芯片缺貨問題新爭論： 200mm 晶圓的投資不足

過去幾個(gè)月來一直存在的備受關(guān)注的問題就是許多新款電子產(chǎn)品很難買到。這涉及到很多相關(guān)因素，例如 COVID-19、經(jīng)濟(jì)環(huán)境、良率問題等，但對于導(dǎo)致如此普遍的芯片缺貨問題有一個(gè)新的爭論：對 200mm 晶圓的投資不足。

如今，最先進(jìn)的芯片在 300mm 晶圓上制造。過去的幾十年，制造商一直在提升標(biāo)準(zhǔn)晶圓的尺寸，從 100mm 到 150mm 再到 200mm 和 300mm。長期以來，人們一直認(rèn)為 300mm 晶圓要優(yōu)于 200mm 晶圓，因?yàn)楦蟮木A尺寸可以減少浪費(fèi)，通常還可以提高晶圓代工廠的日產(chǎn)量。

現(xiàn)在沒有多少代工廠致力于 150mm 或更小尺寸的晶圓，但許多代工廠仍在運(yùn)行 200mm 的生產(chǎn)線，臺積電、三星，以及許多二線代工廠都提供這一節(jié)點(diǎn)。GlobalFoundries、中芯國際、聯(lián)華電子、高塔半導(dǎo)體和 SkyWater 都有 200mm 生產(chǎn)線。

許多 IoT 和 5G 芯片，以及一些模擬芯片、MEMS 芯片和 RF 解決方案都采用 200mm 晶圓。

圖片由 Semico Research 提供，2018 年

需要指出，關(guān)注度比較高的產(chǎn)品，像臺式機(jī)和移動(dòng)設(shè)備的 GPU、CPU，高端蜂窩調(diào)制解調(diào)器芯片以及其它類似產(chǎn)品，只是一個(gè)設(shè)備中少數(shù)的幾個(gè)芯片，還有許多是通過較為成熟的工藝和更低的成本制造。

200mm 的晶圓本應(yīng)隨著 300mm 晶圓的使用而逐漸減少，在 2007 年至 2014 年期間，情況確實(shí)如此，但此后趨勢逆轉(zhuǎn)了。原因是 200mm 的生產(chǎn)線非常成熟且成本很低。另外，許多客戶遷移到更大的晶圓并沒有獲得太多好處，他們希望使用已有的成熟設(shè)計(jì)。這也是許多物聯(lián)網(wǎng)傳感器和產(chǎn)品都使用相對成熟節(jié)點(diǎn)的原因。

隨著對這些產(chǎn)品需求的增長，新冠大流行之前，許多工廠的 200mm 晶圓的利用率就已經(jīng)很高，而像臺積電這樣的大型代工廠在新增 200mm 晶圓產(chǎn)能方面的進(jìn)展緩慢，讓 200mm 晶圓變得緊俏。

這張舊圖描述了 450mm 晶圓的占比，還顯示了分析師預(yù)計(jì) 200mm 晶圓出貨量的變化。2015 年之后，對 200mm 的需求再次開始增長，而從未投放過 450mm 的晶圓。

不過，這并不意味著每個(gè)有 200mm 晶圓產(chǎn)線的代工廠的利用率都很高。在某些情況下，一家公司將一款新品的設(shè)計(jì)移植到新的晶圓廠可能需要大量的時(shí)間和金錢。也就是說，如果一家公司為代工廠 A 的生產(chǎn)線設(shè)計(jì)的芯片，要轉(zhuǎn)移到代工廠 B 進(jìn)行生產(chǎn)，這可能會帶來巨大的成本。

新冠大流行給許多行業(yè)帶來了挑戰(zhàn)，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的表現(xiàn)是一大亮點(diǎn)。居家辦公有電子產(chǎn)品的銷量是一大利好，這意味著對各種芯片有額外需求，當(dāng)然也給供應(yīng)鏈帶來了壓力。

“今年的情況很有趣。不僅 200mm 晶圓需求增加，最新的和特殊的產(chǎn)品需求也顯著增加，包括電源、CMOS 圖像傳感器、RF 射頻等產(chǎn)品?！?VLSI 研究部總裁 Risto Puhakka 告訴 SemiEngineering?！叭绻窍?TI、恩智浦這樣的模擬芯片 IDM，那么 2020 年將是艱難的。工業(yè)、汽車和電力市場一直受冠大流行影響處于艱難境地。但與此同時(shí)，代工廠正在解決消費(fèi)市場的問題?！?/p>

市場的情況是，對 Wi-Fi 和藍(lán)牙芯片需求的激增，導(dǎo)致這兩種芯片都很短缺。另外，汽車電子產(chǎn)品的需求增長也快于預(yù)期。

至此，就能夠在一定程度上解答文章開頭提出的現(xiàn)在一些電子產(chǎn)品比較難買到的問題了。這不僅僅因?yàn)樾鹿诖罅餍袛_亂了供應(yīng)鏈，同時(shí)，需要新的筆記本電腦來滿足遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)和辦公需求，加上備受期待的新款 GPU 的發(fā)布，還有華為的提前備貨，以及現(xiàn)在 200mm 晶圓的普遍短缺，都是芯片普遍缺貨的原因。

預(yù)計(jì)到 2021 年，將新增每月 22 萬片（wpm）的 200mm 晶圓產(chǎn)能，到時(shí)全球的總產(chǎn)能將超過 640 萬 wpm。

責(zé)任編輯：PSY