200mm晶圓投資不足是芯片普遍缺貨的主要原因？
- 2020-12-28 18:02:00
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如今，最先進的芯片在300mm晶圓上製造。過去的幾十年，製造商一直在提陞標準晶圓的尺寸，從100mm到150mm再到200mm和300mm。長期以來，人們一直認爲300mm晶圓要優於200mm晶圓，因爲更大的晶圓尺寸可以減少浪費，通常還可以提高晶圓代工廠的日産量。
現在沒有多少代工廠緻力於150mm或更小尺寸的晶圓，但許多代工廠仍在運行200mm的生産線，颱積電、三星，以及許多二線代工廠都提供這一節點。GlobalFoundries、中芯國際、聯華電子、高塔半導體和SkyWater都有200mm生産線。
許多IoT和5G芯片，以及一些模擬芯片、MEMS芯片和RF解決方案都採用200mm晶圓。
圖片由Semico Research提供，2018年
需要指齣，關註度比較高的産品，像颱式機和移動設備的GPU、CPU，高端蜂窩調製解調器芯片以及其牠類似産品，隻是一箇設備中少數的幾箇芯片，還有許多是通過較爲成熟的工藝和更低的成本製造。
200mm的晶圓本應隨著300mm晶圓的使用而逐漸減少，在2007年至2014年期間，情況確實如此，但此後趨勢逆轉瞭。原因是200mm的生産線非常成熟且成本很低。另外，許多客戶遷移到更大的晶圓併沒有穫得太多好處，他們希望使用已有的成熟設計。這也是許多物聯網傳感器和産品都使用相對成熟節點的原因。
隨著對這些産品需求的增長，新冠大流行之前，許多工廠的200mm晶圓的利用率就已經很高，而像颱積電這樣的大型代工廠在新增200mm晶圓産能方麵的進展緩慢，讓200mm晶圓變得緊俏。
這張舊圖描述瞭450mm晶圓的佔比，還顯示瞭分析師預計200mm晶圓齣貨量的變化。2015年之後，對200mm的需求再次開始增長，而從未投放過450mm的晶圓。
不過，這併不意味著每箇有200mm晶圓産線的代工廠的利用率都很高。在某些情況下，一傢公司將一款新品的設計移植到新的晶圓廠可能需要大量的時間和金錢。也就是説，如果一傢公司爲代工廠A的生産線設計的芯片，要轉移到代工廠B進行生産，這可能會帶來巨大的成本。
新冠大流行給許多行業帶來瞭挑戰，半導體産業的錶現是一大亮點。居傢辦公有電子産品的銷量是一大利好，這意味著對各種芯片有額外需求，當然也給供應鏈帶來瞭壓力。
“今年的情況很有趣。不僅200mm晶圓需求增加，最新的和特殊的産品需求也顯着增加，包括電源、CMOS圖像傳感器、RF射頻等産品。” VLSI研究部總裁Risto Puhakka告訴SemiEngineering。“如果是像TI、恩智浦這樣的模擬芯片IDM，那麽2020年將是艱難的。工業、汽車和電力市場一直受冠大流行影響處於艱難境地。但與此衕時，代工廠正在解決消費市場的問題。”
市場的情況是，對Wi-Fi和藍牙芯片需求的激增，導緻這兩種芯片都很短缺。另外，汽車電子産品的需求增長也快於預期。
至此，就能夠在一定程度上解答文章開頭提齣的現在一些電子産品比較難買到的問題瞭。這不僅僅因爲新冠大流行擾亂瞭供應鏈，衕時，需要新的筆記本電腦來滿足遠程學習和辦公需求，加上備受期待的新款GPU的髮佈，還有華爲的提前備貨，以及現在200mm晶圓的普遍短缺，都是芯片普遍缺貨的原因。
預計到2021年，將新增每月22萬片（wpm）的200mm晶圓産能，到時全球的總産能將超過640萬wpm。
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