芯片缺貨問題新爭論： 200mm 晶圓的投資不足

過去幾個月來一直存在的備受關注的問題就是許多新款電子產品很難買到。這涉及到很多相關因素，例如 COVID-19、經濟環(huán)境、良率問題等，但對于導致如此普遍的芯片缺貨問題有一個新的爭論：對 200mm 晶圓的投資不足。

如今，最先進的芯片在 300mm 晶圓上制造。過去的幾十年，制造商一直在提升標準晶圓的尺寸，從 100mm 到 150mm 再到 200mm 和 300mm。長期以來，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的日產量。

現(xiàn)在沒有多少代工廠致力于 150mm 或更小尺寸的晶圓，但許多代工廠仍在運行 200mm 的生產線，臺積電、三星，以及許多二線代工廠都提供這一節(jié)點。GlobalFoundries、中芯國際、聯(lián)華電子、高塔半導體和 SkyWater 都有 200mm 生產線。

許多 IoT 和 5G 芯片，以及一些模擬芯片、MEMS 芯片和 RF 解決方案都采用 200mm 晶圓。

圖片由 Semico Research 提供，2018 年

需要指出，關注度比較高的產品，像臺式機和移動設備的 GPU、CPU，高端蜂窩調制解調器芯片以及其它類似產品，只是一個設備中少數(shù)的幾個芯片，還有許多是通過較為成熟的工藝和更低的成本制造。

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，但此后趨勢逆轉了。原因是 200mm 的生產線非常成熟且成本很低。另外，許多客戶遷移到更大的晶圓并沒有獲得太多好處，他們希望使用已有的成熟設計。這也是許多物聯(lián)網傳感器和產品都使用相對成熟節(jié)點的原因。

隨著對這些產品需求的增長，新冠大流行之前，許多工廠的 200mm 晶圓的利用率就已經很高，而像臺積電這樣的大型代工廠在新增 200mm 晶圓產能方面的進展緩慢，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 的需求再次開始增長，而從未投放過 450mm 的晶圓。

不過，這并不意味著每個有 200mm 晶圓產線的代工廠的利用率都很高。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可能需要大量的時間和金錢。也就是說，如果一家公司為代工廠 A 的生產線設計的芯片，要轉移到代工廠 B 進行生產，這可能會帶來巨大的成本。

新冠大流行給許多行業(yè)帶來了挑戰(zhàn)，半導體產業(yè)的表現(xiàn)是一大亮點。居家辦公有電子產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，最新的和特殊的產品需求也顯著增加，包括電源、CMOS 圖像傳感器、RF 射頻等產品?！?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)、汽車和電力市場一直受冠大流行影響處于艱難境地。但與此同時，代工廠正在解決消費市場的問題?！?/p>

市場的情況是，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，汽車電子產品的需求增長也快于預期。

至此，就能夠在一定程度上解答文章開頭提出的現(xiàn)在一些電子產品比較難買到的問題了。這不僅僅因為新冠大流行擾亂了供應鏈，同時，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 的發(fā)布，還有華為的提前備貨，以及現(xiàn)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 晶圓產能，到時全球的總產能將超過 640 萬 wpm。

責任編輯：PSY