需求增長，而產(chǎn)能持平。這種不平衡背后的原因是什么。
在過去一年左右的時間里，由于某些芯片的需求激增，IC行業(yè)在200mm晶圓廠容量和200mm設(shè)備方面都嚴(yán)重短缺。現(xiàn)在，200毫米的缺口比以前更糟。但是，由于這兩個因素，預(yù)計在2017年下半年，這種情況并不會改善。
在容量方面，芯片制造商通常運(yùn)營他們的200mm晶圓廠，利用率達(dá)到或接近100％，且沒有放緩的跡象。“全球200毫米的產(chǎn)能得到充分利用”聯(lián)電（ UMC）公司業(yè)務(wù)管理副總裁Walter Ng表示：“從去年初以來，這種情況一直是這樣，預(yù)計在可預(yù)見的未來仍然如此。今年下半年的前景仍然是200mm產(chǎn)能被充分利用。”
在一方面看，這是個好消息——芯片制造商希望保持晶圓廠充分利潤。缺點(diǎn)是他們不能利用需求的飛漲帶動晶圓廠利潤的增長。
芯片制造商一直在尋求擴(kuò)大其200mm晶圓廠的能力，在中國，有些制造商正著手建造新的200mm晶圓廠以滿足需求。但幾乎沒有任何新的或二手的200mm設(shè)備可用。而有工具可用的地方，價格又比較高。
200mm設(shè)備的缺口在2015年底開始出現(xiàn)，并貫穿了整個2016年，晶圓廠意識到對200mm容量的突然和令人驚訝的需求。“從去年的情況來看，許多人的普遍思想是：2017年我們會看到一些松動，并增加對200mm設(shè)備所需材料的供應(yīng)，” 應(yīng)用材料（Applied Materials）公司的全球服務(wù)部應(yīng)用總監(jiān)Cody Harlow如是說，“根本不是這樣的情況。事實(shí)上，現(xiàn)在核心工具供應(yīng)不足。核心工具的價格達(dá)到十年來的最高點(diǎn)。”
術(shù)語“核心”是指一件必須翻新的二手設(shè)備。一年前，庫存中有600到720個200mm的二手設(shè)備或核心。據(jù)世界上最大的二次設(shè)備供應(yīng)商之一的SurplusGlobal公司表示，目前設(shè)備制造商的核心需求量約為1000個。
根據(jù)SurplusGlobal的說法，目前還有不到1000個200mm的核心可用。但是，據(jù)該公司估計，目前芯片制造商的核心需求在3000到5000個之間，比去年增加了三到五倍，供需不平衡。
“我們從來沒有遇到過像這樣糟糕的情況，沒有足夠的設(shè)備，”SurplusGlobal美洲和歐洲執(zhí)行副總裁Emerald Greig說：”有些人已經(jīng)投資建造了200mm晶圓廠，但是它們已經(jīng)被擱置了。不是因?yàn)橘Y金不足而暫停，而是因?yàn)闆]有設(shè)備所以被擱置了。”
然而，200mm容量的緊縮并不是一個短期事件。Greig說：“我們認(rèn)為，至少在未來的兩三年內(nèi)，對200mm的需求仍將繼續(xù)。”
我們是怎么走到這一步的？
200mm容量和工具的缺乏主要是由于以下幾個原因：
多年來，由于成本原因，許多芯片制造商關(guān)閉了200mm晶圓廠。有些人決定專注于更大的300mm市場。
幾家設(shè)備公司多年來停產(chǎn)或被收購。 許多廠商決定停止構(gòu)建某些類型的傳統(tǒng)工具。
對200mm晶圓廠生產(chǎn)的芯片的需求的爆炸式增長，特別是在汽車，通信和移動市場。
令人驚訝的是，盡管200mm晶圓廠在幾十年前就已經(jīng)出現(xiàn)了，但在今天仍然是熱門商品。目前，中國正在建造業(yè)界最新的200mm晶圓廠。 此外，幾家代工廠和集成設(shè)備制造商（IDMs）正在提升新的200mm晶圓廠能力。
根據(jù)SEMI的統(tǒng)計，到2020年，全球預(yù)計將有189個200mm的晶圓廠，而2007年的高峰期則為199家。SEMI分析師Christian Dieseldorff說：“包括2016年，我們正在密切關(guān)注八個新的已經(jīng)開始建設(shè)的200mm晶圓廠項(xiàng)目。這八個項(xiàng)目中有六個在中國。它們混合了模擬、電力和鑄造產(chǎn)業(yè)。“
圖 1：200mm晶圓廠數(shù)量下降。資料來源：SEMI
計算新晶圓廠的數(shù)量是一回事。 但是，隨著時間的推移，預(yù)計200mm晶圓廠容量的多少，涉及到一個包含一系列變量和未知數(shù)的復(fù)雜公式。“你有新技術(shù)進(jìn)入200mm，同時也要遷移到300mm，還有平均銷售價格（ASP）的侵蝕，”應(yīng)用材料（Applied Materials）的應(yīng)用全球服務(wù)營銷總監(jiān)Mike Rosa說，“所以，這是一個復(fù)雜的方程，可以在許多年后維持200mm的需求。”
獲取200mm的一種處理方法是查看wafer starts per month（wspm）、工藝、利用率和產(chǎn)品類型。
對于初學(xué)者來說，典型的200mm晶圓廠產(chǎn)量約40,000 wspm。通常，200mm晶圓廠可以在6微米至65納米的各種工藝中生產(chǎn)各種芯片。MCU、MEMS、MOSFET、電源管理IC和RF器件只是200mm晶圓廠中的幾種產(chǎn)品。
圖 2：200mm的wspm 正在增長。 來源： SEMI
考慮到200mm芯片的需求，該行業(yè)預(yù)計在2020年前200mm晶圓廠產(chǎn)能將每年增加80,000至100,000 wspm。據(jù)Rosa稱：“在接下來的四年多的時間里，這是每年價值2.5億美元的設(shè)備。”
根據(jù)分析師的預(yù)測，到2017年，對于200mm設(shè)備，該行業(yè)總共將產(chǎn)生520 wspm，到2018年將達(dá)530 wspm。“到2020年底，預(yù)計容量約為550 wspm，”SEMI的Dieseldorff如是說。
在另一個關(guān)鍵指標(biāo)中，全球200mm晶圓廠的平均利用率約為78％至85％。 “這個數(shù)字正在爬升，” Applied的Rosa說，“可以看到利用率每年上漲約4％。”
此外，產(chǎn)品類型和ASPs也被納入方程式中。“每個設(shè)備都有不同的ASP侵蝕率，” Rosa說，“它可以像MEMS那樣具有侵略性。MEMS每季度價格下滑3％至5％。”
總而言之，晶圓開始在200mm晶圓廠開始上漲，但平均售價以更快的速度下降。總的來說，200mm晶圓廠的收入總體以每年2％的速度增長，他說。
然而，數(shù)字指向相同的方向。UMC高級區(qū)域營銷經(jīng)理Yan Qu說：“一般來說，由于季節(jié)性變化，大批量的消費(fèi)者產(chǎn)品在下半年將有所上升。因此，下半年200mm容量供應(yīng)預(yù)計將繼續(xù)緊張。”
浪潮之后
是什么驅(qū)動了對200mm需求？Rosa稱：“模擬產(chǎn)品、MEMS和電源管理產(chǎn)品對移動設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)仍然至關(guān)重要。這些部門的需求和增長導(dǎo)致了200mm的供應(yīng)短缺。”
綜合考慮這些問題，芯片制造商也在200mm的各種產(chǎn)品組合中角逐。這些分為三類。第一個涉及到適合200mm的芯片。UMC的Ng表示：“它們在轉(zhuǎn)型為更先進(jìn)的技術(shù)方面沒有任何優(yōu)勢，但整體市場需求持續(xù)增長，如離散功率MOSFET。”
第二類涉及的產(chǎn)品將保持在200mm，但在晶圓尺寸上需要更先進(jìn)的工藝。這類包括顯示驅(qū)動程序和控制器。
最后，一些200mm的產(chǎn)品正往300mm遷移。“依賴于終端產(chǎn)品，如微控制器和射頻開關(guān)，滿足廣泛性能要求的應(yīng)用相關(guān)的需求有所增長，”Ng說， “對于這些應(yīng)用，高性能產(chǎn)品將采用基于300mm的工藝技術(shù)，其余的產(chǎn)品將基于200mm。”
工具不足
雖然200mm容量仍然緊張，但具有200mm工藝技術(shù)的芯片制造商面臨著其他挑戰(zhàn)——尋找設(shè)備。“二手的200mm設(shè)備一般都不容易獲得，”Ng說，“如果有的話，通常是很有價值的。”
然而，在公開市場上可用的不到1000個200mm的核心中，有許多是過時或無法修復(fù)的。短缺是全面的，其中蝕刻、光刻和計量工具最難找到。200mm工具的備件也很少。
那么在哪里可以買到200mm的設(shè)備和備件？
通常，芯片制造商可以從晶圓廠設(shè)備制造商，二手設(shè)備公司、中間商或在線網(wǎng)站（如eBay）購買二手設(shè)備。 一些芯片制造商也在公開市場上出售二手設(shè)備。
多年來，Applied Materials、ASML、KLA-Tencor、Lam Research、TEL等設(shè)備制造商一直在翻新和銷售自己的設(shè)備。最近，Applied、Lam和TEL在業(yè)務(wù)需求旺盛的時候開始生產(chǎn)新的200mm設(shè)備。
例如，Applied公司搭建了不同類型的200mm設(shè)備。Harlow說：“Applied在200mm領(lǐng)域投入了大量資金。這不僅僅是從在技術(shù)的角度出發(fā)，而且站在供應(yīng)基礎(chǔ)和庫存的角度來看，需要提供新的工具彌補(bǔ)現(xiàn)存的不足。我們有能力在需要時提供新的工具。”
去年，Lam Research和Manz AG組建了一家名為Talus Manufacturing的合資公司。Talus位于臺灣，是一個全球性的翻新中心。Talus將升級和翻新Lam的設(shè)備，以滿足臺灣和全球客戶的需求。
“Lam的目標(biāo)是主動為客戶的需求提供解決方案。因此，Lam總是積極尋找市場上的200mm工具，以便我們?yōu)榭蛻籼峁┙?jīng)濟(jì)型的翻新解決方案，” Talus總經(jīng)理、Lam Research全球運(yùn)營戰(zhàn)略計劃副總裁Shahriar Shaghafi表示， “即使市場上沒有任何剩余的可用工具，Lam仍然擁有制造技術(shù)來制造其全套200mm工具。”
利用原始設(shè)備制造商來采購200mm裝備具有一定的優(yōu)勢。KLA-Tencor的KT Pro集團(tuán)副總裁兼總經(jīng)理Wilbert Odisho說：“200mm計量和檢測工具領(lǐng)域繼續(xù)供不應(yīng)求。客戶需要我們這些原始制造商來提供200mm工具，這主要有兩個原因：一是，第三方供應(yīng)有限；第二，第三方供應(yīng)商提供的設(shè)備可能不符合客戶要求。”
KLA-Tencor本身正在采取措施滿足200mm的需求。它繼續(xù)提供翻新的設(shè)備，并在市場上推出了幾種“再制造”系統(tǒng)，如薄膜測量系統(tǒng)（F5X），裸晶圓片檢測工具（Surfscan SP2）和亮場（2367）和暗場（9150）晶圓檢測系統(tǒng)。
它也在解決備件問題。“我們正在努力通過重新設(shè)計光學(xué)和電子子系統(tǒng)，以及升級操作系統(tǒng)來減輕部分過時問題，”O(jiān)disho如是說。
然而，與OEM廠商合作也有一些缺點(diǎn)。他們可能會為200mm工具收取額外費(fèi)用。交貨時間長。一些（不是所有）設(shè)備制造商，預(yù)先搶占了300mm設(shè)備蓬勃的銷售市場。
所以，另一條途徑是與第三方二手設(shè)備公司或中間商合作。一般來說，這些公司可以通過各種手段在公開市場上獲得工具。例如，芯片制造商擁有多余的設(shè)備，并在市場上公開銷售，或者IC供應(yīng)商關(guān)閉晶圓廠，并將裝備出價銷售。
從二手設(shè)備公司購買工具可能是一個具有挑戰(zhàn)性的過程。當(dāng)下，有幾十個銷售二手裝備的實(shí)體。有些公司翻新工具并提供技術(shù)支持。其他公司則未做任何處理，系統(tǒng)“原樣”出售，你可以選擇購買或者放棄。
許多二手設(shè)備公司聲譽(yù)良好，而另一些則值得懷疑。 事實(shí)上，在這個領(lǐng)域有很多可怕的故事，一個芯片制造商將不知不覺地購買一個不能工作或缺少零件的二手工具。
令人困惑的是，一些二手設(shè)備廠商正在給傳統(tǒng)的商業(yè)模式帶來新的轉(zhuǎn)變。例如，SurplusGlobal最近宣布了它所謂的集群。總部位于韓國京畿道，集群涉及一個大型建筑物，其中包括無塵室和倉庫空間。
晶圓廠工具供應(yīng)商和二手設(shè)備競爭對手都可以從SurplusGlobal的新集群站點(diǎn)租賃空間，該集群將于2018年開放。集群的目的是為韓國和其他地區(qū)的芯片制造商提供一站式工具、備件和服務(wù)。
該集群的賣點(diǎn)在于，新工廠位于兩家大型芯片制造商三星和SK Hynix附近。“除此之外，我們還想從韓國支持中國，” SurplusGlobal的Greig稱。
其他廠商正在朝不同的模式邁進(jìn)。不久前，一家二手工具供應(yīng)商ClassOne Equipment組建了一個名為ClassOne Technology的單位。新單位正在以自己的品牌開發(fā)新的200mm設(shè)備。
這個概念很簡單。多年來，許多大型設(shè)備制造商退出了各種傳統(tǒng)工具市場，使一些芯片制造商陷入困境。根據(jù)該部門總裁Kevin Witt的說法，ClassOne Technology可以填補(bǔ)一些市場空白。
無論以哪種模式，購買二手設(shè)備仍然具有挑戰(zhàn)性。芯片設(shè)備老兵Witt為那些正在尋找二手設(shè)備的人提供了一些建議。“市場上有很多小的翻新公司，從其中一家購買設(shè)備是一種風(fēng)險。一是，如果有事情發(fā)生，你能否得到服務(wù)？二是，如果有其他事發(fā)生，你怎么得到零件？”
為了與潛在的供應(yīng)商進(jìn)行業(yè)務(wù)合作，Witt說，需要考慮以下幾個因素——質(zhì)量、聲譽(yù)和服務(wù)。“一定要打開包，進(jìn)行源檢查，并確保系統(tǒng)能夠執(zhí)行所需的操作。不要買看不到的東西。第二件事是確保公司有質(zhì)量程序、零件和服務(wù)。”
最好的解決方案是：做好功課。“如果一個交易成交得過于順利，那么通常是不可信任的，”他補(bǔ)充說。