強芯背景下 全球8英寸晶圓市場的機遇與挑戰

　　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晶圓產能。

　　- 將客戶從200 mm晶圓轉移到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技術和產能，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，”UMC的Ng說。

　　另一種選擇是建設一座新的200 mm晶圓廠，面臨的挑戰則是制造設備的投資，以及長遠的運營回報問題。“如果你打算投資獲得更多的產能，那問題就在于從商業角度看是否有意義，”Ng說，“很多應用正在推動200 mm晶圓的產能增長，成本是非常重要的組成部分。您可以支持產能的增長。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晶圓轉移至300 mm晶圓。這種途徑對一些產品有意義，但并不是所有產品都適合。“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品轉移至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。“很多基于200 mm晶圓的應用對成本都非常敏感，因此，要做任何改變都將會是一個挑戰，”他說，“例如，一些功率分立器件應該永遠不會轉移至300 mm平臺。”

　　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晶圓廠計劃。他們甚至在考慮是否要建一座300 mm晶圓廠，這也是一個非常昂貴的選擇。“如果你考慮的是300 mm晶圓平臺，那你的成本投入將進一步增加，” Applied Materials的Mike Rosa說，“那甚至是在你開始考慮你可能需要的技術的可用性和準備狀況之前，成本問題就已經開始凸顯。”

　　同時，代工廠的客戶也面臨著一些挑戰。除了確保其供應商具有足夠的能力之外，客戶還必須評估代工廠的運營狀況。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州布盧明頓的Cypress Semiconductor(賽普拉斯半導體)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。

　　通過收購這家晶圓廠，SkyWater轉而開始提供代工服務，將其定位為一家采用CMOS工藝以及生物技術、硅光子學、量子計算和超導技術的專業代工廠。

　　SkyWater擁有一座包括0.35 um、90 nm及其他節點工藝的200 mm晶圓廠。“如果你看看一些代工廠，他們的產量很高，但他們不喜歡定制化的服務。定制化服務，意味著你需要支付很多的成本。而且需要看您的規模，他們可能不一定會感興趣。”SkyWater總裁Thomas Sonderman說。

　　“我們有能力在大規模量產的背境下進行開發。Cypress掌管這種晶圓廠時擁有的一項能力，便是能夠以較低的產量完成多種產品組合的制造，并且同時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格為客戶提供合理的量產規模。但我們的方式是提供ASIC功能和專業技術能力。”

　　急需：200mm晶圓設備

　　與此同時，IDM和代工廠都希望擴大它們的200 mm產能。那么哪里能夠購買到200 mm設備呢?

　　芯片制造商可以從晶圓廠設備制造商、二手設備公司、經紀商或通過eBay等在線網站購買二手舊設備。一些芯片制造商也在公開市場銷售二手設備。

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

　　根據二手設備供應商Surplus Global的數據，在2018年初，該行業需要大約2000臺/套新的或翻新的200 mm機臺來滿足晶圓廠的需求。而據Surplus Global稱，在2018年初，市場上只有500臺/套200 mm晶圓平臺可用的機臺。

　　“我們仍然相信這是真實的。我們仍然會看到200 mm平臺的設備需求無法得到滿足，” Surplus Global美洲和歐洲執行副總裁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備缺貨的現狀。”

　　這個周期的不同之處在于，2018年下半年200 mm晶圓設備的需求情況看起來還不確定。“由于地緣政治因素，我們看到下半年的需求略有放緩，” Greig說，“由于200 mm或300 mm設備安裝的重新評估，我們看到了市場需求的短暫停滯。”

　　其他人則比較樂觀，“市場需求非常強勁，” Applied Materials的Rosa表示，“在200 mm晶圓平臺，我們有望實現迄今為止市場表現最強勁的一年。”

　　無論短期前景如何，200 mm晶圓平臺預計將在一段時間內繼續運行，所以晶圓廠必須采購設備和備件以滿足需求。從供應商那里購買200 mm設備主要考慮——質量、信譽和服務。即使那樣，從OEM、二手設備供應商還是其他地方購買設備都面臨挑戰。

　　200 mm晶圓機臺的供應商也不盡相同。它們有些提供新的機臺，有些則提供翻新的現有機臺。甚至有些公司銷售不合標準或根本無法工作的系統。

　　“主要有兩類設備需求。一類為純增加產能的設備。如果僅是增加產能，就比較簡單直接，”Rosa說，“還有一類是需要新技術支持的產能提高，這種情況二手設備市場就無法滿足了。”

　　與此同時，晶圓廠機臺供應商Applied Materials公司也在制造新的200 mm設備，并在各個細分市場進行翻新。通常其為按訂單生產，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設備。“這種情況會提高交貨周期和價格，”他說，“我們發現設備的平均售價，正接近Applied Materials只有200 mm設備時的價格。”

　　其他廠商當然也看到了該領域的市場增長。“在可預見的未來，我們預計200 mm設備的業務將持續增長。我們的規劃期限為2030年，且有跡象表明這個期限可能會進一步向后延長。這就是為什么我們繼續大力投資使能型技術、生產力的提高以及陳舊的解決方案，”Lam Research副總裁兼Reliant產品部總經理Evan Patton說。

　　盡管Lam Research正在緊跟訂單的增長率，但200 mm設備的需求實在旺盛。Patton說：“二手設備市場上可能缺貨，但Lam Research的產品組合中可不乏200 mm設備。”

　　Lam Research正在開發新的和翻新的200 mm設備，如蝕刻、沉積和清潔機臺。“我們正在投資開發新的設備，以支持汽車、物聯網和RF市場的先進器件。”他說。

　　200 mm設備的熱潮，還能持續多久仍是個問號。就現在而言，今年和明年的業務看起來都不錯。“我們認為2019年對于設備供應商和IDM來說又是市場表現強勁的一年。隨著IDM極力擠出新的設備安裝到他們的制造車間，晶圓廠的市場空間將愈發趨緊。”TEL高級副總裁兼副總經理Kevin Chasey說。

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

　　TEL提供一系列200 mm系統，如沉積、蝕刻、清潔和Track機臺等。許多平臺能夠同時運行100 mm/200 mm晶圓基板。

　　雖然200 mm晶圓設備需求看起來很穩健，但供應商仍需要密切關注可能影響訂單率的情況。“因為200 mm晶圓預計將持續增長到2021年，我們預計未來幾年200 mm晶圓產能需求將保持增長。”KLA-Tencor成熟服務、系統和改善部門營銷高級總監Ian O'Leary說。

　　“最終200 mm晶圓的一些需求驅動因素，可能會逐漸轉向300 mm晶圓和前沿先進工藝節點，” O'Leary說，“一個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晶圓的轉移速度一直很慢，但我們會繼續密切關注這些趨勢，以便我們的業務緊跟市場需求的發展。”

　　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備來檢測缺陷。“在汽車領域，許多300 mm晶圓廠需要的機臺模型，在200 mm晶圓廠也同樣需要。”他說。

　　為了發現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需要構建具有300 mm晶圓性能的200 mm晶圓檢測設備。

　　很顯然，市場對200mm晶圓的需求仍將繼續。很多芯片在很長一段時間內，都需要200mm工廠中的成熟工藝。然而，仍然有待觀察的是，產業是否能夠從供應鏈中獲得支持。