意法半導體是怎樣煉成巨頭的?

歐洲是世界半導體的重要一極，ST（意法半導體）、英飛凌、恩智浦（NXP）被稱為歐洲半導體的三駕馬車，也是全球知名的半導體巨頭。ST 的特點是不像歐洲其他兩家巨頭——英飛凌和恩智浦出身名門*1、自帶一定的應用市場，ST 要靠自己找市場、摸爬滾打，以解決生存和發展問題。

據市場研究機構Garnter 數據，ST 2022 年營收158.4億美元，年增長率為25.6%，是歐洲最大、世界第11大半導體公司。大浪淘沙、洗牌無數的半導體行業，ST是如何顯露出真金本色，成為歐洲乃至世界半導體巨頭的？又是如何布局未來的？

表 2022年前20大半導體公司（來源：Gartner）

1 傳奇人物締造了ST，開創市場聯盟方式

1987 年，兩家歷史悠久的半導體公司*2 ——意大利SGS 微電子和法國Thomson 半導體分部，因志同道合而決定聯姻，至此，一家歐洲獨立芯片廠商——SGSTHOMSONMicroelectronics（ 注：1998 年5 月更名為STMicroelectronics, 簡稱ST，意法半導體有限公司）由此誕生。

相比同時代誕生在美國的芯片公司，歐洲的營商環境要差很多。出生在意大利西西里島的公司第一位總裁兼CEO 是一位傳奇人物，不僅締造了歐洲半導體三駕馬車之一——意法半導體，還開創性地通過市場聯盟方式實現了商業創新。

意法半導體之父Pasquale Pistorio （圖源：網絡）

Pasquale Pistorio 在上世紀70 年代被當時最前沿的科技公司之一摩托羅拉選為半導體事業部副總裁（VP），這是那個時期摩托羅拉公司董事會選出的第一位非美國本土的VP。1980 年，Pasquale Pistorio 應召回到意大利，接手虧損嚴重的意大利SGS 公司。那時，恐怖組織意大利“紅色旅”猖獗，尤其對政商界人士綁架事件頻發。

7 年后的1987 年，Pasquale Pistorio 促成了當時被一致唱衰的SGS 公司和法國Thomson 半導體的合并，這也是他最引以自豪的職業高光時刻。從那之后，他將瀕臨破產的企業帶入2002 年全球第三大半導體廠商，僅僅用了15 年時間！

Pasquale Pistorio 認為，半導體工藝不斷向更小的幾何尺寸邁進，給用戶提供了更多應用的機會。ST 獲得成功的關鍵是：幫助用戶的產品取得成功。這需要與用戶密切合作，充分了解用戶對未來產品的看法。因此開創了市場聯盟模式。

當我們回看歷史時，Nokia、HP、Dell、Seagate 等都曾是熠熠生輝的高科技頭部品牌，ST 與這些公司結成市場聯盟，生產用于手機、打印機、電腦以及硬盤等產品的芯片，通過雙贏戰略使公司得以快速發展。

不僅如此，這位傳奇人物也重視亞洲市場。在上世紀90 年代，隨著亞洲經濟的起飛，ST 在亞洲建立前、后端生產基地，以貼近用戶的方式，完成了國際化布局。例如，ST 在新加坡就興建了多座晶圓工廠，并在馬來西亞、菲律賓等地建有后端封測工廠。1994 年，ST 在深圳福田設立了中國第一家封裝測試廠。事實上，早在1984 年，ST 早已作為首批在中國設立營業機構的國際半導體公司之一，在中國設立辦事處并運營多年。

在Pistorio 先生的努力下，21 世紀之交，在新科技崛起與互聯網泡沫破滅交織的達爾文時刻，ST 穩扎穩打地建立了IDM 集（集成芯片制造商）模式，集芯片設計、芯片制造、芯片封裝和測試等多個產業鏈環節于一身，躋身世界最大的半導體公司之列。

2 一度跌入低谷

2005 年，ST 之父Pistorio 先生宣布退休。此后，公司在發展道路上出現了一些波折。

先是在存儲器市場折戟。原本期望與Hynix（海力士）半導體合作獲得相關存儲器生產工藝技術，卻因市場波動，不得不剝離存儲器業務，2008 年4 月與Intel 的存儲器業務合并成立存儲器公司Numonyx（恒憶）。但不到2 年時間，2010 年2 月，美光公司收購了Numonyx。

再看看手機基帶市場，2008 年，NXP 無線部門分離，和ST 成立合資公司ST-NXP Wireless；2009 年2 月，ST-NXP Wireless 和愛立信手機研發合并，成立STEricsson（意法- 愛立信），專注基帶芯片及無線產品，希望借助手機應用市場的高速成長實現業務騰飛。但因跟隨Nokia 等功能機的市場策略、堅持塞班（Symbian）系統的誤判，隨著Nokia 手機業務的轟然崩塌，以及在與美國高通、聯發科、韓國三星等的競爭中，專利技術優勢被全額抵消，2013 年3 月以倒閉收場。至此，ST的營收也呈斷崖式下滑，在2013 年前后跌至冰點。

3 靠多重應用，走出低谷

天地雖寬，這條路卻難走！在存儲和手機基帶市場的失利，也是當時很多半導體企業的宿命。一些芯片巨頭也是在此段時期折戟沉沙，退出了存儲和手機基帶市場。

例如，存儲器廠商原來有幾十家，2000 年后形成了由韓國三星、SK 海力士和美國美光三家主導的形勢。在手機基帶芯片市場，許多當年的領導者退出了市場，除了ST 外，還有TI、Broadcom 和Marvell 等也失利，據半導體研究機構TechInsights 的統計，2022 年市場的前三大分別是：高通（60.9%）、聯發科（26.5%）和三星LSI（6.2%）。

所幸的是，ST 實力雄厚，業務橫跨多重電子應用領域，降低了損失風險。

ST 改變了思路，避開了高調熱門且風險高企的領域，把眼光放到智能生活領域的創新。2012 年公司升級標識(logo) 進行了重新設計，原來的菱形風格全面圓角化，并做了顏色加深和立體化處理，使得新標識更具科技感。在“ST”下面還有一句宣傳口號：life.augmented（科技引領智能生活）。ST 希望用其完整、無所不及的生態為用戶提供全棧式服務。

舊logo（左）與新logo

由STM32 和MEMS 等明星產品領銜，ST 汽車和分立器件（ADG）、模擬器件、MEMS和傳感器（AMS），以及微控制器和數字IC（MDG）三大產品部猶如三駕馬車齊頭并進，使ST 股價下降的態勢得以停止，后續隨著產品的逐漸起量，營收也開始逐步回歸。2020 年公司全年凈營收102.2 億美元，首次躋身百億美元俱樂部，重回一線大廠。

2020 年ST 曬出了部分產品的出貨量成績單：

●   傳感器（MEMS 傳感器+ 影像傳感器）190 億+；

●   STM32 MCU 是60 億+；

●   智能電源開關10 億+；

●   由ST 智能電力解決方案驅動的低壓電機10 億+；

●   VIPower 10 億+；

●   飛行時間（ToF）模塊10 億+。

其中，STM32 系列MCU（微控制器）的崛起堪稱業界佳話。而斥資第三代半導體SiC（碳化硅）、GAN（氮化鎵）等制造，是該公司投資未來的亮麗一筆。

4 用arm MCU帶來蝴蝶效應，將STM32播撒大地

“一只蝴蝶在巴西輕拍翅膀，可以導致一個月后德克薩斯州的一場龍卷風?！盨T 是第一家向市場上推出arm Cortex-M 核的MCU 廠商，STM32 也像其logo 中的蝴蝶一樣，為MCU 世界帶來了一場32 位風暴。

STM32的logo

這只蝴蝶是怎樣誕生的呢？時間還要追溯到更早的2004 年10 月，arm公司發布了Cortex-M3核，這是第一個面向嵌入式微控制器的32位內核。此前，arm 的Cortex-A系列內核在手機處理器市場已大獲成功，arm稱其市占率超九成，市場已趨飽和。為了進一步拓展市場，arm把眼光轉向了MCU，欲把其成功的IP 改造后推向嵌入式市場。

在嵌入式領域，8 位MCU在市場如日中天，但此時智能設備興起，處于物聯網時代的初步發展期^*3， 需要更高性能的MCU。

因此， 已有一些領先廠商推出32 位MCU 架構， 例如飛思卡爾（ 注：2015 年被恩智浦收購）等。但ST 還沒有找到合適的32 位架構，因此與arm 一拍即合，第一時間站在了巨人的肩膀上，并于2007 年6月向市場推出了32 位的STM32 系列MCU，從此書寫了一段驕人神話。

●   2007 年，首批樣片STM32F1 誕生；

●   2012 年，STM32 出貨量達到1 億顆；

●   2007 到2013 年，STM32 全球出貨量累計10 億顆；

●   2016 年，STM32 全球出貨量累計20 億顆；

●   2020 年7 月，STM32 全球出貨量累計60 億顆。

●   2023 年3 月，STM32 全球出貨量累計110 億+。

根據市場調研機構Omdia 的報告，2021 年，STM32 在全球通用MCU 市場排名第一。

那么， 當年arm 推出Cortex-M3 核時， 有多家MCU 公司也推出了相關MCU，為何ST 排名一直向上、脫穎而出呢？

ST 中國區微控制器和數字IC 產品部（MDG）總監曹錦東解釋道：①有更多的客戶在用STM32，例如在中國，已有超過10 萬個客戶；而且在現有客戶中，ST 的市場份額也是在提升。②這背后更重要的原因是STM32 一直有新產品推出，推出的背后是一直有持續創新的產品和性能，能夠集成創新外設IP，使產品能夠達到客戶所需要的性能。③更進一步的是加強供應鏈的安全性和堅韌性，確保用戶在過去、今天和未來都有一個很可靠的供應鏈。所以，相信客戶持續信任ST、持續使用ST 的背后是一整套的基礎和信任的存在。

網絡上也報道了ST 在中國市場的部分戰術。再把時間退回到2007 年， 根據市場研究機構iSuppli 公司*4 資料顯示，2007 年中國市場中的10 大MCU 供應商排名中，ST 營收排名第10 位。在2007 年，中國是MCU 最大單一買家，占全球14.5% 份額。因此面對市場格局已經成型的中國MCU市場，對于ST 來說，這場仗并不好打，戰術就顯得尤為重要。

表：2007年中國MCU供應商排名（來源：iSuppli）

恰巧此時MCU 市場缺口，例如在中國，流行的Atmel（注：2016 年被Microchip 收購）MCU 漲價大斷貨，原本8 元人民幣以內的AVR 系列MCU（注：8 位）被炒至幾十塊甚至還買不到貨，這是ST 切入市場的絕佳機會，算是天時。

隨后ST 一鼓作氣，直擊MCU 市場痛點——價格高和資料少。

首先，ST 發布業內首款基于arm Cortex-M3 內核的MCU，在技術路線上可謂劃時代，而且型號多、處理頻率高、I/O 接口多、功能模塊多、開發庫豐富，即使是在早期有bug 的階段，這款產品對很多工程師來說已是夠用。

其次，在保證性能的基礎上，ST 直接把MCU 和開發板的價格打到“骨折”，據一些中國工程師回憶，ST單顆芯片的價格只有其他品牌的幾分之一，其他品牌4位數的開發板，在ST 這里用100 多元的價格就能拿到。因此，STM32 的出現可謂“為有源頭活水來”。

如果用低價取得市場信任是ST 沖入市場的第一把利器，那么抓住工程師群體則是其中的關鍵力量。工程師是MCU 選型的決定性力量，ST 深諳此道，要想抓住ST 市場的未來，就得先抓住工程師和預備工程師（大學生）這一核心群體。

為了這一目標，ST 周密部署，大致可以分下面幾步：

①在工程師活躍網站廣泛撒網：發資料，送板子，贏得一眾好評，一年一度的STM32 全國巡回研討會已舉辦了十多年，這幾年還在電子產品研發與制造重地——深圳舉辦STM32 中國峰會。

②在學生端，和大學合作，在教學端導入ST，開設各類論壇和講座，促進應用普及。

③送開發版，別人一塊開發板要幾十上百元人民幣，ST 直接送。有工程師回憶道：“早些年ST 在廣鋪市場的時候，官方完全在賠本賺吆喝”。

把客戶吸引過來之后，ST 尤其擅長留存轉化。在這方面，ST 走的是價格和服務的“親民”路線，深受國內占大頭的中小企業和初創公司歡迎。有些客戶，甚至連ST 也想不到。例如，共享單車剛興起時，一些單車企業采用了ST 的STM32 等芯片來設計物聯網方案，令ST 獲得了意外驚喜。ST 在2017 年時稱：STM32 的出貨量七成流向中小企業和初創公司，三成流向大客戶。

由于有價格和STM32 生態的優勢，ST 公司也向下撼動了傳統8 位MCU 市場，獲得了原本是8 位MCU市場的份額。

在ST 一頓猛烈攻勢后，技術先行、廣撒網、拓渠道、重服務，使ST MCU 的出貨量蹭蹭上漲。

ST 在Arm MCU 市場上大獲成功，一些公司在打價格戰反擊，ST 下一步還會繼續走低價策略嗎？

ST 執行副總裁、中國區總裁曹志平在2023 年“STM32 中國峰會”上稱，ST 現在更多關注的是價值。公司提供的是一套全方位的服務，而不僅僅只是芯片，即“不止于芯”（more than silicon），還包括軟件、生態系統、功能安全、信息安全、無線連接等，以及各種開發工具，合作伙伴的系統等。

圖 ST在全球的制造布局

5 深入布局新興半導體工藝

ST MCU 等芯片的一大優勢是產能和質量的保證。

在半導體產業的定位中，ST 是一家垂直整合制造商（即IDM）。在半導體行業里，有的公司專注于無工廠模式(fabless)，有的專注于半導體代工(foundry)，還有的專注于封裝測試（OSAT）等。而ST 等芯片巨頭往往采用IDM 模式，涵蓋芯片設計、晶圓制造、封裝和測試、銷售和支持的整條價值鏈。換句話，ST 涵蓋了無工廠模式、前工序（半導體制造）和后工序（封裝測試）等。

因此，ST 在世界各地擁有許多制造基地。前工序制造基地主要分布在四個國家：瑞典、法國、意大利和新加坡。此外，ST 還在意大利、法國、摩洛哥、馬耳他、馬來西亞、中國深圳和菲律賓擁有封裝和測試工廠。這為ST 提供了獨特的優勢，特別是在2020—2022 應對新冠疫情挑戰方面：有時某地會因為疫情而被封鎖，但ST 仍然可以順利地管理自己的生產和供應鏈。ST 擁有豐富的技術組合，并且大部分技術是專有技術。例如，ST 擁有包括BCD 在內的智能功率技術。

實際上，ST 是世界上第一家開發BCD 技術的公司。此外，ST 還提供 STi2GaN 和VIPower，能夠利用專用光學圖像傳感器制造工藝等。

就功率技術而言，ST 提供功率MOSFET、IGBT、碳化硅（SiC） 和氮化鎵（GaN）。此外，ST 還擁有特殊的MEMS技術，以及模擬和混合信號技術。就數字化技術而言，ST 擁有FD-SOI 技術。ST 還可以與代工廠合作，提供FinFET 技術。就閃存技術而言，ST 擁有許多聚焦嵌入式閃存、CMOS 的特殊技術。ST 還擁有射頻CMOS 和BiCMOS 技術，由于這些技術能夠提供特有的防輻射功能，非常適合制造衛星相關的技術產品。就封裝技術而言，ST 能夠非常靈活地提供包括引線框架、層壓板、傳感器模塊、晶圓級等所有技術在內的優選組合。

ST 不僅專注于晶圓技術的研發，也專注于封裝和測試的創新。此外，ST 還與封測代工廠（OSAT）合作，通過封測外包的形式，利用最新的技術持續推動創新，以滿足終端市場，例如智慧出行、電源與能源，以及物聯網& 互聯等市場的需求。

圖 SiC、GaN、Si的性能比較

6 投資未來——第三代半導體SiC制造

21 世紀初，隨著電動汽車、太陽能電池等新能源行業的迅速崛起，半導體材料SiC 因其高溫、高壓、高頻等優異性能成為備受關注的研究熱點。在SiC 器件市場，據Yole 2022 數據，ST 占據了全球37% 的市場份額，成為市場的領導者；其次是英飛凌和Wolfspeed，分別占據了19% 和16% 的份額。

不過，在這個新興領域，成本仍然是制約SiC 產品普及的軟肋，而大規模生產是實現降本的重要方法。為此，SiC 巨頭紛紛行動、跑馬占地，一方面加大自身研發與制造投資；另一方面通過收購、聯合等方式完成制造產業鏈的布局，以搶占市場高地。

ST 也十分重視這樣的契機，計劃在2017—2024 年間把SiC 產能提高9 倍。為此，在這方面的投資與合作非?；钴S。ST 近幾年在SiC 方面的重要收購和聯合如下。

●   2019 年，與Cree 簽署超5 億美元的SiC 晶圓購買合同；

●   2019 年，完成對瑞典SiC 晶圓制造商Norstel 的整體收購，Norstel 生產150mm SiC 裸晶圓和外延晶圓；

●   2022 年10 月，ST 宣布將在意大利卡西西里島的卡塔尼亞建造一座價值7.3 億歐元（約8 億美元）的碳化硅襯底晶圓廠，預計2023 年投產，可提供單晶的SiC 晶棒和外延芯片及芯片制造業務；

●   2022 年12 月，ST 宣布將與Soitec 合作開發SiC襯底制造技術，雙方同意在未來的8 英寸(200mm)SiC襯底制造過程中引入Soitec 的SmartSiC 技術；

●   2023 年6 月，ST 和中國化合物半導體龍頭企業三安光電簽署協議，將在中國重慶建立一個新的8 英寸SiC 器件合資制造廠。新的SiC 制造廠計劃于2025 年第四季度開始生產，預計將于2028 年全面落成。

那么，ST 為何要在SiC 的襯底和晶圓制造上大舉投資？

圖 意大利卡塔尼亞和新加坡工廠外景

ST 執行副總裁、中國區總裁曹志平解釋道，對于像SiC 這樣的新技術，盡可能多地控制整個制造鏈非常重要，包括SiC 襯底、前工序的晶圓制造、后工序的封測以及定制SiC 功率模塊。

ST 已經制定了非常詳細的計劃，包括以下四個方面：

1) 供應鏈垂直整合：2019 年第四季度完成對Norstel AB 公司（注：已更名為 ST SiC AB）的收購；

2) 2020 年第一季度首次內部供應6 英寸（150 mm）襯底；

3) 2021 年第三季度推出首批8 英寸（200 mm）晶圓樣品，預計2024 年前量產；

4) 規劃建設新廠，目標到2024 年實現內部采購比例超40%。

收購Norstel AB 公司，標志著ST 進入了SiC 供應鏈的上游襯底制造。至此，ST 真正擁有了一個完整的制造鏈。

此外，ST 還不斷擴大產能，例如，提高了主要功率器件制造廠意大利卡塔尼亞工廠的產能，新加坡生產線更是增加了1 倍產能，6 英寸升級到8 英寸的項目已在籌備中。ST 的后工序封測廠位于摩洛哥的布庫拉和中國深圳。ST 深圳工廠是ST 的主要的碳化硅封裝設施，ST 最走量的產品大都是在深圳完成封測的。

那么，計劃在2024 將SiC 的內部供應提升至40%以上，這能為ST 帶來什么優勢？

實際上，ST 的經營策略是成為IDM廠商，這意味著，要把控關鍵的差異化技術及其相關工序和工藝。SiC 就符合這種情況。

如今，全球SiC 襯底晶圓市場主要掌握在幾家供應商手里。ST 主要是從一家美國公司和一家日本公司采購6 英寸襯底晶圓。關于內部產能情況，ST 正在卡塔尼亞建設一座總價7.3 億歐元 ( 約8 億美元) 的襯底晶圓廠。ST 既要提高內部供應比例，又要不斷拉低成本。出于這個考慮，ST 準備把生產線升級到8 英寸(200 mm)晶圓。

在新技術投入方面，在未來幾年里，ST 將在產前測試合格后啟用 SmartSiC 技術。目前，SiC 襯底是從單晶SiC 晶棒上切割下來的圓片，這種方法的缺點是單晶SiC 晶棒很薄，只能獲得數量有限的芯片，成本居高不下。通過SmartSiC 制造工藝，ST 可以從晶棒上切下一層SiC，然后將它粘合到更容易獲得、更容易生產的多晶碳化硅襯底上。換句話，這個工藝是在多晶碳化硅襯底上摻雜單晶碳化硅層。單晶硅的優點是電阻率較低，性能更好。因此，SmartSiC 制造工藝降低了總體成本，并且會帶來性能提升。

7 保護環境，追求可持續卓越

ST 是世界上第一個認識到環境責任重要性的國際半導體公司之一。早在上世紀90 年代就開始公司的環境責任行動。此后，在環境問題上取得了令人矚目的進步。

2023 年5 月，ST 發布了2023 年可持續發展報告，詳細介紹了2022 年其在可持續發展方面取得的成績、策略和目前在執行的計劃。其中指出，公司2027 年有望成為首個實現碳中和的半導體公司，全球可再生能源發電購電量占比從2021 年的51% 增至2022 年的62%。2022 年，77% 的新產品被評定為負責任產品（2021年為 69%）。

報告指出，基于在諸多領域的出色表現，ST 再次榮登多個企業ESG( 環境、社會、企業治理) 排行榜，入選多個可持續發指數，并通過多項國際認證，其中包括道瓊斯可持續發展全球指數和歐洲指數、EuroNext VIGEO Europe 120、富時羅素社會責任指數（FTSE4Good）、ISS ESG 企業評級和 MSCI。ST 2022 年ESG 主要成果與進展如下。

創造可持續發展的技術方面：

●   77% 的新產品被評定為負責任產品（負責任采購、生態設計、先進的EHS 制造標準、負責任產品應用）（2021 年為69%）。

●   負責任產品營收貢獻率為23%（2021 年為 20%）?？沙掷m發展的方式方面，ST 有望在 2027 年實現碳中和，在繼續擴大產能的同時，在 2022 年進一步減少了環境足跡，取得了以下成就：

●   自2018 年以來，溫室氣體范圍1 和范圍2 的排放量絕對值減少了 40%（2021 年減少了 34%）。

●   可再生能源發電購電量增至62%（2021 年為51%）。

●   95% 的公司廢物被再利用、回收或再循環（2021年為 90%），提前實現2025 年的目標。

8 與客戶一起塑造明天

今天，智慧出行、5G& 物聯網、電源& 能源技術正在全面巔峰人們的生活方式。作為半導體技術的創新者，MCU 的重要廠商，第三代半導體技術的先驅，ST正攜手全球5 萬多名員工/9000 名研發人員，及20 萬+客戶與合作伙伴，專注于重塑工業和社會的面貌，不斷創新，支持世界的可持續發展。

注釋

*1：英飛凌和恩智浦分別于1999年和2006年從母公司西門子和飛利浦公司獨立出來。

*2：ST合并成立之前，兩家公司均是創立已久的半導體公司，最早可追溯到1957年，并進行了多次并購。

● SGS Microelettronica從前名為SGS-ATES (Aquila TubiE Semiconduttori)，通過Aziende Tecnicaed Elettronica del Sud(于1963年創立)與Società Generale Semiconduttori(于1957年由Adriano Olivetti創立)于1972年的合并組成。

● Thomson Semiconducteurs通過以下公司的合并，于1982年組成﹕

◇   法國電子公司湯姆遜的半導體機構

◇   由某些德州儀器的創辦人于1969年創立的美國公司Mostek

◇   Sile，于1977年創立

◇   Eurotechnique，于1979年在法國隆河口省Rousset創立，是法國公司圣戈班與美國國家半導體的合資公司

◇   EFCIS，于1977年創立

◇   SESCOSEM，于1969年創立

*3：物聯網時代相關簡史如下。

● 初步發展期（2005—2008）

◇   2007年: 第一部iPhone手機出現，它為公眾提供了一種與世界和連網設備互動的全新方式。

◇   2008年：第一屆國際物聯網大會在瑞士蘇黎世舉行。正是這一年，物聯網設備數量首次超過了地球上人口的數量。

● 高速發展期（2009—至今）

◇   2009年1月，美國政府將新能源和物聯網確認為美國國家戰略。

◇   2010年：中國政府將物聯網列為關鍵技術，并宣布物聯網是其長期發展計劃的一部分。

*4：iSupplli 2010年被IHS收購，2021年標普全球收購IHSMarkit。

（以上*注來源：網絡）

（本文來源于EEPW 2023年9月期）