隨著物聯網的發(fā)展,200mm(8英寸)晶圓生產線受到歡迎,產能利用率大幅提高。因此,建議我國應盡快建立一條以國產半導體設備為主的200mm生產線。這是基于國家戰(zhàn)略高度考慮。近期美國對華挑起貿易摩擦的可能性上升,所以我們應當做好最不利的情況發(fā)生時的應對準備。
物聯網時代200mm生產線是熱點
全球200mm生產線正處于特殊的歷史時期。移動技術催生物聯網、5G、云計算、AI等技術的發(fā)展,推進了全球物聯網市場擴大,上百億部的智能終端將接入網絡,給芯片廠商帶來前所未有的機遇,特別是物聯網芯片大量采用200mm生產線進行晶圓制造,給200mm廠商帶來機遇。
據2016年9月ICInsight對于物聯網市場的預測,2015年市場規(guī)模154億美元,增長29%;2016年為184億美元,增長19%;2017年預測為211億美元,增長15%;2019年預測為296億美元,增長17%。那么,為什么物聯網芯片對于200mm生產線青睞有加呢?
首先,先進工藝制程的研發(fā)投入太高,難以得到大量客戶的青睞。通常一個產品的設計費用(如28nm)需要投入700萬美元,其產品未來的銷售額至少要達到10倍以上,即7000萬美元,才能達到財務平衡。
如果產品的設計費用要3.57億美元(如10nm),那么產品的銷售額要達到35.7億美元才能做到財務上平衡。顯然要尋找如此大規(guī)模的應用市場,是非常難的。這導致采用先進工藝制程的客戶數量越來越少。
其次,未來物聯網市場呈金字塔狀的分散形態(tài)。據GSMA預期,到2020年,全球互聯設備將突破270億臺,移動互聯設備有望達到105億臺,新的市場機遇將進一步增多,主要集中在M2M(機器對機器,即所有增強機器設備通信和網絡能力技術的總稱)和消費類電子產品領域。
物聯網盡管是siliconization of everything(每樣東西都能“硅化”,含有半導體),但是與之前的那些市場相比較,它的需求品種多,但量都不大,幾乎少有超過10億部出貨量的情況,甚至單一細分市場1億部的情況都不多見。IBS估計在2020年時只有少數物聯網產品能售出1000萬部以上。
最后,物聯網器件主要采用模擬及混合信號,并不需要最先進工藝制程。其中主要的產品類型包括傳感器、電源、人機接口或者RF,它們的功能不需要如先進工藝制程的縮小,不需要低閥值及微電流。據此,在2015年最廣泛采用的設計是130nm,實際上180nm也用得相當好。未來幾年中,可能會采用到65nm、40nm及28nm工藝。
200mm生產線需關注維護成本
現階段全球200mm生產線用火熱來形容并不過分,然而也暴露出許多問題。由于大部分的200mm生產線建于上世紀末,已經使用了近20年,按生產線的平均壽命約15年計,許多已到報廢的階段,許多二手設備買不到,200mm設備由于零配件的來源少,導致維護困難。這有可能導致二手設備的價格急劇上升,將使200mm生產線失去該有的吸引力。
據ICInsight的數據,2016年年底全球有8英寸硅片月產能520萬片及12英寸(300mm)硅片月產能530萬片。另據SEMI的數據,2007年全球有8英寸生產線199條,2015年時只有178條,預測2020年時將增加到191條,相當于2008年水平。SEMI認為在2017年至2021年期間,中國的200mm產能會增加34%。
2015年全球200mm的產能按應用分別是模擬占11%、分立器件占14%、代工占47%、邏輯+MPU占21%、存儲器占3%及MEMS與其他占4%。
建一條以國產設備為主的200mm生產線
200mm生產線在物聯網中的應用是一次難得的機會,中國半導體業(yè)應動用產業(yè)鏈的力量緊緊抓住它。中國半導體設備廠有足夠的能力可以做200mm設備,也已經產出不少種類的產品。目前最大的問題是200mm設備缺乏在生產線中穩(wěn)定運行的數據及完善的維修與服務體系。其實,這樣的過程對于半導體設備企業(yè)是不可缺少的。
中科院院士劉明呼吁要給予國產半導體設備試錯的機會。進口的半導體設備,它們在產品出廠之前已經進行反復多次的修改,所以產品的可用性更好,而國產設備連實際測試的機會都很少,怎么能馬上變成令人可信的優(yōu)秀產品。
因此建議以國家資金為主,建設一條集中最優(yōu)秀的國產設備的200mm生產線,進行成熟制程的產品量產,其中有一個主要目的,即全面審視國產設備在大生產中的實戰(zhàn)表現,積累國產設備的數據,并不斷加以完善。
國產設備廠要全力以赴,把自己的產品真正推向市場。生產線的月產能可從1萬片起步,逐漸擴大至5萬~6萬片,并建議最好選擇一家對于國產設備抱有充分信心的200mm芯片制造商,從產業(yè)角度要有相應的激勵措施。