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(shí)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(gè)因素,，預(yù)計(jì)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?！叭?00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(jì)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(gè)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(jià)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(gè)2016年，晶圓廠意識到對200mm容量的突然和令人驚訝的需求,?！皬娜ツ甑那闆r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(jià)格達(dá)到十年來的最高點(diǎn),?！?/p>

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(gè)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(gè),。

根據(jù)SurplusGlobal的說法,，目前還有不到1000個(gè)200mm的核心可用。但是,，據(jù)該公司估計(jì),，目前芯片制造商的核心需求在3000到5000個(gè)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,?！?/p>

然而，200mm容量的緊縮并不是一個(gè)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),?！?/p>

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(gè)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(jì),，到2020年，全球預(yù)計(jì)將有189個(gè)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(gè)新的已經(jīng)開始建設(shè)的200mm晶圓廠項(xiàng)目,。這八個(gè)項(xiàng)目中有六個(gè)在中國,。它們混合了模擬,、電力和鑄造產(chǎn)業(yè)?！?/p>

圖 1：200mm晶圓廠數(shù)量下降,。資料來源：SEMI

計(jì)算新晶圓廠的數(shù)量是一回事。 另外隨著時(shí)間的推移,，預(yù)計(jì)200mm晶圓廠容量的多少,，涉及到一個(gè)包含一系列變量和未知數(shù)的復(fù)雜公式?！澳阌行录夹g(shù)進(jìn)入200mm,，同時(shí)也要遷移到300mm，還有平均銷售價(jià)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(gè)復(fù)雜的方程,，可以在許多年后維持200mm的需求,?！?/p>

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(jì)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(shí)間里,，這是每年價(jià)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,?！暗?020年底，預(yù)計(jì)容量約為550 wspm”SEMI的Dieseldorff如是說,。

在另一個(gè)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(gè)數(shù)字正在爬升,，” Applied的Rosa說,，“可以看到利用率每年上漲約4％?！?/p>

此外,，產(chǎn)品類型和ASPs也被納入方程式中?！懊總€(gè)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(jià)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(jià)以更快的速度下降?？偟膩碚f,，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(jì)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,?！?/p>

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(gè)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,?！?/p>

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,?！岸值?00mm設(shè)備一般都不容易獲得，”Ng說,，“如果有的話，通常是很有價(jià)值的,?！?/p>

然而，在公開市場上可用的不到1000個(gè)200mm的核心中,，有許多是過時(shí)或無法修復(fù)的,。短缺是全面的，其中蝕刻,、光刻和計(jì)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(shí)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(shí)提供新的工具?！?/p>

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(gè)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(jì)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?！?/p>

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(jì)量和檢測工具領(lǐng)域繼續(xù)供不應(yīng)求?？蛻粜枰覀冞@些原始制造商來提供200mm工具,，這主要有兩個(gè)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?！拔覀冋谂νㄟ^重新設(shè)計(jì)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(shí)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(shí)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(jià)銷售,。

從二手設(shè)備公司購買工具可能是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的過程,。當(dāng)下，有幾十個(gè)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(gè)領(lǐng)域有很多可怕的故事，一個(gè)芯片制造商將不知不覺地購買一個(gè)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(gè)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?！俺酥?，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(gè)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(gè)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(xiǎn),。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(gè)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)?！?/p>

最好的解決方案是：做好功課,。“如果一個(gè)交易成交得過于順利,，那么通常是不可信任的,，”他補(bǔ)充說。