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半導體工藝:要做小也要做深

發(fā)布時(shí)間:2020-02-03來(lái)源:

集成電路發(fā)展有兩大動(dòng)力,一個(gè)是摩爾紅利驅動(dòng)的邏輯工藝,一個(gè)是市場(chǎng)細分驅動(dòng)的特色工藝。今年年初,華虹集團旗下華虹無(wú)錫項目一期(華虹七廠(chǎng))首批功率器件產(chǎn)品交付,標志著(zhù)中國大陸最先進(jìn)的12英寸功率器件平臺成功實(shí)現量產(chǎn)。此前,積塔半導體特色工藝生產(chǎn)線(xiàn)正式搬入首臺光刻機,廈門(mén)士蘭12英寸特色工藝產(chǎn)線(xiàn)封頂并投產(chǎn)。一方面,世界前十的晶圓代工廠(chǎng)都對特色工藝有所布局,競爭壓力不容小覷;另一方面,特色工藝長(cháng)尾效應明顯,市場(chǎng)碎片化且容量大,為我國半導體企業(yè)帶來(lái)發(fā)展機遇。

強手林立不乏競爭

相比以線(xiàn)寬為基準的邏輯工藝,特色工藝的競爭能力更加綜合,包括工藝、產(chǎn)品、服務(wù)、平臺等多個(gè)維度。賽迪顧問(wèn)分析師呂芃浩表示,特色工藝的競爭點(diǎn)在于工藝的成熟度和穩定性,工藝平臺的多樣性,以及產(chǎn)品種類(lèi)的豐富程度。業(yè)內人士王笑龍表示,特色工藝主要比拼廠(chǎng)商的技術(shù)經(jīng)驗、服務(wù)能力和特殊化開(kāi)發(fā)能力。

老牌IDM廠(chǎng)商,往往在產(chǎn)品設計能力占優(yōu)。例如,英飛凌的IGBT已經(jīng)做到650V,應用在電力電網(wǎng)、高鐵汽車(chē)等領(lǐng)域,具有更高的電壓阻斷能力和穩定性。而國內許多IGBT廠(chǎng)商難以達到同等的電壓阻斷能力,聚焦在650V以下但附加值較低的消費電子領(lǐng)域。同樣,對于晶圓代工廠(chǎng)商,能否在更低線(xiàn)寬做出同等性能的元器件,決定了廠(chǎng)商的工藝能力。雖然特色工藝不追求線(xiàn)寬,但線(xiàn)寬越低,就越能控制批量生產(chǎn)成本。

在拓墣產(chǎn)業(yè)研究院公布的2019年全球前十晶圓代工廠(chǎng)商中,排名第12位的臺積電、三星等都在特色工藝有所布局;排名第3、4位的格芯和聯(lián)電因為無(wú)力追趕先進(jìn)制程步伐,分別在7nm節點(diǎn)和12nm節點(diǎn)中止了對制程節點(diǎn)的進(jìn)一步開(kāi)發(fā),將主要精力轉向特色工藝。高塔、東部高科、世界先進(jìn)則側重特色工藝,目前高塔RF-SOI、RF-CMOS等射頻元器件,以及BCD、CIS已經(jīng)進(jìn)展到65nm進(jìn)程。

“臺積電等大廠(chǎng)也重視特色工藝,由于其體量龐大,即使投入相對小比例的資源到特色工藝,也不容小覷。國內廠(chǎng)商做特色工藝從來(lái)不缺乏競爭?!蓖跣堈f(shuō)。

8英寸向12英寸邁進(jìn)

從6英寸邁向8英寸,從8英寸邁向12英寸,是晶圓代工的大方向。2019年,無(wú)錫SK海力士二廠(chǎng)竣工投產(chǎn),預計完全達產(chǎn)后將月產(chǎn)18萬(wàn)片12英寸晶圓。華虹七廠(chǎng)12英寸生產(chǎn)線(xiàn)月產(chǎn)能規劃為4萬(wàn)片,面向移動(dòng)通信、物聯(lián)網(wǎng)、智能家居、人工智能、新能源汽車(chē)等新興應用領(lǐng)域的中高端芯片需要?;浶景雽w12英寸芯片生產(chǎn)線(xiàn)投產(chǎn),采用130nm~180nm的平臺工藝,圍繞“產(chǎn)品差異化工藝制程”,鎖定高端模擬芯片、汽車(chē)電子、生物醫療檢測、5G前端模塊等產(chǎn)品方向。

除了投資設廠(chǎng),亦有廠(chǎng)商通過(guò)收購獲得12英寸產(chǎn)能。聯(lián)電獲準收購與富士通半導體合資的12英寸晶圓廠(chǎng)三重富士通全部股權,預計聯(lián)電12英寸月產(chǎn)將增加20%以上。

半導體業(yè)內專(zhuān)家莫大康向記者表示,特色工藝現階段以8英寸為主,12英寸是少數,多為成熟制程,又分代工、IDM及非硅材料,中國在8英寸代工方面有優(yōu)勢,但IDM競爭對手均是國際老牌大廠(chǎng),優(yōu)勢較難突破。在非硅材料方面,我國廠(chǎng)商起步較晚。

隨著(zhù)工藝進(jìn)入到90nm~55nm,12英寸相對8英寸效能更高,但挑戰不小。王笑龍表示,從90nm工藝開(kāi)始,12英寸晶圓切入市場(chǎng)。相比8英寸,12英寸生產(chǎn)效率更高,在產(chǎn)品量大時(shí)能有效降低生產(chǎn)成本。但12英寸產(chǎn)線(xiàn)對于工藝指標要求更高,對于原材料的要求也更高。呂芃浩也表示,12英寸特色工藝整體成本是8英寸的80%左右,但是12英寸采用的多數是新設備,前期投入很大,如果產(chǎn)能爬坡不順利,可能陷入長(cháng)期虧損。

現階段,8英寸的優(yōu)勢仍舊明顯,將與12英寸長(cháng)期并存。莫大康表示,8英寸具有設備折舊期已過(guò)、工藝相對成熟穩定、設備軟件升級較少受原廠(chǎng)控制等優(yōu)勢。同時(shí),8英寸特色工藝的線(xiàn)寬也開(kāi)始步入90nm以下,例如三星的8英寸解決方案就包括了65nm的eFlash和70nm的顯示器驅動(dòng)IC。未來(lái)12英寸、8英寸產(chǎn)能將繼續增加,長(cháng)期并存。

長(cháng)尾效應帶來(lái)市場(chǎng)機遇

數據顯示,2020年特色工藝的驅動(dòng)力為混合信號芯片、射頻IC、汽車(chē)電子、MEMS傳感器、MCU、圖像傳感器和智能卡IC。據悉,eNVM是華虹宏力2018年第一大營(yíng)收來(lái)源,主要包括智能卡芯片和MCU兩大類(lèi)應用。同時(shí),5G蜂窩網(wǎng)絡(luò )的部署,將大幅提升對RF技術(shù)的需求。

5G、物聯(lián)網(wǎng)、多攝像頭手機等新技術(shù)、新終端,將為特色工藝市場(chǎng)持續注入動(dòng)能。王笑龍表示,近年來(lái)特色工藝市場(chǎng)需求最大的變化就是需求量持續暴漲,射頻通信、功率器件、MEMS、CIS、指紋和面部識別等產(chǎn)品對于晶圓的需求量不斷增長(cháng)。碳化硅大功率器件是特色工藝市場(chǎng)的一個(gè)重要爆發(fā)點(diǎn),技術(shù)基本成熟,市場(chǎng)正在快速起量的臨界點(diǎn)。呂芃浩表示,5G的商用對射頻芯片需求、物聯(lián)網(wǎng)對傳感器和藍牙芯片的需求、新能源汽車(chē)對功率器件和傳感器的需求、智能手機和機器視覺(jué)對圖像傳感器的需求都會(huì )是未來(lái)的市場(chǎng)爆發(fā)點(diǎn)。

“特色工藝技術(shù)面和產(chǎn)品面更寬,有很多長(cháng)尾化和碎片化的市場(chǎng),工藝也沒(méi)有絕對標準,沒(méi)有一家晶圓廠(chǎng)能通吃所有特色工藝產(chǎn)品。所以,國內廠(chǎng)商有立足的空間?!蓖跣堈f(shuō)。

近年來(lái)國內的產(chǎn)能建設,也在廠(chǎng)內設施和設備形成優(yōu)勢?!皣獯髲S(chǎng)由于年代久遠,設備陳舊,在新興特色工藝競爭中,中國許多新建廠(chǎng)具有優(yōu)勢?!蹦罂当硎?。

我國作為全球最大的半導體市場(chǎng),為特色工藝發(fā)展提供了市場(chǎng)機遇。呂芃浩表示,國內企業(yè)特色工藝大多聚焦中低端,導致產(chǎn)品同質(zhì)化嚴重。

但是我國是全球最大集成電路市場(chǎng),特色工藝產(chǎn)品與市場(chǎng)應用緊密結合,應用企業(yè)應在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)初期與特色工藝企業(yè)密切互動(dòng),加強整機與特色工藝企業(yè)的協(xié)同創(chuàng )新。

信息來(lái)源:全球半導體觀(guān)察官網(wǎng)(www.dramx.com)

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