这与8英寸晶圆所覆盖的领域有着直接联系

2022-03-08 13:36  |  来源:IT之家  |  编辑:柳暮雪  |  阅读量:15722  |  

,在新冠疫情,全球经济数字化转型等多重因素影响下,芯片产能紧缺的问题已经持续了两年之久不过伴随着各大晶圆厂扩产,渠道商释放库存,目前可以说已从全面缺芯进入到结构性缺芯

这与8英寸晶圆所覆盖的领域有着直接联系

不过,据集微网了解,目前大部分晶圆代工厂的 8 英寸产能仍然吃紧,仅有部分 12 英寸厂产能出现松动可是,在全球各大晶圆厂的扩产计划中,却很少能看到 8 英寸产能扩充,12 英寸的大扩产依旧是晶圆制造业的主旋律在此趋势下,8 英寸产能不足会是未来的常态,随时间推移还将愈发严重,因此越来越多的芯片设计公司开始探讨将 8 英寸订单升舱至 12 英寸生产的可能性

8 英寸越来越紧,12 英寸越来越松。

全球 8 英寸产能吃紧能持续如此之久,这与 8 英寸晶圆所覆盖的领域有着直接联系集微咨询曾指出,8 英寸晶圆的下游需求主要来自于电源管理芯片,CMOS 图像传感芯片,指纹识别芯片,显示驱动 IC,射频芯片以及功率器件等领域,而这些领域的芯片产能目前仍然呈现不同程度的紧缺

反观 12 英寸厂主要覆盖的 AI 芯片,SoC,GPU,存储器等消费类电子领域,目前芯片产能已经不再如往日般吃紧,因此有部分晶圆厂的 12 英寸产能开始出现松动。。

即便 12 英寸需求端短期有松缓之势,但晶圆厂仍然更愿意增加对 12 英寸产能的投资,而不是越来越缺的 8 英寸。目前,芯片供应链上几乎每一环节的价格都在上涨。

众所周知,伴随着晶圆代工产业的不断向前发展,12 英寸已经逐渐成为了主流尺寸,因为其具有更高的生产效率和更低的单位耗材因此,全球范围内很少再有新的 8 英寸纯晶圆代工厂出现2018 年年底,台积电曾宣布在南科六厂旁新建一座 8 英寸厂,但这也是台积电近 17 年以来唯一一座新建的 8 英寸厂

历史的车轮滚滚而来,半导体设备厂商也顺势将业务重心向 12 英寸厂倾斜,这导致大量的 8 英寸设备款型成为绝版,即便最近几年来部分厂商重启了 8 英寸设备生产,产能规模也极为有限因此,设备短缺也成为了当下 8 英寸厂扩产之难点

如上图所示,目前全球 8 英寸厂最多的地区是日本,紧随其后的是美国,中国大陆和中国台湾值得一提的是,如今全球为数不多的 8 英寸新增产能大多源于中国大陆,而放眼未来,中国大陆也依然会是 8 英寸产能增幅最多的地区

集微咨询认为,中国大陆的 8 英寸产能增幅较大主要有两大因素,其一是龙头厂中芯国际大幅扩产,其二是中国大陆对于第三代半导体赛道发力明显集微网曾在《8 英寸产能急缺,为何只有 1 家代工厂大幅扩产》中提到了中芯国际扩产 8 英寸的 4 大缘由,而 SiC 和 GaN 等第三代半导体厂的遍地开花,也将进一步提升中国大陆 8 英寸产能

即便中国大陆不断扩增 8 英寸产能,但 2020 年后新建产能也仅占到全球 8 英寸厂产能规模的 4.8%整体来看,全球晶圆制造产业 8 英寸紧,12 英寸松的局面势必将越来越明显也正因为此,业界一直在研判 8 英寸代工升舱至 12 英寸的可能性,甚至一些厂商已经付诸行动

充满挑战,却势在必行。

多位晶圆代工业专家告诉集微网,从技术角度而言,8 英寸业务转移到 12 英寸还存在诸多挑战例如在电路设计上,由于电源,I / O 电压,晶体管等特性差异,8 英寸转 12 英寸时需要开发出具有可相容电性参数的 pin 脚,这十分不易

此外,为相容 8 英寸和 12 英寸的不同制程,ASIC 芯片从重新设计到量产至少需要 14—24 个月的时间,车用产品更可能需要 24—36 个月,这对芯片原厂意味着产品重新量产的时程将大幅延后,进而导致芯片厂在汽车电子,AI,IoT 等新兴领域丢失先机和市场份额。行业人士和分析师预测,由强劲芯片需求驱动的价格上涨趋势将持续到明年。

另外,8 英寸转 12 英寸还需要重新制作光罩,由于 12 英寸所用到的光罩十分复杂,且对晶圆的良率产生直接影响,因此芯片原厂还需要迎接成本的上升等诸多挑战。

不过,从 8 英寸转到 12 英寸时,也将为芯片带来肉眼可见的积极影响一位业内专家指出,对比 350nm,180nm和 130nm三个制程节点在元件结构的设计,130nm 可支持的金属层数更多,而且可以缩小晶体管体积,提高布线密度

另外,8 英寸转移到 12 英寸后所使用的铜导电制程,能够实现更高的电流密度耐受性和更好的抗电迁移效应而且 130nm 制程成熟度高,足以提供更多不同的制程选择,如高电压晶体管技术,非挥发性存储器等,以支持复杂度高的 Analog / RF SoC 解決方案

当然,并非所有的 8 英寸代工都适合转向 12 英寸,但对于那些能够转往 12 英寸产线代工的产品,即便技术上存在挑战,升舱的阵痛明显,芯片设计公司仍然应该尽早开始做出相关规划。

要从根本上解决产能问题,只能不断地将 8 英寸代工订单迁移至 12 英寸生产,这是最可行的选择,我们已经开始行动了一家国产 MCU 公司负责人如是说

一家晶圆代工大厂高管则告诉集微网,尽管晶圆代工厂愿意配合芯片设计公司将 8 英寸订单升级成 12 英寸,但由于目前仍然处于结构性缺芯状态,晶圆厂无法对整个升级过程做出时间方面的保证。

不过,该高管也指出,伴随着未来两年全球大量的 12 英寸新厂产能开出,晶圆厂对于客户将订单从 8 英寸转向 12 英寸的配合度将会越来越高,整个升级过程有望大幅缩短预计未来会有越来越多的产品从 8 英寸厂涌入到 12 英寸厂生产

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