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200毫米的需求激增

尽管一些地区增长放缓,但由于缺乏设备,短缺将持续到2021年。

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各种芯片需求的浪涌导致选择200mm代夫铸造厂以及200mm工厂设备的短缺,并且它没有显示2021年的迹象。

Foundry客户将在2021年上半年选择刚度的200毫米容量,也许超过。这些客户需要计划,以确保他们在2021年获得足够的200毫米。否则他们可以完全被锁定,或者可能需要为该容量支付溢价。

200毫米市场是设备和设备制造商相同的相同业务。全球经营的200多个Fabs今天使用200mm(8英寸)直径的晶片生产芯片。芯片制造商使用这些200mm Fabs根据成熟过程制造芯片,从350nm到90nm节点。模拟,显示驱动器,电源管理IC(PMICS)和RF器件是200mm Fab的芯片中。

许多这些设备在当今最先进的300mm Fab上没有制造。300mm Fabs用于处理最先进的芯片,尽管它们还在从65nm至28nm的成熟节点处制造设备。

从那时起,200mm和300mm晶圆市场又细分为两类:集成器件制造商(IDMs)和代工厂。idm设计自己的名牌芯片,并在自己的晶圆厂生产。晶圆代工厂在自己的晶圆厂为其他公司生产芯片,价格具有竞争力。大多数铸造厂都有200mm和300mm晶圆厂。

这不是一个新问题。从2015到2019年,200mm Fab容量在整个行业中供不应求,因为需求大于供应。设备制造商希望扩展其200mm的Fab容量,但没有足够的200mm设备。然后,在2020年初,Covid-19大流行出现并导致整个半导体行业的放缓,包括200mm市场。然而,到2020年中期,市场在对计算机,平板电视和其他产品的需求增长时反弹。

200毫米市场也在2020年出现反弹,尽管并非所有人都得到了同等的收益。一些铸造厂200毫米和300毫米的容量都卖完了,而其他供应商没有。许多IDMs也有超过200mm的容量。产能情况取决于产品组合。

“今年这是一个有趣的局面。不仅有200毫米的需求,而且还有一般要求的后缘和专业产品。它的电力,CMOS图像传感器,RF和这些产品,“VLSI研究总裁Risto Puhakka说。“市场上也有一个部门。如果您是IDM,如TI,NXP或标准模拟人士,2020仍然很艰难。工业,汽车和动力市场一直处于冠状病毒的艰难地点。但与此同时,铸造厂正在蓬勃发展。该铸造厂正在解决我将称之为消费市场的原因。“

虽然IDMS开始看到现在恢复,但大多数铸造厂将在2021年继续看到对200毫米容量的强烈需求。“后缘节点在铸造厂非常活跃,”Puhakka说。“如果没有别的,它只是加速。”

和以前一样,铸造厂希望扩大他们的产能,但仍然面临200毫米设备的短缺,目前和可预见的未来。

图。1:200mm的数量的半导体体积Fab。资料来源:11月2020年11月半世界Fab预测报告

200年mm-bust繁荣
在半导体生产流程中,硅晶圆制造商根据不同的直径大小开发未经加工或未经加工的晶圆。晶圆卖给芯片制造商,由他们在晶圆厂将晶圆加工成芯片。

在20世纪60年代中期半导体工业的早期,芯片制造商在一家工厂里在1.25英寸(30毫米)的晶圆上加工最先进的芯片。30mm为晶圆尺寸的直径。

多年来,芯片制造商迁移到更大的晶片尺寸。通过移动到更大的晶片尺寸,供应商生产了2.2倍的每个晶圆的管芯数量,使它们能够降低其制造成本。

在20世纪90年代,领先的芯片制造商从150毫米迁移到200mm。当时,建造200毫米FAB的成本约为7亿美元至13亿美元。Fab的大量成本围绕着用于制造芯片的设备。蚀刻,沉积和光刻系统是FABS中的常用设备。

200mm晶圆厂已成为多年来的前沿标准。SEMI分析师克里斯蒂安•迪塞尔多夫(Christian Dieseldorff)表示,到2002年,全球共有1.86万家200毫米晶片厂在运营,高于1995年的65家。

从21世纪初开始,许多芯片制造商从200毫米晶圆厂转向300毫米晶圆厂(12英寸直径晶圆厂)。最初,建造300毫米晶圆厂的成本是20亿到30亿美元。

尽管迁移到300mm Fabs,但200mm的植物并没有消失。相反,大量的芯片制造商继续在旧的200mm fab上生产芯片。如今,许多供应商也将较旧的150毫米和100mm的碎片制成芯片。

然而,直到2015年,2亿欧元的市场才被人遗忘。当时,对模拟、RF、MEMS和其他器件类型的需求急剧上升,导致200mm晶圆产能短缺。

2015 - 2019年,200mm fab产能紧张。2020年,除了今年早些时候的低迷,许多供应商的代工产能都很紧张。200mm容量的idm是一个混合袋。

“对200毫米的需求曾经是周期性的,但在过去的几年里,这种动态发生了变化,”业务发展副总裁Walter Ng表示。“我们已经看到200mm的需求继续在整个行业外面。许多设备都是长期产品,它将保持现有技术一段时间。其他新申请也在市场上,希望利用200mm技术节点的技术/成本效益。这为200毫米创造了新的常态,行业需求不断过分扩大可预见的未来。“

设备供应商也看到了类似的趋势。SPTS公司执行副总裁兼总经理David Butler说:“在过去的5年里,200mm晶圆加工设备的前景是非常强劲的心理契约公司。“在我们自己的统计数据中,小型晶圆市场的上升非常明显。从2010年到2015年,200毫米或更小的产品的销量在我们的总业务中所占的比例有所下降,而300毫米产品的销量则接近50/50。然后趋势逆转,200mm或更小的百分比回到了2010年的水平。”

200mm容量趋势
有几种方法可以查看200毫米市场。一个是将市场分成三部分 - 铸造厂基地,FAB容量和设备。

一些代工供应商在200mm晶圆厂为其他公司生产芯片,每个公司都有不同的工艺产品。GlobalFoundries、华宏、三星、天水、中芯国际、Tower、台积电、联电、先锋、X-Fab等均拥有200毫米晶圆厂。

在收购了MagnaChip的铸造业务后,Key foundry公司于9月份进入市场。

与此同时,在产能方面,IDMs和代工厂继续建造新的200毫米晶圆厂。“2019年,我们发现了5个新的200毫米晶圆厂,”SEMI的Dieseldorff说。“7家200mm晶圆厂于2020年开始建设。2021年还会有一座或两座建筑开工。”

根据SEMI的数据,从地区来看,中国在2020年将有三个新的200毫米晶圆厂,而美洲、日本、东南亚和台湾各有一个工厂。计划于2021年投产的晶圆厂位于美国

查看能力的另一种方式是Fab生产,其由每月晶圆(WPM)测量。“在秋草方面,从2019年到2021年,我们认为每年的稳定增长约为3%至4%,”柴油夫说。

该行业预计将在2021年增加200毫米的新增200毫升以上。总共有200mm的FAB容量,根据SEMI,预计将达到640万WPM。200mm Fab容量包括酌处,epi,LED,MEMS和半导体。

以其他方式测量200mm的容量。例如,200mm Fab中的每个过程节点都有自己的供应/需求方程。例如,PMIC和Display Driver IC在200mm Fab的180nm节点上有所要求。

分层在那之上是迁移因子。一些芯片类型将继续在200mm Fabs中生产很长一段时间。其他芯片迁移到200mm至300mm植物。

“这是安全的,铸造在整个行业上的铸造能力在200毫米和300毫米非常紧张,”UMC的NG说。“由于200mm的容量一直在过去几年中始终填补,它推动了许多申请来迁移到300mm技术节点。因此,我们已经看到了PMICS,Display Driver IC和RF-SOI在80nm / 90nm上设计,以及65nm / 55nm。我们所谓的遗留300mm正在通过更多领先的200mm进程上的相同的高分结束应用程序被驱动到一定程度。“

然后,在许多铸造厂,相对成熟的40nm和28nm工艺在300mm晶圆厂也有需求。“这些节点是由消费者和通信应用驱动的。游戏、无线通信和LED驱动器等应用程序只是驱动应用程序的一部分。此外,5G和mmwave相关设备也在快速增长。”

与此同时,许多供应商对200毫米铸造产能的需求将在2021年保持强劲。高德纳(Gartner)分析师Samuel Wang表示:“台湾所有代工厂预计,200毫米的供应紧张局面至少会持续到2021年第二季度末。”“200mm晶圆需求增长的主要原因之一是5G智能手机和基站产量的不断上升。这将使台湾铸币厂的200毫米在2021年得到高度利用。一些服务于汽车和工业应用的非台湾铸造厂对200毫米晶圆的需求并没有出现这样的激增。”

2020年,一些成果为客户提高了200毫米的价格。“铸造厂有选择性的价格增加,但它不是董事会,”王说。“TSMC公开宣布它将看到没有200毫米的价格上涨,并鼓励200mm的客户向上移动使用300mm fab来维持他们的长期关系。其他台湾铸造厂有一些有限的价格。他们与许多客户保持稳定的客户合同协议。但选择中型和低批量客户经历了更多的价格增加。“

200毫米设备发展趋势
在某些时候,IDMS和铸造件必须通过建造新的Fabs或扩展其现有植物来扩展其200mm的容量。在任何一种情况下,设备制造商都必须购买200mm设备。

有几种方法可以采购200mm设备。例如,许多设备供应商也称为OEM,从头开始构建新的200mm工具。OEM还采用二手设备,或所谓的“核心”,并将其翻新成可用的系统。

另一个来源是二手或二手设备公司。这些公司获取核芯并对其进行翻新。有些人甚至建立了自己的品牌工具。

经纪商和eBay等在线网站也出售二手设备。一些芯片制造商也在公开市场上出售二手设备。

有几个渠道可以买到200毫米设备,但它不是那么简单。一方面,市场上缺乏可用的200毫米翻新设备。据二次设备供应商SurplusGlobal称,今年早些时候,该行业需要超过2000至3000个新的或翻新的200mm工具或“芯”来满足200mm晶圆厂的需求,但可用的芯不到500个。

今天,在蓬勃发展的200mm铸造能力下,比以前可用更少的核心。“这是一个更严重的局面,”剩余群体的首席执行官Bruce Kim说。“每200毫米的铸造都忙碌,至少在明年年底之前完全运行。”

由于使用过的工具不足,设备制造商在许多情况下必须直接向设备制造商购买相对昂贵的新的200mm工具。“多年来,200毫米设备制造商能够廉价获得二手设备。现在,你已经没有那种供给了。即使人们有闲置的工具,他们也不会卖掉它们,因为他们仍然可以用它们赚钱。“现在,你必须去找原始设备制造商。你必须去Applied, Lam, TEL, Kokusai, ASMI和ASML。这些工具都不太实惠。进行投资的障碍要高得多。”

尽管如此,oem生产的200毫米刀具仍有需求。该公司战略营销董事总经理戴维•海恩斯(David Haynes)表示:“用于翻新的200毫米工具芯肯定短缺。林的研究。“但在传感、电源和射频领域的许多成熟应用中,对200mm设备的需求依然强劲。电源管理和专门CMOS图像传感器应用对模拟IC容量的需求特别强烈,并驱动客户的需求。同样,我们也看到了对离散功率器件制造解决方案的需求不断增加,尽管随着需求的增长,这些技术继续迁移到300mm。”

尽管如此,经过2019年的短暂停滞,200毫米设备市场正在再次起飞。根据VLSI Research的数据,2019年200毫米晶圆厂设备(WFE)的总销售额为36亿美元,比2018年下降了5%。根据超大规模集成电路研究公司(VLSI Research)的数据,到2020年,200毫米WFE市场有望反弹,增长6%至7%。据该公司称,2021年市场有望出现类似增长。

在哪里购买工具
同时,一些供应商销售新的和/或使用的200mm设备。难以列出所有公司及其产品。看市场的一种方式是突出一些公司并探索手头的问题。

用于在晶片上进行模式的光刻工具,通常是最困难的200mm在市场上采购的系统。一个供应商佳能,继续以200mm晶圆尺寸和更小的200mm开发新的I-Line和248nm光刻系统。

佳能市场经理Doug Shelton表示:“对新设备和二手200毫米设备的需求非常强劲,但佳能在新设备的建造计划上具有灵活性,这使我们能够增加特定的设备数量,以满足市场需求,同时保持可接受的交期。”新设备对于预算明确、光刻系统性能、生产率、功能或产品寿命要求高的公司具有吸引力。对于寻求将200mm晶圆厂成本降至最低的客户来说,价格较低的旧设备具有吸引力,因为光刻性能和输出不是主要的优先考虑因素。通过新的工具设备策略,可以将采购、翻新、安装和支持使用过的光刻设备的风险降至最低。”

同时,若干公司,制造和销售200mm沉积和蚀刻设备。沉积涉及将薄膜放在表面上。蚀刻工具取出材料。

Lam公司的Haynes说:“Lam公司一直在继续开发新的200毫米沉积、蚀刻和单晶圆清洁工具。”“我们有一个积极主动的核心收购计划。但如果我们不能提供翻新工具,我们的团队将提供一种新产品作为替代。”

对翻新的300毫米系统的需求也在上升。Haynes表示:“在这一领域,我们看到了对翻新300mm刀具的巨大需求,这些刀具既能满足先进工艺要求,又能满足在这些市场运营的客户的资本投资目标。”

其他沉积/蚀刻供应商也看到了类似的趋势,但也面临一些挑战。“从广义上讲,供应200毫米或更小的设备没有特定的挑战,”SPTS的Butler说。“供应链是成熟和稳定的。计量系统是现成的。200mm和更小的晶圆的挑战在于它们所支持的各种市场,每个市场都有非常不同的技术需求。例如,均匀厚度和应力控制对压电薄膜的RF滤波、纳米级去除是不同的(氮化镓)层的功率,以及高击穿介质沉积在低于200°C的MEMS。”

事实上,有一种看法认为,对200毫米晶圆厂的芯片要求很简单。相反,要求有时是复杂的,设备制造商希望工具具有更精确的过程和更快的吞吐量。

“我们为铸造厂运送了很多200毫米的所有表面检测系统。我们的一些客户正在购买我们的新检测系统,以取代现有的检测系统,因为新工具提供了更好的缺陷灵敏度。上的创新。“向前迈进,我们需要提高前面,背面和边缘检查的吞吐量,因为所需的检查采样率继续上升。背面检查对于特种半导体应用中的产量控制变得更为关键,因此如何提高背面灵敏度是一个关键。“

KLA, Onto和其他公司销售检验和计量设备,这在200mm晶圆厂中也是至关重要的。检测设备在芯片中发现缺陷,而计量工具用于测量结构。

“在2020年,我们已经看到了200mm,以容量运行,我们在2021年预计2021年举办了额外增长,”克拉副总裁兼总经理Wilbert Odisho说。“由5G,汽车,显示面板和AR / VR驱动的强大需求。最大的区域增长来自于中国,我们预计未来两年内预计十多家新的工厂和扩张即可在线上网。SiC(碳化硅)和GaN也推动了200mm的需求。“

KLA拥有广泛的200mm检测和计量工具组合。“我们正在为市场提供翻新的200mm KLA工具,并正在重新制造其他成熟的产品线。我们还为几种现有的工具型号增加了200mm的功能。”“在某些情况下,我们已经重新启动特定的200mm产品制造,以满足不断增长的成熟市场需求。我们将继续看到200mm的强劲增长,无论是增加的系统,还是性能和吞吐量的增强升级。我们还通过加倍的工程支持来应对产品可服务性的挑战,以确保通过减少过时现象来保证供应的连续性。”

结论
可以肯定的是,200mm是具有成熟技术的旧工厂,但他们在这里留下来。

对于铸造厂和设备供应商来说,挑战在于满足200mm容量的需求。但说起来容易做起来难。

有关的
成熟节点的掩模/光刻问题
专家在桌子上:一些工具的备件是稀缺的,它们不能做所有的事情,但它们几乎可以自由操作。这限制了购买新设备。
Moov:二手设备数字市场
启动利用数据技术来实现芯片制造设备的购买。
需求拾取200毫米(2月2020年)
缺少二手设备,备件是新晶厂的能力。



1评论

斯蒂芬·豪 说:

目前的市场形势是,我们看到对200毫米晶圆厂设备的物品的令人难以置信的需求。在过去的6年里,价格增加了约10倍。在植物等植物和光刻的许多区域中,几乎没有使用的200mm设备提供。它让我想起了2000年的繁荣。我的希望是,供应紧张将导致芯片制造商能够增加价格,因此,即使在200毫米晶圆尺寸和200毫米晶圆尺寸和尾随技术节点。

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