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半導體工藝:要做小也要做深

發布時間:2020-02-03來源:

集成電路發展有兩大動力,一個是摩爾紅利驅動的邏輯工藝,一個是市場細分驅動的特色工藝。今年年初,華虹集團旗下華虹無錫項目一期(華虹七廠)首批功率器件產品交付,標志著中國大陸先進的12英寸功率器件平臺成功實現量產。此前,積塔半導體特色工藝生產線正式搬入首臺光刻機,廈門士蘭12英寸特色工藝產線封頂并投產。一方面,世界前十的晶圓代工廠都對特色工藝有所布局,競爭壓力不容小覷;另一方面,特色工藝長尾效應明顯,市場碎片化且容量大,為我國半導體企業帶來發展機遇。

強手林立不乏競爭

相比以線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、產品、服務、平臺等多個維度。賽迪顧問分析師呂芃浩表示,特色工藝的競爭點在于工藝的成熟度和穩定性,工藝平臺的多樣性,以及產品種類的豐富程度。業內人士王笑龍表示,特色工藝主要比拼廠商的技術經驗、服務能力和特殊化開發能力。

老牌IDM廠商,往往在產品設計能力占優。例如,英飛凌的IGBT已經做到650V,應用在電力電網、高鐵汽車等領域,具有更高的電壓阻斷能力和穩定性。而國內許多IGBT廠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域。同樣,對于晶圓代工廠商,能否在更低線寬做出同等性能的元器件,決定了廠商的工藝能力。雖然特色工藝不追求線寬,但線寬越低,就越能控制批量生產成本。

在拓墣產業研究院公布的2019年全球前十晶圓代工廠商中,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位的格芯和聯電因為無力追趕先進制程步伐,分別在7nm節點和12nm節點中止了對制程節點的進一步開發,將主要精力轉向特色工藝。高塔、東部高科、世界先進則側重特色工藝,目前高塔RF-SOI、RF-CMOS等射頻元器件,以及BCD、CIS已經進展到65nm進程。

“臺積電等大廠也重視特色工藝,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。國內廠商做特色工藝從來不缺乏競爭?!蓖跣堈f。

8英寸向12英寸邁進

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,無錫SK海力士二廠竣工投產,預計完全達產后將月產18萬片12英寸晶圓。華虹七廠12英寸生產線月產能規劃為4萬片,面向移動通信、物聯網、智能家居、人工智能、新能源汽車等新興應用領域的中高端芯片需要?;浶景雽w12英寸芯片生產線投產,采用130nm~180nm的平臺工藝,圍繞“產品差異化工藝制程”,鎖定高端模擬芯片、汽車電子、生物醫療檢測、5G前端模塊等產品方向。

除了投資設廠,亦有廠商通過收購獲得12英寸產能。聯電獲準收購與富士通半導體合資的12英寸晶圓廠三重富士通全部股權,預計聯電12英寸月產將增加20%以上。

半導體業內專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英寸代工方面有優勢,但IDM競爭對手均是國際老牌大廠,優勢較難突破。在非硅材料方面,我國廠商起步較晚。

隨著工藝進入到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工藝開始,12英寸晶圓切入市場。相比8英寸,12英寸生產效率更高,在產品量大時能有效降低生產成本。但12英寸產線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,如果產能爬坡不順利,可能陷入長期虧損。

現階段,8英寸的優勢仍舊明顯,將與12英寸長期并存。莫大康表示,8英寸具有設備折舊期已過、工藝相對成熟穩定、設備軟件升級較少受原廠控制等優勢。同時,8英寸特色工藝的線寬也開始步入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IC。未來12英寸、8英寸產能將繼續增加,長期并存。

長尾效應帶來市場機遇

數據顯示,2020年特色工藝的驅動力為混合信號芯片、射頻IC、汽車電子、MEMS傳感器、MCU、圖像傳感器和智能卡IC。據悉,eNVM是華虹宏力2018年大營收來源,主要包括智能卡芯片和MCU兩大類應用。同時,5G蜂窩網絡的部署,將大幅提升對RF技術的需求。

5G、物聯網、多攝像頭手機等新技術、新終端,將為特色工藝市場持續注入動能。王笑龍表示,近年來特色工藝市場需求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品對于晶圓的需求量不斷增長。碳化硅大功率器件是特色工藝市場的一個重要爆發點,技術基本成熟,市場正在快速起量的臨界點。呂芃浩表示,5G的商用對射頻芯片需求、物聯網對傳感器和藍牙芯片的需求、新能源汽車對功率器件和傳感器的需求、智能手機和機器視覺對圖像傳感器的需求都會是未來的市場爆發點。

“特色工藝技術面和產品面更寬,有很多長尾化和碎片化的市場,工藝也沒有絕對標準,沒有一家晶圓廠能通吃所有特色工藝產品。所以,國內廠商有立足的空間?!蓖跣堈f。

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

我國作為全球大的半導體市場,為特色工藝發展提供了市場機遇。呂芃浩表示,國內企業特色工藝大多聚焦中低端,導致產品同質化嚴重。

但是我國是全球大集成電路市場,特色工藝產品與市場應用緊密結合,應用企業應在產品開發初期與特色工藝企業密切互動,加強整機與特色工藝企業的協同創新。

信息來源:全球半導體觀察官網(www.dramx.com)

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