物聯(lián)網(wǎng)捧火8英寸晶圓廠，中國半導(dǎo)體設(shè)備商的機(jī)會(huì)來了？

隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，200mm(8 英寸)晶圓生產(chǎn)線受到歡迎，產(chǎn)能利用率大幅提高。因此，建議我國應(yīng)盡快建立一條以國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備為主的 200mm 生產(chǎn)線。這是基于國家戰(zhàn)略高度考慮。近期美國對(duì)華挑起貿(mào)易摩擦的可能性上升，所以我們應(yīng)當(dāng)做好最不利的情況發(fā)生時(shí)的應(yīng)對(duì)準(zhǔn)備。

物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代 200mm 生產(chǎn)線是熱點(diǎn)
全球 200mm 生產(chǎn)線正處于特殊的歷史時(shí)期。移動(dòng)技術(shù)催生物聯(lián)網(wǎng)、5G、云計(jì)算、AI 等技術(shù)的發(fā)展，推進(jìn)了全球物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)擴(kuò)大，上百億部的智能終端將接入網(wǎng)絡(luò)，給芯片廠商帶來前所未有的機(jī)遇，特別是物聯(lián)網(wǎng)芯片大量采用 200mm 生產(chǎn)線進(jìn)行晶圓制造，給 200mm 廠商帶來機(jī)遇。

據(jù) 2016 年 9 月 ICInsight 對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的預(yù)測(cè)，2015 年市場(chǎng)規(guī)模 154 億美元，增長 29%;2016 年為 184 億美元，增長 19%;2017 年預(yù)測(cè)為 211 億美元，增長 15%;2019 年預(yù)測(cè)為 296 億美元，增長 17%。那么，為什么物聯(lián)網(wǎng)芯片對(duì)于 200mm 生產(chǎn)線青睞有加呢？

首先，先進(jìn)工藝制程的研發(fā)投入太高，難以得到大量客戶的青睞。通常一個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)費(fèi)用(如 28nm)需要投入 700 萬美元，其產(chǎn)品未來的銷售額至少要達(dá)到 10 倍以上，即 7000 萬美元，才能達(dá)到財(cái)務(wù)平衡。

如果產(chǎn)品的設(shè)計(jì)費(fèi)用要 3.57 億美元(如 10nm)，那么產(chǎn)品的銷售額要達(dá)到 35.7 億美元才能做到財(cái)務(wù)上平衡。顯然要尋找如此大規(guī)模的應(yīng)用市場(chǎng)，是非常難的。這導(dǎo)致采用先進(jìn)工藝制程的客戶數(shù)量越來越少。

其次，未來物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)呈金字塔狀的分散形態(tài)。據(jù) GSMA 預(yù)期，到 2020 年，全球互聯(lián)設(shè)備將突破 270 億臺(tái)，移動(dòng)互聯(lián)設(shè)備有望達(dá)到 105 億臺(tái)，新的市場(chǎng)機(jī)遇將進(jìn)一步增多，主要集中在 M2M(機(jī)器對(duì)機(jī)器，即所有增強(qiáng)機(jī)器設(shè)備通信和網(wǎng)絡(luò)能力技術(shù)的總稱)和消費(fèi)類電子產(chǎn)品領(lǐng)域。

物聯(lián)網(wǎng)盡管是 siliconization of everything(每樣?xùn)|西都能“硅化”，含有半導(dǎo)體)，但是與之前的那些市場(chǎng)相比較，它的需求品種多，但量都不大，幾乎少有超過 10 億部出貨量的情況，甚至單一細(xì)分市場(chǎng) 1 億部的情況都不多見。IBS 估計(jì)在 2020 年時(shí)只有少數(shù)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品能售出 1000 萬部以上。

最后，物聯(lián)網(wǎng)器件主要采用模擬及混合信號(hào)，并不需要最先進(jìn)工藝制程。其中主要的產(chǎn)品類型包括傳感器、電源、人機(jī)接口或者 RF，它們的功能不需要如先進(jìn)工藝制程的縮小，不需要低閥值及微電流。據(jù)此，在 2015 年最廣泛采用的設(shè)計(jì)是 130nm，實(shí)際上 180nm 也用得相當(dāng)好。未來幾年中，可能會(huì)采用到 65nm、40nm 及 28nm 工藝。

200mm 生產(chǎn)線需關(guān)注維護(hù)成本
現(xiàn)階段全球 200mm 生產(chǎn)線用火熱來形容并不過分，然而也暴露出許多問題。由于大部分的 200mm 生產(chǎn)線建于上世紀(jì)末，已經(jīng)使用了近 20 年，按生產(chǎn)線的平均壽命約 15 年計(jì)，許多已到報(bào)廢的階段，許多二手設(shè)備買不到，200mm 設(shè)備由于零配件的來源少，導(dǎo)致維護(hù)困難。這有可能導(dǎo)致二手設(shè)備的價(jià)格急劇上升，將使 200mm 生產(chǎn)線失去該有的吸引力。

據(jù) ICInsight 的數(shù)據(jù)，2016 年年底全球有 8 英寸硅片月產(chǎn)能 520 萬片及 12 英寸(300mm)硅片月產(chǎn)能 530 萬片。另據(jù) SEMI 的數(shù)據(jù)，2007 年全球有 8 英寸生產(chǎn)線 199 條，2015 年時(shí)只有 178 條，預(yù)測(cè) 2020 年時(shí)將增加到 191 條，相當(dāng)于 2008 年水平。SEMI 認(rèn)為在 2017 年至 2021 年期間，中國的 200mm 產(chǎn)能會(huì)增加 34%。
2015 年全球 200mm 的產(chǎn)能按應(yīng)用分別是模擬占 11%、分立器件占 14%、代工占 47%、邏輯+MPU 占 21%、存儲(chǔ)器占 3%及 MEMS 與其他占 4%。

建一條以國產(chǎn)設(shè)備為主的 200mm 生產(chǎn)線
200mm 生產(chǎn)線在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用是一次難得的機(jī)會(huì)，中國半導(dǎo)體業(yè)應(yīng)動(dòng)用產(chǎn)業(yè)鏈的力量緊緊抓住它。中國半導(dǎo)體設(shè)備廠有足夠的能力可以做 200mm 設(shè)備，也已經(jīng)產(chǎn)出不少種類的產(chǎn)品。目前最大的問題是 200mm 設(shè)備缺乏在生產(chǎn)線中穩(wěn)定運(yùn)行的數(shù)據(jù)及完善的維修與服務(wù)體系。其實(shí)，這樣的過程對(duì)于半導(dǎo)體設(shè)備企業(yè)是不可缺少的。

中科院院士劉明呼吁要給予國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備試錯(cuò)的機(jī)會(huì)。進(jìn)口的半導(dǎo)體設(shè)備，它們?cè)诋a(chǎn)品出廠之前已經(jīng)進(jìn)行反復(fù)多次的修改，所以產(chǎn)品的可用性更好，而國產(chǎn)設(shè)備連實(shí)際測(cè)試的機(jī)會(huì)都很少，怎么能馬上變成令人可信的優(yōu)秀產(chǎn)品。

因此建議以國家資金為主，建設(shè)一條集中最優(yōu)秀的國產(chǎn)設(shè)備的 200mm 生產(chǎn)線，進(jìn)行成熟制程的產(chǎn)品量產(chǎn)，其中有一個(gè)主要目的，即全面審視國產(chǎn)設(shè)備在大生產(chǎn)中的實(shí)戰(zhàn)表現(xiàn)，積累國產(chǎn)設(shè)備的數(shù)據(jù)，并不斷加以完善。

國產(chǎn)設(shè)備廠要全力以赴，把自己的產(chǎn)品真正推向市場(chǎng)。生產(chǎn)線的月產(chǎn)能可從 1 萬片起步，逐漸擴(kuò)大至 5 萬～6 萬片，并建議最好選擇一家對(duì)于國產(chǎn)設(shè)備抱有充分信心的 200mm 芯片制造商，從產(chǎn)業(yè)角度要有相應(yīng)的激勵(lì)措施。

由于國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備的品種不全，要聯(lián)成芯片生產(chǎn)線幾乎是不可能的，因此采用“混合模式”在所難免，但是要乘此機(jī)會(huì)依市場(chǎng)的需求爭取突破幾項(xiàng)關(guān)鍵的設(shè)備。有人說現(xiàn)在已有“聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”，為什么還要建一條芯片生產(chǎn)線？顯然“聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”是一個(gè)進(jìn)步，但是與芯片生產(chǎn)線是無法比較的，因?yàn)閲a(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備必須要通過量產(chǎn)的考核，才能真正達(dá)到實(shí)用化，并把中國半導(dǎo)體設(shè)備水平提到一個(gè)新的高度。

如果這條 200mm 生產(chǎn)線建成，將象征著中國半導(dǎo)體設(shè)備制造商由“配角”轉(zhuǎn)換到“主角”的時(shí)機(jī)到來，是一次質(zhì)的飛躍。當(dāng)然，這對(duì)于國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備制造商也是一個(gè)嚴(yán)峻的考驗(yàn)。

所以，國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備制造商要有迎難而上的心態(tài)，要有雷厲風(fēng)行、一干到底的作風(fēng)，把發(fā)現(xiàn)的問題能迅速地與芯片制造專家們合作共同解決，讓這條 200mm 生產(chǎn)線能持續(xù)運(yùn)行下去，提高產(chǎn)能利用率。這樣花上 3 年至 5 年時(shí)間，將這一關(guān)闖過去，中國的半導(dǎo)體設(shè)備制造業(yè)將有光輝燦爛的明天。

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