開(kāi)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(wèn)題就已經(jīng)開(kāi)始凸顯?！?/p>

　　同時(shí)，代工廠(chǎng)的客戶(hù)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(hù)還必須評(píng)估代工廠(chǎng)的運(yùn)營(yíng)狀況。每家代工廠(chǎng)都各自不同，每家代工廠(chǎng)都提供了各異的制造能力。

　　此外，還不斷有新的廠(chǎng)商參與競(jìng)爭(zhēng)。去年，SkyWater收購(gòu)了位于美國(guó)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(chǎng)。此前，Cypress位于布盧明頓的晶圓廠(chǎng)便提供代工服務(wù)。

　　通過(guò)收購(gòu)這家晶圓廠(chǎng)，SkyWater轉(zhuǎn)而開(kāi)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(zhuān)業(yè)代工廠(chǎng)。

　　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(chǎng)?！叭绻憧纯匆恍┐S(chǎng)，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(huì)感興趣?！盨kyWater總裁Thomas Sonderman說(shuō)。

　　“我們有能力在大規(guī)模量產(chǎn)的背境下進(jìn)行開(kāi)發(fā)。Cypress掌管這種晶圓廠(chǎng)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(shuō)，“憑借我們的模式，我們可以以極具競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格為客戶(hù)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(zhuān)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(chǎng)都希望擴(kuò)大它們的200 mm產(chǎn)能。那么哪里能夠購(gòu)買(mǎi)到200 mm設(shè)備呢?

　　芯片制造商可以從晶圓廠(chǎng)設(shè)備制造商、二手設(shè)備公司、經(jīng)紀(jì)商或通過(guò)eBay等在線(xiàn)網(wǎng)站購(gòu)買(mǎi)二手舊設(shè)備。一些芯片制造商也在公開(kāi)市場(chǎng)銷(xiāo)售二手設(shè)備。

　　近來(lái)，Applied Materials、ASML、KLA-Tencor、Lam Research、TEL及其他設(shè)備制造商已經(jīng)開(kāi)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(tái)/套新的或翻新的200 mm機(jī)臺(tái)來(lái)滿(mǎn)足晶圓廠(chǎng)的需求。而據(jù)Surplus Global稱(chēng)，在2018年初，市場(chǎng)上只有500臺(tái)/套200 mm晶圓平臺(tái)可用的機(jī)臺(tái)。

　　“我們?nèi)匀幌嘈胚@是真實(shí)的。我們?nèi)匀粫?huì)看到200 mm平臺(tái)的設(shè)備需求無(wú)法得到滿(mǎn)足，” Surplus Global美洲和歐洲執(zhí)行副總裁Emerald Greig說(shuō)，“盡管我們也看到了美國(guó)和歐洲的需求，但是，是IDM廠(chǎng)商和中國(guó)造成了這種設(shè)備缺貨的現(xiàn)狀。”

　　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(lái)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(shuō)，“由于200 mm或300 mm設(shè)備安裝的重新評(píng)估，我們看到了市場(chǎng)需求的短暫停滯?！?/p>

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

　　無(wú)論短期前景如何，200 mm晶圓平臺(tái)預(yù)計(jì)將在一段時(shí)間內(nèi)繼續(xù)運(yùn)行，所以晶圓廠(chǎng)必須采購(gòu)設(shè)備和備件以滿(mǎn)足需求。從供應(yīng)商那里購(gòu)買(mǎi)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(gòu)買(mǎi)設(shè)備都面臨挑戰(zhàn)。

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

　　“主要有兩類(lèi)設(shè)備需求。一類(lèi)為純?cè)黾赢a(chǎn)能的設(shè)備。如果僅是增加產(chǎn)能，就比較簡(jiǎn)單直接，”Rosa說(shuō)，“還有一類(lèi)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(chǎng)就無(wú)法滿(mǎn)足了。”

　　與此同時(shí)，晶圓廠(chǎng)機(jī)臺(tái)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(chǎng)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(huì)從頭開(kāi)始打造新的200 mm設(shè)備?！斑@種情況會(huì)提高交貨周期和價(jià)格，”他說(shuō)，“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。”

　　其他廠(chǎng)商當(dāng)然也看到了該領(lǐng)域的市場(chǎng)增長(zhǎng)。“在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，我們預(yù)計(jì)200 mm設(shè)備的業(yè)務(wù)將持續(xù)增長(zhǎng)。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(huì)進(jìn)一步向后延長(zhǎng)。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(shuō)。

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

　　Lam Research正在開(kāi)發(fā)新的和翻新的200 mm設(shè)備，如蝕刻、沉積和清潔機(jī)臺(tái)。“我們正在投資開(kāi)發(fā)新的設(shè)備，以支持汽車(chē)、物聯(lián)網(wǎng)和RF市場(chǎng)的先進(jìn)器件。”他說(shuō)。

　　200 mm設(shè)備的熱潮，還能持續(xù)多久仍是個(gè)問(wèn)號(hào)。就現(xiàn)在而言，今年和明年的業(yè)務(wù)看起來(lái)都不錯(cuò)。“我們認(rèn)為2019年對(duì)于設(shè)備供應(yīng)商和IDM來(lái)說(shuō)又是市場(chǎng)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(chē)間，晶圓廠(chǎng)的市場(chǎng)空間將愈發(fā)趨緊。”TEL高級(jí)副總裁兼副總經(jīng)理Kevin Chasey說(shuō)。

　　“TEL正在推出OEE(整體設(shè)備效率)硬件和軟件升級(jí)，旨在改善過(guò)去安裝的基礎(chǔ)設(shè)備，”Chasey說(shuō)，“此外，TEL正在重新發(fā)布升級(jí)的設(shè)備平臺(tái)，以確保我們的客戶(hù)在未來(lái)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(tái)等。許多平臺(tái)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(lái)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。“因?yàn)?00 mm晶圓預(yù)計(jì)將持續(xù)增長(zhǎng)到2021年，我們預(yù)計(jì)未來(lái)幾年200 mm晶圓產(chǎn)能需求將保持增長(zhǎng)?！盞LA-Tencor成熟服務(wù)、系統(tǒng)和改善部門(mén)營(yíng)銷(xiāo)高級(jí)總監(jiān)Ian O'Leary說(shuō)。

　　“最終200 mm晶圓的一些需求驅(qū)動(dòng)因素，可能會(huì)逐漸轉(zhuǎn)向300 mm晶圓和前沿先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)，” O'Leary說(shuō)，“一個(gè)例子就是對(duì)各種廣泛的汽車(chē)芯片的需求迅速增長(zhǎng)，覆蓋從低端到高端的應(yīng)用。對(duì)于汽車(chē)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(huì)繼續(xù)密切關(guān)注這些趨勢(shì)，以便我們的業(yè)務(wù)緊跟市場(chǎng)需求的發(fā)展?！?/p>

　　不過(guò)，汽車(chē)器件制造商需要200 mm晶圓平臺(tái)，特別是在缺陷檢測(cè)方面。在汽車(chē)領(lǐng)域， OEM廠(chǎng)商通常要求芯片零缺陷。

　　通常，器件制造商使用晶圓檢測(cè)設(shè)備來(lái)檢測(cè)缺陷?！霸谄?chē)領(lǐng)域，許多300 mm晶圓廠(chǎng)需要的機(jī)臺(tái)模型，在200 mm晶圓廠(chǎng)也同樣需要?！彼f(shuō)。

　　為了發(fā)現(xiàn)110 nm工藝中的潛在缺陷，晶圓廠(chǎng)通常需要65 nm的缺陷檢測(cè)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(cè)設(shè)備。

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