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模擬芯片巨頭的晶圓廠進(jìn)退之道

2020-08-12
作者:蔣思瑩
來源:半導(dǎo)體行業(yè)觀察

  據(jù)外媒消息顯示,安森美半導(dǎo)體正在研究出售其在日本新瀉的制造工廠。據(jù)了解,安森美出售日本新瀉工廠是公司“優(yōu)化和加強(qiáng)對電力電子,模擬電子傳感器的關(guān)注”計劃的一部分。

  縱觀整個模擬領(lǐng)域,這個領(lǐng)域中的巨頭們多是以IDM模式進(jìn)行運營,晶圓廠對于他們來說無疑是未來規(guī)劃當(dāng)中重要的一部分。尤其是在傳統(tǒng)市場與新興市場的雙重影響下,滿足市場對模擬芯片的供給需求是這些廠商必須要考慮的問題。基于此,很多模擬廠商在經(jīng)過成本和效益的權(quán)衡后,開始對其旗下的晶圓廠進(jìn)行了大量的調(diào)整。

  在這些模擬廠商買賣晶圓廠,甚至是建廠、關(guān)廠的背后,又暗藏著哪些玄機(jī)?

  150mm晶圓廠成為“歷史”

  TI和ADI作為模擬領(lǐng)域數(shù)一數(shù)二的企業(yè)代表,他們在該領(lǐng)域不僅占據(jù)著多數(shù)市場份額,也同樣在利潤方面占據(jù)著優(yōu)勢。而這些企業(yè)利潤方面的優(yōu)勢,則是其對晶圓廠發(fā)展的把控??梢哉f,他們對晶圓廠的規(guī)劃和發(fā)展,是成就其王者地位的重要基石之一。

  在這些模擬廠商對晶圓廠不斷調(diào)整優(yōu)化的過程中,150mm晶圓廠也逐漸退出了歷史舞臺。2019年,德州儀器便將其位于蘇格蘭格里諾克(Greenock)的晶圓制造廠和運營部門(GFAB)出售給了Diodes,GFAB工廠是TI在2011年收購美國國家半導(dǎo)體時合并而來,具有200mm和150mm晶圓產(chǎn)能。在今年2月公司的財報會議上,德州儀器還表示,將在未來幾年內(nèi)關(guān)閉其最后兩個150mm晶圓廠。

  無獨有偶,作為同樣在模擬領(lǐng)域有著高額利潤的企業(yè),ADI也在逐步拋棄150mm晶圓廠。

  早在2009年左右,ADI就對其位于美國馬薩諸塞州威明頓工廠以及愛爾蘭利默瑞克的工廠進(jìn)行了改造。據(jù)相關(guān)報道顯示,其威明頓工廠主要制造射頻、線性和其它模擬產(chǎn)品,并已計劃生產(chǎn)ADI的MEMS產(chǎn)品。利默瑞克工廠則全部轉(zhuǎn)換成ADI公司的高產(chǎn)能200mm晶圓代工廠。產(chǎn)能的擴(kuò)張和業(yè)務(wù)效率的提高將進(jìn)一步增強(qiáng)ADI 公司使用高性能模擬工藝技術(shù)進(jìn)行制造的能力,其中包括專有的 MEMS、CMOS、BiCMOS、BiPolar 和 SiGe 工藝。

  對于這些改造計劃,ADI表示,這是 ADI 公司之前宣布的一項確??蛻粝碛懈咝詢r比和靈活的全球制造基礎(chǔ)設(shè)施的長期規(guī)劃的一部分。

  此外,據(jù)最新的報道顯示,ADI還計劃在2021年2月關(guān)閉位于加利福尼亞州米爾皮塔斯的150mm晶圓廠。

  在細(xì)分領(lǐng)域市場,150mm晶圓廠也難以避免被淘汰的厄運。以汽車領(lǐng)域而聞名的安森美也在逐步摒棄150mm晶圓。從其這些年來的動作中看,2011年,安森美就宣布計劃在2012年6月底前關(guān)閉公司日本會津(Aizu)的150mm晶圓制造廠。根據(jù)當(dāng)時的新聞稿顯示,這項關(guān)閉計劃是公司整體推進(jìn)運營效率的一部分,配合公司旨在將內(nèi)部生產(chǎn)轉(zhuǎn)向大型高產(chǎn)能晶圓廠并投資于更先進(jìn)晶圓技術(shù)的發(fā)展策略。

  另據(jù)SIA的數(shù)據(jù)顯示,在2019年當(dāng)中,安森美的位于美國的晶圓廠再次出現(xiàn)了變化,其中,安森美關(guān)閉了其位于紐約羅切斯特晶圓尺寸150毫米的工廠。

  投資于更先進(jìn)的晶圓技術(shù)已經(jīng)成為了模擬行業(yè)當(dāng)中的大勢。在這股浪潮下,也有一些企業(yè)發(fā)生了比較大的變動。以NXP為例,早在2008年,NXP就發(fā)生了一場比較大的改革。在當(dāng)年的重組計劃當(dāng)中,就包括縮小恩智浦制造基地、中心研發(fā)和一些支持功能部門。據(jù)當(dāng)時的報道顯示,此次計劃堅定了NXP向更高級制造工藝的轉(zhuǎn)移,傳統(tǒng)技術(shù)的多余產(chǎn)能須被降低,從而共同確保更具競爭力的運營,同時維持在歐洲的強(qiáng)大制造能力。

  恩智浦計劃將其大部分制造整合到兩家具備更高產(chǎn)能的歐洲晶圓工廠,奈梅亨(Nijmegen)和漢堡(Hamburg),以及位于新加坡的SSMC。因此,有四家工廠將被計劃出售或關(guān)閉。位于美國紐約費西基爾(Fishkill)的晶圓廠最終將于2009年關(guān)閉。此外,其它兩家工廠也將計劃在2010年之前關(guān)閉:恩智浦荷蘭奈梅亨工廠的“ICN5”部分,和德國漢堡工廠的“ICH”晶圓工廠部分。恩智浦位于法國卡昂(Caen)的晶圓廠將被出售。這一計劃旨在將恩智浦其它晶圓廠的生產(chǎn)負(fù)荷提升至90%以上,同時在2010年底前預(yù)期節(jié)省3億美元的運營成本。

  200mm、300mm晶圓廠成為新寵兒

  在150mm晶圓廠退出模擬市場的同時,200mm、300mm晶圓廠接過了新時代的接力棒,成為了眾多模擬廠商的新寵兒。由此,也發(fā)生了多起并購。

  從德州儀器方面來看,在2009年到2020年的時間里,德州儀器一直在向300mm晶圓制造發(fā)展。2009年,奇夢達(dá)發(fā)生的變故讓TI有了更輕松的發(fā)展方式,當(dāng)年,德州儀器從奇夢達(dá)手中收購了擁有一座300mm晶圓廠的子公司Richmond,用于生產(chǎn)模擬器件。

  次年,為了進(jìn)一步擴(kuò)大產(chǎn)能,德州儀器收購了飛索半導(dǎo)體在日本會津若松的兩座晶圓廠(據(jù)當(dāng)時相關(guān)報道顯示,這兩座晶圓廠,一座可用于200mm生產(chǎn),另外一座則可同時兼顧200mm和300mm的生產(chǎn))。同年,德州儀器又收購了位于成都的成芯半導(dǎo)體的200mm制造廠。4年后,德州儀器在成都進(jìn)行了300mm晶圓廠的布局——2014年,德州儀器宣布將在中國成都設(shè)立12英寸晶圓凸點加工廠,以擴(kuò)展公司的制造能力。在成都新增的制造工藝將進(jìn)一步提高德州儀器的300mm模擬晶圓制造產(chǎn)能。

  2020年,德州儀器在其財報會議中稱,公司將在德克薩斯州Richardson工廠建造下一個300mm晶圓廠。從計劃中看,德州儀器將為這座新工廠投資31億美元,其建設(shè)計劃在2021年之前完成工廠的建造,并于2024年開始運營。TI表示,300mm晶圓廠的產(chǎn)量比競爭對手使用的200mm工藝生產(chǎn)的芯片便宜40%。此外,對于模擬用途,300mm晶圓廠的投資回報率可能更高,因為它可以使用20到30年。

  除了德州儀器外,安森美對200mm、300mm晶圓廠的布局也很頻繁。2006年,安森美完成了以1.05億美元購買美國俄勒岡州Gresham200mm晶圓廠的交易 。當(dāng)時,官方資料顯示,購買Gresham晶圓廠明顯地提升安森美半導(dǎo)體的制造生產(chǎn)能力。完成此交易后,安森美半導(dǎo)體已獲得熟練的工藝開發(fā)工程師、運營專知及工藝開發(fā)技能,使公司能開發(fā)更多元化的大量低成本高性能達(dá)0.18微米水平的亞微米模擬和數(shù)字電源產(chǎn)品,以制造工具能力而言,未來最低可達(dá)0.13微米的水平。

  2018年,安森美半導(dǎo)體公司與富士通半導(dǎo)體株式會社宣布,安森美半導(dǎo)體已經(jīng)完成對富士通半導(dǎo)體制造株式會社(Aizu Fujitsu Semiconductor Manufacturing Limited)位于會津若松(Aizu-Wakamatsu)的富士通200mm晶圓廠的遞增(incremental)20%股權(quán)之收購,使安森美半導(dǎo)體持有該合資公司的60%大多數(shù)股權(quán)。

  2019年4月,GlobalFoundries(格芯)宣布與安森美半導(dǎo)體(ON Semiconductor)達(dá)成最終協(xié)議,將位于美國紐約州EastFishkill的Fab 10 300mm晶圓廠賣給后者,價格為4.3億美元。對于這筆交易,安森美曾表示,此次收購將使得安森美獲得300mm晶圓制造能力(此前只能制造200mm晶圓),同時獲得格芯相關(guān)的工藝技術(shù)和授權(quán)協(xié)議,尤其是65nm、45nm CMOS,成為其未來發(fā)展的基石。

  另外,根據(jù)SIA的數(shù)據(jù)來看,安森美在2019年還在愛達(dá)荷州首府博伊西安森美建造了兩座200和300毫米的晶圓廠。

  歐洲廠商的雙輪驅(qū)動

  在晶圓制造方面,從英飛凌的報告中看,公司仍將一方面以領(lǐng)先的技術(shù)內(nèi)部制造前沿產(chǎn)品以達(dá)到 性能和成本方面的優(yōu)勢 ,另一方面則以外包非差異性產(chǎn)品來優(yōu)化資本效率。同時與代工廠合作,以確保產(chǎn)能的擴(kuò)張與靈活性。

  從整體來看,英飛凌的布局為,歐洲地區(qū)的工廠將進(jìn)行12寸功率半導(dǎo)體高自動化制造,而亞洲則以8寸產(chǎn)能擴(kuò)張,充分受益于勞動力成本優(yōu)勢。

  就其300mm晶圓廠來看,英飛凌于2011年收購奇夢達(dá)的300毫米存儲晶圓制造廠進(jìn)行改造,2013年改造成業(yè)界首個功率半導(dǎo)體的量產(chǎn)廠;最初的用途是生產(chǎn)家用電子設(shè)備上的功率半導(dǎo)體,現(xiàn)在開始為汽車電子應(yīng)用制造功率半導(dǎo)體。

  此外,2018年5月,英飛凌還宣布計劃在奧地利菲拉赫新建一座300毫米薄晶圓的全自動芯片工廠,總投資約為16億歐元,計劃在六年內(nèi)完成。建設(shè)工程計劃于2019年上半年啟動,預(yù)計將于2021年初開始投產(chǎn)。

  根據(jù)工商時報此前的報道稱,雖然英飛凌已宣布將再興建1座生產(chǎn)功率半導(dǎo)體的12吋晶圓廠,但在未來5年,英飛凌仍將持續(xù)擴(kuò)大委外,其整體前段晶圓制造委外比重將由目前的22%提升至30%。

  作為歐洲半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的另外一個明星,意法半導(dǎo)體也在晶圓廠的布局上進(jìn)行了調(diào)整。之前,意法半導(dǎo)體在法國有一座名為Crolles的晶圓廠,有一條12寸(300mm)生產(chǎn)線,負(fù)責(zé)投產(chǎn)28納米傳統(tǒng)CMOS制程和28納米FD-SOI制程技術(shù),這是ST最先進(jìn)的產(chǎn)線之一,也是歐洲最大的先進(jìn)晶圓廠之一。

  而面對越來越多的訂單,意法半導(dǎo)體也開始考慮擴(kuò)產(chǎn)。2018年,意法半導(dǎo)體在其法說會中表示其正在Agrate準(zhǔn)備12寸試驗線。公司表示,在轉(zhuǎn)單效應(yīng)下8寸晶圓產(chǎn)能供需不平衡的狀態(tài)將得到緩解。

  除此之外,意法半導(dǎo)體近些年來在第三代半導(dǎo)體器件上的投入也不小。除了今年宣布的,意法半導(dǎo)體將攜手臺積電發(fā)展氮化鎵產(chǎn)品以外,意法半導(dǎo)體還通過收購的方式,來擴(kuò)大其在第三代半導(dǎo)體器件領(lǐng)域中的實力。

  2019年12月,意法半導(dǎo)體(ST)宣布完成對瑞典碳化硅(SiC)晶圓制造商Norstel AB( Norstel)的整體收購。據(jù)悉,Norstel將被完全整合到意法半導(dǎo)體的全球研發(fā)和制造業(yè)務(wù)中,繼續(xù)發(fā)展150mm碳化硅裸片和外延片生產(chǎn)業(yè)務(wù)研發(fā)200mm晶圓以及更廣泛的寬禁帶材料。

  從瑞薩看日本晶圓廠的發(fā)展

  從此前很多報道顯示,日本在過去的幾十年中關(guān)閉了30多座晶圓廠。瑞薩作為日本半導(dǎo)體企業(yè)的代表之一,至今仍活躍在行業(yè)當(dāng)中。但在成本等種種原因之下,瑞薩也開始逐漸轉(zhuǎn)向輕晶圓模式,因此,其旗下的晶圓廠也經(jīng)受了一系列的出售。

  2004年,瑞薩電子關(guān)閉了在德國的一家老晶圓廠。同年,Mitsumi Electric Co. Ltd.從瑞薩的全資附屬公司Renesas Northern Japan Semiconductor Inc.收購了一座150毫米晶圓廠。

  2014年,瑞薩在將其300mm邏輯晶圓廠出售給了索尼,索尼重新利用該晶圓廠制造圖像傳感器。轉(zhuǎn)讓原因是瑞薩正在推進(jìn)在日本國內(nèi)的生產(chǎn)基地的重組。在前工序生產(chǎn)基地方面,瑞薩集團(tuán)將繼續(xù)維持并強(qiáng)化最具優(yōu)勢的閃存微控制器、低功耗等高品質(zhì)技術(shù),同時,以生產(chǎn)效率及性價比為基準(zhǔn),推進(jìn)縮小或精簡化生產(chǎn)。

  2015年,羅姆已以4.5億日元(約合370萬美元)的價格從瑞薩收購了200mm晶圓廠。據(jù)當(dāng)時的報道顯示,未來該工廠將主要生產(chǎn)150nm IGBT、MOSFET及MEMS。

  2018年瑞薩電子宣布,旗下100%持股子公司RSMC所屬的山口工廠以及滋賀工廠部分產(chǎn)線(硅產(chǎn)線)將在今后2-3年內(nèi)進(jìn)行關(guān)閉。至此,從2011年3月至今,瑞薩在日本的22座生產(chǎn)據(jù)點將進(jìn)一步縮減至8座。

  但這似乎并不是結(jié)束。據(jù)IC Insights的報告顯示,2018年,瑞薩還有兩座150mm晶圓廠面臨著關(guān)閉或改造,一家是位于日本高知縣的工廠,該工廠主要生產(chǎn)模擬、邏輯器件,以及一些型號陳舊的微型元器件;另一家是位于日本滋賀縣大津的工廠,瑞薩已將其調(diào)整為生產(chǎn)光電器件的工廠。

  (全球前十大模擬廠商還有Skyworks以及Microchip,但由于這兩家企業(yè)在晶圓廠方面的動作不多,因而,本文中沒有單獨羅列。)

  結(jié)語

  在全球前十大模擬廠商對其晶圓廠進(jìn)行調(diào)整或規(guī)劃的背后,有很大一部分原因是由于折舊后,新的晶圓廠會對其以后利潤的提升有所幫助。在這個過程當(dāng)中,150mm晶圓廠已經(jīng)完成了他們的使命,300mm晶圓廠則成為了模擬廠商的新寵兒。但由于建造或收購新的晶圓廠仍存在很大的成本壓力,因而,也有一些模擬廠商開始走向了輕晶圓模式。

  此外,由于歐洲地區(qū)對于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的規(guī)劃,歐洲模擬企業(yè)正在積極規(guī)劃汽車、工業(yè)領(lǐng)域所需要的第三代半導(dǎo)體器件。由此,有著歐洲血統(tǒng)的半導(dǎo)體企業(yè)也在布局與第三代半導(dǎo)體器件相關(guān)的產(chǎn)線。另一方面,或許是由于近些年來的市場環(huán)境原因,我們也看到,歐洲半導(dǎo)體企業(yè)也開始有意識地在其本土建設(shè)晶圓產(chǎn)線。在這兩種因素的影響下,或許歐洲第三代半導(dǎo)體產(chǎn)能將會占據(jù)更大的市場份額。

 

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