過(guò)去幾個(gè)月來(lái)一直存在的備受關(guān)注的問(wèn)題就是許多新款電子產(chǎn)品很難買(mǎi)到。這涉及到很多相關(guān)因素，例如 COVID-19、經(jīng)濟環(huán)境、良率問(wèn)題等，但對于導致如此普遍的芯片缺貨問(wèn)題有一個(gè)新的爭論：對 200mm 晶圓的投資不足。
如今，最先進(jìn)的芯片在 300mm 晶圓上制造。過(guò)去的幾十年，制造商一直在提升標準晶圓的尺寸，從 100mm 到 150mm 再到 200mm 和 300mm。長(cháng)期以來(lái)，人們一直認為 300mm 晶圓要優(yōu)于 200mm 晶圓，因為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(chǎng)的日產(chǎn)量。
現在沒(méi)有多少代工廠(chǎng)致力于 150mm 或更小尺寸的晶圓，但許多代工廠(chǎng)仍在運行 200mm 的生產(chǎn)線(xiàn)，臺積電、三星，以及許多二線(xiàn)代工廠(chǎng)都提供這一節點(diǎn)。GlobalFoundries、中芯國際、聯(lián)華電子、高塔半導體和 SkyWater 都有 200mm 生產(chǎn)線(xiàn)。
許多 IoT 和 5G 芯片，以及一些模擬芯片、MEMS 芯片和 RF 解決方案都采用 200mm 晶圓。
圖片由 Semico Research 提供，2018 年
需要指出，關(guān)注度比較高的產(chǎn)品，像臺式機和移動(dòng)設備的 GPU、CPU，高端蜂窩調制解調器芯片以及其它類(lèi)似產(chǎn)品，只是一個(gè)設備中少數的幾個(gè)芯片，還有許多是通過(guò)較為成熟的工藝和更低的成本制造。
200mm 的晶圓本應隨著(zhù) 300mm 晶圓的使用而逐漸減少，在 2007 年至 2014 年期間，情況確實(shí)如此，但此后趨勢逆轉了。原因是 200mm 的生產(chǎn)線(xiàn)非常成熟且成本很低。另外，許多客戶(hù)遷移到更大的晶圓并沒(méi)有獲得太多好處，他們希望使用已有的成熟設計。這也是許多物聯(lián)網(wǎng)傳感器和產(chǎn)品都使用相對成熟節點(diǎn)的原因。
隨著(zhù)對這些產(chǎn)品需求的增長(cháng)，新冠大流行之前，許多工廠(chǎng)的 200mm 晶圓的利用率就已經(jīng)很高，而像臺積電這樣的大型代工廠(chǎng)在新增 200mm 晶圓產(chǎn)能方面的進(jìn)展緩慢，讓 200mm 晶圓變得緊俏。
這張舊圖描述了 450mm 晶圓的占比，還顯示了分析師預計 200mm 晶圓出貨量的變化。2015 年之后，對 200mm 的需求再次開(kāi)始增長(cháng)，而從未投放過(guò) 450mm 的晶圓。
不過(guò)，這并不意味著(zhù)每個(gè)有 200mm 晶圓產(chǎn)線(xiàn)的代工廠(chǎng)的利用率都很高。在某些情況下，一家公司將一款新品的設計移植到新的晶圓廠(chǎng)可能需要大量的時(shí)間和金錢(qián)。也就是說(shuō)，如果一家公司為代工廠(chǎng) A 的生產(chǎn)線(xiàn)設計的芯片，要轉移到代工廠(chǎng) B 進(jìn)行生產(chǎn)，這可能會(huì )帶來(lái)巨大的成本。
新冠大流行給許多行業(yè)帶來(lái)了挑戰，半導體產(chǎn)業(yè)的表現是一大亮點(diǎn)。居家辦公有電子產(chǎn)品的銷(xiāo)量是一大利好，這意味著(zhù)對各種芯片有額外需求，當然也給供應鏈帶來(lái)了壓力。
“今年的情況很有趣。不僅 200mm 晶圓需求增加，最新的和特殊的產(chǎn)品需求也顯著(zhù)增加，包括電源、CMOS 圖像傳感器、RF 射頻等產(chǎn)品�！� VLSI 研究部總裁 Risto Puhakka 告訴 SemiEngineering�！叭绻窍� TI、恩智浦這樣的模擬芯片 IDM，那么 2020 年將是艱難的。工業(yè)、汽車(chē)和電力市場(chǎng)一直受冠大流行影響處于艱難境地。但與此同時(shí)，代工廠(chǎng)正在解決消費市場(chǎng)的問(wèn)題�！�
市場(chǎng)的情況是，對 Wi-Fi 和藍牙芯片需求的激增，導致這兩種芯片都很短缺。另外，汽車(chē)電子產(chǎn)品的需求增長(cháng)也快于預期。
至此，就能夠在一定程度上解答文章開(kāi)頭提出的現在一些電子產(chǎn)品比較難買(mǎi)到的問(wèn)題了。這不僅僅因為新冠大流行擾亂了供應鏈，同時(shí)，需要新的筆記本電腦來(lái)滿(mǎn)足遠程學(xué)習和辦公需求，加上備受期待的新款 GPU 的發(fā)布，還有華為的提前備貨，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(wàn)片（wpm）的 200mm 晶圓產(chǎn)能，到時(shí)全球的總產(chǎn)能將超過(guò) 640 萬(wàn) wpm。 |
