物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代200mm，中國(guó)芯的難點(diǎn)在哪

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(guó)應(yīng)盡快建立一條以國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備為主的200mm生產(chǎn)線。這是基于國(guó)家戰(zhàn)略高度考慮。近期美國(guó)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(lái)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(lái)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(zhǎng)29%;2016年為184億美元，增長(zhǎng)19%;2017年預(yù)測(cè)為211億美元，增長(zhǎng)15%;2019年預(yù)測(cè)為296億美元，增長(zhǎng)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(wàn)美元，其產(chǎn)品未來(lái)的銷售額至少要達(dá)到10倍以上，即7000萬(wàn)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(lái)越少。

其次，未來(lái)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(guò)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(jiàn)。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(wàn)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(lái)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(lái)形容并不過(guò)分，然而也暴露出許多問(wèn)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(lái)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(wàn)片及12英寸(300mm)硅片月產(chǎn)能530萬(wàn)片。另?yè)?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(guó)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(guó)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(guó)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(guó)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(wèn)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(guò)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(guó)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(guó)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(guó)家資金為主，建設(shè)一條集中最優(yōu)秀的國(guó)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(guó)產(chǎn)設(shè)備在大生產(chǎn)中的實(shí)戰(zhàn)表現(xiàn)，積累國(guó)產(chǎn)設(shè)備的數(shù)據(jù)，并不斷加以完善。

國(guó)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(wàn)片起步，逐漸擴(kuò)大至5萬(wàn)～6萬(wàn)片，并建議最好選擇一家對(duì)于國(guó)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。