芯片工艺一定越先进越好吗?不一定! | 智慧产品圈

原创 2017-08-10
标签 芯片

全球8英寸生产线正处于特殊的历史时期。由于大部分的8英寸生产线建于上世纪未,己经使用了近20年,按生产线的平均寿命约15年计,许多已到报废的阶段。

据ICInsight的数据,2016年底全球有8英寸硅片月产能520万片及12英寸硅片月产能530万片。

另据SEMI的数据,2007年全球有8英寸生产线199条,2015年时只有178条,预测2020年时将增加到191条,相当于2008年水平。SEMI认为在2017至2021年期间,中国的8英寸产能会增加34%。

IC Insight的数据,至2016年底时全球8英寸产能前10排名中,台积电依11%居首,SMIC 4%居第6位,HHNEC依3%居第10位。

2015年全球8英寸的产能按应用分别是模拟占11%,分立器件占14%,代工占47%,逻辑+MPU占21%,存储器占3%及MEMS与其它占4%。

01 物联网时代8英寸生产线是热点

移动技术正在催生物联网,由于5G、云计算AI等技术的发展,将推动全球物联网市场发展,数以百亿的智能终端将接入网络,给芯片厂商带来前所未有的机遇。

据2016年9月ICInsight对于物联网的IC市场预测,2015年为154亿美元,增长29%,2016年预测为184亿美元,增长19%,按应用分,联结体(M to M),11.4B美元,可穿戴2.2B,工业应用3.5B,自驾7.87亿美元及智能家庭为5.45亿美元。而2017年预测为211亿美元,增长为15%,至2019年预测为296亿美元,增长17%。

02 8英寸生产线成热点的原因:

先进工艺制程的研发投入太高,难得到更多客户的青睐

通常一个产品的设计费用,如28nm需要投入700万美元,那它的产品销售额至少达到十倍,即7000万美元,才能财务上平衡。而如果产品的设计费用要3.57亿美元,如10nm制程,那产品的销售额要达到35.7亿美元才能财务上平衡,显然要寻找如此大应用数量的产品几乎不太可能,导致先进工艺制程的客户数量越来越少。

未来物联网市场呈金字塔状分散性

据GSMA预期,到2020年,全球互联设备将突破270亿台,移动互联设备有望达到105亿台,新的市场机遇将进一步增多,主要集中在M2M(MachinetoMachine,即所有增强机器设备通信和网络能力技术的总称)和消费类电子产品领域。

物联网尽管是siliconization of everything,每样东西都能“硅化”,含有半导体,但是与之前的那些市场相比较,它的需求品种多,但量都不大,几乎少有10亿个出货量,甚至1亿个也少见。IBS估计在2020年时只有少数物联网产品能售出1000万个以上。

物联网器件主要采用模拟及混合讯号,并不需要最先进工艺制程

令人欣慰的是许多物联网器件主要采用模拟及混合讯号,它们并不需要采用那些最先进的工艺制程。它们需要的是More than Moore功能,包括有传感器,电源,人机接口或者RF,它们的功能不需要如先进工艺制程的缩小,及不需要低阀值及微电流。据此,在2015年时最广泛采用的设计是130nm,实际上180nm也用得相当好,依两倍的进程计,在未来几年中,可能会采用到65、40及28nm工艺。

03 8英寸生产线的利弊分析

现阶段全球8英寸生产线用火热来形容不过份,然而也暴露出许多问题,如二手设备买不到,价格上升:8英寸设备由于另备件的来源少,导致维护困难,以及只有购买原厂的翻新设备,它的软件升级才有可能等。关键是二手设备的价格急剧上升,导致失去该有的吸引力。

但是8英寸生产线在物联网中的应用是一次难得的机会,中国半导体业要动用产业链的力量紧紧抓住它。

04 建一条依国产设备为主的8英寸生产线

中国半导体设备厂有足够的能力可以做8英寸设备,也己经产出不少种类的产品。目前最大的问题是8英寸设备缺乏在生产线中稳定运行的数据及完善的维修与服务体系,其实这样的过程对于国产半导体设备业是不可缺少的。

近期蔡南雄博士发表为什么采用国产集成电路生产设备及材料困难时,由于没有被大量釆用,无法积累可信的过往记录( track record),以及中科院刘明院士呼吁要给于国产半导体设备有试错的机会。进口的半导体设备,它们在产品出厂之前己经进行反复多次的修改,所以产品相对的可用性好,而国产设备连这样的机会都很少,怎么能马上变成令人可信的优秀产品。

因此建议依国家资金为主,建设一条集中最优秀的国产设备的8英寸生产线,进行成熟制程的产品量产,其中有一个主要目的,全面审视国产设备在生产线中实战的表现,积累国产设备的数据,并加以不断的完善,所以国产设备厂要全力以赴,把自己的产品真正推向市场化。生产线的月产能可从10,000片启步,逐渐扩大至5-6万片,并建议最好选择一家对于国产设备抱有充分信心的8英寸芯片制造商,显然从产业角度要有相应的激励措施。

由于国产半导体设备的品种不全,要联成芯片生产线几乎是不可能,因此采用“混合模式”在所难免,但是要乘此机会依市场的需求争取突破几项关键的设备。有人说现在己有“联合实验室”,为什么还要建一条芯片生产线。显然“联合实验室”是一个进步,但是与芯片生产线是无法比较,因为国产半导体设备必须要通过量产的考核,才能真正的达到实用化,把中国半导体设备业提高到一个新的高度。

05 结语

为什么要建议尽快建立一条依国产半导体设备为主的8英寸生产线是基于国家的战略高度,近期美国对华发起贸易战的可能性上升,所以在任何时候要作出最不利的情况出现时的应对策略。

如果这条8英寸生产线建立,表征中国半导体设备制造商由“配角”转换到“主角”的时机到来,是一次质的飞跃。通过竞争胜出是个必然到来的过程,同时对于国产半导体设备制造商是个严峻的考验,所以首先要有迎接困难的心态,关键是要有雷厉风行,一干到底的作风,把发现的问题能迅速的与芯片制造专家们合作起来共同的解决,让这条8英寸生产线能持续的运行,维持高的产能利用率。即便化上3-5年时间这一关如能顺利的渡过,中国的半导体设备制造业才有光辉灿烂的明天。

莫大康:浙江大学校友,求是缘半导体联盟顾问。亲历50年中国半导体产业发展历程的著名学者、行业评论家。

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