半导体供应链是否做好持续增长的准备？

2021-4-19 0:00:00

　　2019年半导体供应链中芯片销售额同比下降12%，2020年初，半导体供应链再焕活力，迎来了新一年的增长。据半导体行业协会分析，先降后增的波动是由全球贸易动荡和周期性定价造成。¹受新冠疫情进一步侵扰，大部分工厂停工停产，对此，我们需要制定下一步安全生产的计划。整个半导体行业在持续低迷的边缘摇摇欲坠，直至下列几件事为整个行业带来了曙光。
　　首先，随着世界逐步适应网络生活，人们期待已久的数字化转型出现爆发式增长。5G、人工智能、先进存储和高性能服务器等应用的广泛使用，促使人们对10nm及以下先进节点技术产生强烈需求。同时，汽车行业以远快于预期的速度复苏，高级驾驶员辅助系统以及电动和自动驾驶汽车功率器件的先进节点和传统节点芯片都出现短缺局面。最后，美国政府加大了“Chips for America”计划的力度，促进芯片本土化，确保在中国的快速扩张中保持领先地位。

半导体供应链如何应对芯片短缺问题

　　芯片需求激增，所有顶级半导体制造公司都启动相应短期投资，以增加产能。此外SEMI 报告表明，从今年到2024年，全球将增加38家300mm晶圆新厂。²美国、欧洲和亚洲长期产能持续扩张，将有助于更好地实现半导体制造的全球化。
　　例如，作为IDM 2.0战略的一部分，英特尔宣布将在美国投资270亿美元用于研发和330亿美元用于资本支出，并在爱尔兰和以色列投资170亿美元用于研发和资本支出。³TSMC台积电计划未来三年投资100亿美元用于扩大全球产能并支持7、5和3nm节点开发以及先进封装⁴，亚利桑那州超大型晶圆厂是该投资的一部分。⁵三星正在寻找合适的位置来投资170亿美元新建一个晶圆厂，并已收到了来自亚利桑那州、纽约和德克萨斯州提供的场地，扩大在美国的先进逻辑器件的生产。⁶GlobalFoundries（格芯）计划将年度扩张投资从7亿美元增加到14亿美元，进一步扩大在马耳他、纽约和德国德累斯顿的晶圆厂。⁷存储器巨头SK海力士将投资 1060亿美元，扩充朝鲜晶圆厂集群产能。⁸
　　可以说，所有这些产能扩张意味着我们即将面对快速增长的先进加工工具需求，这将促进半导体供应链中顶级原始设备制造商（OEMS）和小型OEMS订单爆发式增长。大部分产能扩张，将侧重于使用生产10nm及以下节点的先进技术。许多设备公司将争夺该业务。对于那些适时适位的供应商来说，订单将会自动增长。但对于尚未在首选供应商名单上的公司来说，也有机会获得更多订单。

生产200mm晶圆设备持续短缺

　　200mm工艺设备短缺是半导体供应链受到芯片短缺影响的另一重要表现。随着模拟和功率器件市场对传统节点芯片的需求增加，200mm晶圆厂正在努力增加产能以满足不断增长的需求。
　　10年前，制造商专注加强基于300mm生产线的先进节点技术，而200mm设备市场因需求短缺而枯竭。OEMS停止创新或制造200mm设备，将研发重点转移到300mm和450mm设备的开发上。
　　在物联网驱动下，部分传统设备的新应用开始回归，200mm节点技术正在复苏。2017年，半导体供应链开始出现200mm设备短缺，一直持续到今天。虽然许多顶级IDMS和代工厂仍在制造200mm晶圆设备，但现在对此类产品有更大需求的200mm晶圆厂也在努力增加产能，因为二级市场已经枯竭，很少有OEM提供200mm设备。

增加产能的原因及新的实现方法

　　传统节点器件需求仍在持续增长，预计其增长趋势将逐步平稳。但是，先进技术节点器件将迎来更快增长，不仅是因为需求的增加，还因为其制造所需额外的工艺步骤。
　　制造先进节点器件所需的设备不仅包含增加晶圆产能的设备，还包含额外工艺步骤所使用的各种新型设备。随着工艺步骤的增加，处理大批量晶圆所需的设备数量也在增加。
　　最后，增加产能并非需要增加更多生产线，也可以通过投资产能更高的设备来解决。

准备迎接半导体需求的爆发式增长

　　半导体供应链做好准备，迎接需求突增，加快投资以提升供应链能力、扩大产能。所有指标都表明半导体行业正进入一个未来几年都会持续增长的超级增长周期。因此，OEMS必须准备好支持晶圆厂持续扩张，并支持传统技术和先进技术的开发。
　　对于盛美上海而言，我们有能力应对当前及未来产能的需求。我们的设备可以通过温和有效地去除颗粒来提高产能。我们致力于不断创新和扩展盛美上海的核心竞争力，为200mm和300mm晶圆提供先进的工艺解决方案。详情请关注盛美上海为IC 制造和晶圆级封装提供的不断更新的先进工艺解决方案。

1、SIA, Worldwide Semiconductor Sales Decrease 12 Percent to $412 Billion in 2019, Feb. 3, 2020
2、300MM Fab Spending to Boom through 2023 with Two Record Highs, SEMI Reports, Nov. 3, 2020
3、Intel CEO Pat Gelsinger sets the course for a new era of innovation and technology leadership.
4、TSMC to spend US$100 billion on expansion over next 3 years, April 2, 2021, Focus Taiwan
5、D. Manners, TSMC said to be planning $35bn Arizona Gigafab, March 15, 2021, Electronics Weekly,TSMC said to be planning $35bn Arizona Gigafab
6、J. Lee, Samsung considers four sites in U.S. for $17 billion chip plant: documents. March 3, 2021, Reuters
7、A. Shilov, GlobalFoundries to Invest $1.4B in Expansion, Potential Earlier IPO, March 4, 2021, Anandtech
8、A. Shilov, SK Hynix to Build $106B Fab Cluster; 800,000 Wafer Starts a Month, April 2, 2021, Anandtech

行业前沿

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